从矽IGBT转移SiC功率元件 日系车厂启动普及脚步

Lexus RZ系列的450e在e-Axle系统中采用SiC逆变器。法新社

电动车(EV)驱动系统从矽功率元件转用碳化矽(SiC)功率元件，对于日本车厂来说，还须考虑成本与品质的问题，因此相对其他车厂更加谨慎。不过丰田(Toyota)的高端车品牌Lexus的RZ系列EV转用SiC元件，本田(Honda)也将在2026年后采用，日厂的EV驱动系统终于开始采用SiC功率元件。

Tesla Model 3在逆变器中采用SiC功率元件后，有不少车厂开始跟进，包括韩国现代汽车(Hyundai Motor)在2021年决定引进车用零组件厂Vitesco的SiC逆变器。另外，通用汽车(GM)与Wolfspeed也在2021年签订协议，以Wolfspeed作为EV SiC电源解决方案的供应商。

此外，国内蔚来汽车在2022年5月传出消息，在下一代EV采用安森美(Onsemi)的新款SiC功率模块VE-Trac Direct SiC。大众汽车(Volkswagen)也有意推出搭载SiC功率元件的新车，并在2019年就与Wolfspeed的前身Cree签订协议成为SiC元件供应商。

相较之下，日系车厂对于SiC功率元件接受的速度较慢。不过最近终于也开始把SiC功率元件引进到EV驱动系统上。

先是丰田旗下Lexus在2022年4月推出的新EV采用SiC逆变器，本田供应商日立Astemo(Hitachi Astemo)也在2022年9下旬宣布，2026年起本田的中型与大型EV将采用日立Astemo的EV驱动系统(e-Axle)，此系统的逆变器采SiC功率元件。

日经新闻(Nikkei)评论指出，SiC功率元件比Si功率元件更能承受高温高电压，且能减少耗能损失约5~10%，可让e-Axle使用的逆变器体积缩小，并使EV电池的搭载量下降，或使续航距离更长，更能承受高温的SiC功率元件，也可让冷却系统更简化。

另一方面，SiC功率元件的成本比矽(Si)功率元件成本高出数倍。对于要求零组件供应稳定、高品质且使用年限长的日厂来说，采用效率仍在提升中的矽功率元件，如RC-IGBT，比直接转用SiC功率元件更保险。丰田2022年推出的新款EV bZ4X，车上的逆变器就仍采用矽IGBT而不是SiC。

Tesla原本就缺省SiC模块零组件数年内要更换一次，不追求10年为期的耐用性，因此早在2017年率先把SiC元件搭载于量产车。此外，对于擅长油电车(HEV)的日本车厂来说，采用SiC元件的改善效果不如EV明显，因而减缓转用SiC的速度。

丰田虽然在bZ4X充电插座及燃料电池车(FCV)Mirai第二代的变压器(Converter)都有使用SiC功率元件，但直到Lexus RZ，才算是在EV上采用SiC有了新进展。当更多EV采用SiC，SiC功率元件制造商能扩大生产规模，方有机会因规模经济而使SiC元件价格下降。

目前SiC在车用领域还不算普及，Si IGBT在EV逆变器中的应用还有一段长时间。如瑞萨电子(Renesas)仍在为EV开发节能效果更好的新款矽IGBT。富士经济(Fuji Keizai)预估，到2030年SiC功率元件市场约9,694亿日圆(约75亿美元)，仍是矽功率元件市场的4分之1左右。

责任编辑：朱原弘