SiC车用场景的又一“想象力”

此前，我们的文章中通常对碳化硅车用的领域做分析时，基本会把SiC 器件在 EV/HEV 上的应用主要包括电机驱动系统逆变器、电源转换系统（车载DC/DC）、电动汽车车载充电系统（OBC）及非车载充电桩等方面作为主要车用的场景来分析。

实际上，在车用领域，还有一重要场景，碳化硅器件也大有可为。

今天上午，汽车行业媒体盖世汽车发表了小鹏G9核心零部件配套供应商的文章，其中提到应用了由瞻芯电子供应的国产碳化硅器件及驱动芯片。经碳化硅芯观察求证，瞻芯的碳化硅芯片将被装载在小鹏G9的电动压缩机控制器上。

小鹏G9

最低售价：24.38万起最高降价：0.50万

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电动压缩机

电动汽车整车热管理系统大体可以分为三个部分：电池热管理、电机及功率部件热管理和空调系统，在这三个热管理子系统中，压缩机都扮演着重要的角色，为系统提供主动制冷（热）的动力。

因此压缩机在整车热管理系统处于至关重要的地位，意味着在热管理系统中一旦压缩机出现故障，则系统中的主动制冷、制热功能将彻底丧失。因此也被称为：电动汽车热管理中的“心脏”

目前市面上主流的涡旋式压缩机主要包括电机驱动和压缩机构两大模块。如下图所示：

其中电机驱动模块主要包括：

定子、转子、控制模块等关键部件。

而控制模块主要包括：电力控制模块、自保护（熔断）模块、电机控制模块等几个主要的控制模块。

高压电源和低压控制信号分别由高压接插件、低压接插件接入控制模块。高压电源提供电机动力输入，电机控制模块通过对转子中线圈电流大小的控制实现在定子固定磁性下转速控制，而控制信号（目标转速）则由整车热管理控制器通过整车CAN/LIN通讯发出。

碳化硅的应用
典型的电动压缩机控制器控制原理如下图所示，电动压缩机控制器硬件部分可分为高压供电部分、低压控制部分及高低压互锁回路组成，当压缩机收到低压控制信号后，功率器件（IGBT/SiC）导通高压供电，驱动电机带动压缩机工作。

电动压缩机控制原理图

除此之外，在高压供电部分和低压控制部分，都需要用到功率半导体。其中在IGBT时代，电动压缩机的控制部分会通过IGBT的通断来导通高压电路，以此驱动电机压缩机开始工作。

同时，ECU为电动压缩机控制器信号交互和收发的核心，ECU接收整车LIN/CAN信号，同时采集自身电压、电流、温度及各采样电路反馈的状态来判定压缩机是否满足启动状态，若满足启动条件，ECU发送启动信号给功率半导体的驱动芯片，驱动功率半导体的通断来启动压缩机电机。

碳化硅芯观察就该领域对碳化硅的应用，访问了业内目前在碳化硅电动压缩机板块有丰富技术储备的团队—致瞻科技（上海）有限公司，该公司技术专家告知，在电动压缩机控制器中大概需要使用10颗左右碳化硅器件。

而随着电动汽车的快速发展，电动压缩机市场也将进入爆发式增长的时代。

区别于传统燃油汽车发动机提供动力的模式，电动汽车动力输出主要由电池+电机的组合提供。因此，压缩机的动力源也由传统燃油车型上的低压电源或是皮带传动切换至整车高压电源。相对于传统燃油车型热管理来说，电动压缩机属于一个增量部件。

电动压缩机在新能源热管理系统中售价占比居首位，市场价值高于其他部件，是热系统的绝对核心。根据国内新能源销量预测，目前国内压缩机市场规模约为35亿CNY左右，预计在2025年达到百亿规模。

更大的想象空间

新能源汽车低温续航老大难？碳化硅或有助力

新能源汽车续航里程在寒冷环境下大幅降低是很多新能源汽车车主的痛点，主要是因为电动汽车冬季的取暖功能大多由电驱动完成。PTC（Positive Temperature Coefficient）电阻加热器，虽然PTC的COP（Coefficient Of Performance）加热能效比接近1，但仍有约30%-50%的电池容量用于加热，这无疑大大缩短续航里程。

但是，如果采用宽温域、高效率的碳化硅热泵空调系统，可以降低60%以上的能耗，冬季采暖工况下的能效比COP可达2-4，是目前 PTC 加热模式的数倍, 最多可提高冬季续航里程约 25%, 远高于 5-10%的提升——这是SiC 用于电动汽车的MCU（电机控制单元）中的效能提升。

荣威Ei5热泵与PTC在制热能耗测试中的对比（数据来自网络）

此外，采用碳化硅热泵空调，充分利用车内外冷热交换原理，冬季可利用电机、铁芯和电池为整车供暖，实现废热的循环再利用，从而进一步减少浪费。

汽车热泵热管理系统（图片来自网络）

目前，特斯拉Model Y(图片|配置|询价)、宝马i3、大众新e-Golf车型、奔驰EQC车型、奥迪R8 e-tron电动版，以及比亚迪、上汽、广汽新能源、蔚来等已宣布使用或未来使用热泵空调系统。

奥迪R8 e-tron电动车热泵空调系统（图片来自网络）

随着第三代半导体的爆发式增长，产能的增加将与成本的大幅下降同步，碳化硅MOSFET在热泵空调中的应用或将提高电动汽车冬季续航里程，缓解续航里程用户的焦虑，在传统暖通空调的应用中，将显着提升暖通空调的性能和效率，减少系统产生的热量和用电量。

如此说来，国产碳化硅上车的市场空间可以再多一些想象力！

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