为什么新能源车主还要忍受补能效率低的困扰?

夏天排队充电8小时，冬季排队换电9小时似乎是一个笑话，但实际上确实发生在当时的新能源汽车行业。

今年7月，四川和重庆遭遇罕见的高温天气，一些主要水电厂触底，发电急剧下降，电力限制扩散。这也直接导致新能源汽车通过充电回流成为巨大的委屈，过度充电不能抓住只能等待缓慢充电。最近，一段关于长春出租车雪天排队换电的视频在互联网上很受欢迎。

图片来源：微博@吉林大管道

更换能够独立于充电路线的一个重要原因是方便快捷。一个充满电的电池可以在几分钟内完成，这无疑是新能源汽车耐久性差、能源补充效果差的救世主。

然而，在东北地区，气温已进入零以下，特别是在雨雪天气，动力电池不时冻结在底盘上。先解冻反复增加了换电和排队的时间成本。此外，天冷电车的断电也是一个令人担忧的问题。

为此，汽车公司绞尽脑汁，电池供应商并不闲着，要么在提高电池能量密度的道路上，要么在开发固态电池等新形式的产品技术。目前，固态电池技术还不成熟，大电池往往会增加车辆的重量，从而影响电池寿命和控制体验。更重要的是，充电和更换电网的建设不完整，能源补充效率低，严重影响了汽车的使用体验。

SiC将革IGBT的命？

2022年，新能源汽车市场进入稳定增长期。根据乘客联合会的数据，今年10月中国新能源汽车总产量为559万辆，同比增长108.4%，累计渗透率为24.7%。然而，天丰证券10月份发布的一项调查显示，耐力问题仍然是消费者购买汽车的最大障碍，也是新能源汽车公司迫切需要攻击的桥头堡。

正因如此，800V SiC产品组合越来越受欢迎，包括小鹏、广汽埃安、极氪、理想等汽车公司都布局了800V高压大功率快充技术。就充电速度而言，400V/250A在国际标准下，1C是上限；如果搭配液冷枪，400V/500A平台充电速度为2C。相比之下，小鹏G9等车型已经通过8000V平台实现4C充电。 

这不仅仅是指8000V实际上，逆变器、电机驱动系统、DC-DC、车载充电器（OBC）以及强电链路系统，包括充电桩。更准确地说，当整车架构升级到800时V，车身所有相关部件的标准也将相应提高。 

高效电力输送涉及800V SiC组合应用非常关键。

相比于传统IGBT，以SiC第三代宽禁带半导体材料具有耐高压、高频、高功率的特性。SiC超过设备Si击穿电场强度约十倍，开关损耗明显低于Si基IGBT。

在常用的25%负载下，意法半导体的测试数据显示，SiC器件损耗比IGBT低80%。这种情况是12000V在强电压下更为明显。

以400V和800V在相同规格的产品中，平台，SiC能量损失的减少与性能的改善不同。

博世汽车电子中国区总裁安德瑞（Georges Andary）在2022中国汽车论坛指出V SiC平台可能会减少续航里程的些，大约5%；800V SiC平台升级幅度可达12%左右。但也要看车型和品牌的具体分析，因为它通常包含整车厂的调整因素。恩智浦全球副总裁、新能源和驱动系统产品线总经理李晓鹤强调，如果你想让电池支持更长的里程或相同的电池体积更小，就必须考虑IGBT向SiC的转移。”

要知道，CLTC电池寿命折扣的部分原因是由于电力系统能效低。如果能减少损失，就能在一定程度上增加实际电池寿命，降低充电成本。从长远来看，它可以延长电池的使用寿命。不仅如此，行业数据还显示IGBT相比，SiC装置体积可缩小到1/3以上，重量也可减少40%以上

既然有这么多优势，800V SiC为什么没有大规模落地？为什么新能源车主还要忍受补能效率低的困扰？

补能效率VS系统成本？

成本、成本或成本。

根据行业计算，目前 SiC MOSFET批量价格约为硅基IGBT三倍。这直接导致一些汽车企业在折中使用不完全800V平台架构。首先，为了提高补能效率，电机的规格可以从400开始V升级为800V；其次，整车成本不能无限堆高。一些部件，如DC-DC升压电源模块可保留4000V的水平。

实际上，SiC它早在19世纪末就被发现并用于制造耐火材料。SiC衬底产能不足仍是行业发展的心脏病。

从SiC在产业链方面，衬底制造的技术壁垒最高，价值最大，比例接近50%。SiC衬底通常需要长晶体、加工、切片、研磨、抛光、清洗等环节才能最终形成。其中，晶体生长是核心部分，但目前，提高良率仍然是一个话题。

以露晓科技8月份披露的数据为例，公司SiC据悉，良率可达50%，属于世界一流水平。良率是决定SiC大规模量产的先决条件是，如果良率过低，生产成本就会增加，大规模量产就无法实现。现阶段，SiC衬底的成本还很高Si之上。

“总体上，IGBT向SiC转移可以帮助新能源汽车提高动力总成系统的能效。最后，自行车节省的能源成本远远高于设备本身的成本。李晓鹤认为，虽然动力电池的成本占整车的30%到40%，但如果能提高电动驱动效率和电池利用率，自行车系统的成本降低比电池成本降低更有潜力。

或许，暂时的成本增加只是乱花迷人眼。安德瑞还指出，SiC功率产品应用带来的散热设备成本降低、零部件降低、能耗降低、车辆电池使用寿命延长等优点，使系统整体成本接近Si，甚至比Si基IGBT更有优势。

2030年或产业集中爆发期 

2022年被认为是800V SiC然而，在上车的第一年，为了与市场上的5000兼容V、750V一些分析人士认为，在接下来的很长一段时间内，支持800V平台上的纯电动汽车将配备400辆V升800V 的DC-DC转换器。 

事实上，这就是为什么8000难V平台的原因之一。如果适应的超充桩建设不足，基础设施没有第一，就很难实现广泛的普及。一个明显的缺点无疑是用户很难体验到单站多辆车充电的转移V高压平台带来的快感。再者，如果是800V车型广泛普及，很可能会给电网造成压力。

当然，这是后话。目前更重要的任务是加快从IGBT转向 SiC。

为了让 SiC衬底价格进一步下跌，行业将目光从6寸转向8寸。以下数据为例，2021年8寸SiC由于开发难度大，衬底渗透率仅为1%；到2030年，8寸SiC衬底产能大幅提高，渗透率(40%)超过6寸SiC，并达到一定规模的经济，预计单价将缩短三分之一，

到目前为止，世界上已有10多家半导体公司成功开发了8英寸SiC衬底。同时，博世、安森美等。IDM已经开始尝试6寸了SiC向8寸扩展。据博世预测，2025年左右SiC功率设备的市场需求将大幅增加，因此公司提前启动了测试和验证。

但博世也指出，在2030年之前，受价格因素的限制V平台仍有可能占据主流地位。尽管如此，800V高压平台的渗透率也会不断提高。埃孚集团电驱动业务负责人斯蒂芬·冯·舒克曼（Stephan von Schuckmann）近日表示，800V预计该平台将在2028年前后超过400V，并占据市场主导地位。

2030年是世界主要汽车公司向电气化转型的关键时刻。随着传统燃油汽车逐渐退出历史舞台，电车开启了时代的新篇章，800V SiC预计该行业将迎来集中爆发期。届时，提高补能效率的负担将继续向更高压、更大功率的平台发展。