SiC和硅基IGBT的效率相差了多少？

最近功率电子比较热门，我这边把几份材料的一些观点梳理一下。

2022年是中国碳化硅使用的很重要的一个年份，主要是目前800V系统带来了很多变化，具体从各个层面到底有哪些差异，我想根据梳理材料来和大家探讨。

我们首先来说IGBT，其实在电动汽车领域特别要感谢英飞凌，在欧洲汽车企业没进来之前，日产、本田和丰田都是围绕自己的技术开发逆变器，而且把IGBT的冷却和迭代技术作为核心；特斯拉在导入SIC以前，也是使用单管IGBT来做大功率驱动，在英飞凌做了标准封装6in1的IGBT以后，极大降低了逆变器的开发难度。

▲图1.IGBT的几种用法

在面向大功率的逆变器设计中，特斯拉的工程师采用了分立式单管并联、内置单管散热和冷却技术和功率叠层母排技术，使得这玩意功率提高了，但是组装工艺相当复杂。

▲图2.特斯拉单管IGBT的设计

所以在迭代中，特斯拉是第一个在400V的产品里直接迭代成了SiC。按照Cree给出来的数据参考，如下图所示：

功率密度和效率：

▲图3.如果把SiC和IGBT按功率和电流密度来比较

当然从逆变器本身的效能来看，主要根据参数规格来对标：

▲表1.电机、逆变器和整车参数的对比

也就是说400VSiC带来的效能，后续很多的车辆才赶上，类似Lucid Air这种车也能实现较高的Mile/kWh。

▲图4.整车的能效按照时间概览

下图是动态特性，在跑UDDS和HWFET两种不同工况的状态下，逆变器效率的对比，从这里看还是有一个动态的差异，从4%-7%的差别。

备注：这个数据是FEV来做的，使用了抽象化的数据来进行对比。

▲图5.SiC和硅基IGBT的效率差异

也就是说，在仿真层面和实际测试是能对照，确实存在很大的效率差异。

▲图6.SiC福特的对比

从这个意义上来说，2%在充电层面，6%在运行层面，两个系统效率差异在8%——这对于同等大电池，特别是100-120kWh的快充电池，按照8%的效能来算，可以加权得到8-10kWh的电池净收益；如果按照0.8元/Wh，对应大概在6400-8000元。

长远来说，不光是成本的收益，大容量电池想要达到高续航和高效能，必然首先需要SiC的支撑。

▲图7.碳化硅的效率差异

小结：

我是觉得碳化硅的效率差异，虽然不大，但是在大容量电池上面有很明显的提升，接下来我们有空关注下SiC模组的封装。