此前，我們的文章中通常對(duì)碳化硅車用的領(lǐng)域做分析時(shí)，基本會(huì)把SiC 器件在 EV/HEV 上的應(yīng)用主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逆變器、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（車載DC/DC）、電動(dòng)汽車車載充電系統(tǒng)（OBC）及非車載充電樁等方面作為主要車用的場(chǎng)景來分析。

實(shí)際上，在車用領(lǐng)域，還有一重要場(chǎng)景，碳化硅器件也大有可為。

今天上午，汽車行業(yè)媒體蓋世汽車發(fā)表了小鵬G9核心零部件配套供應(yīng)商的文章，其中提到應(yīng)用了由瞻芯電子供應(yīng)的國(guó)產(chǎn)碳化硅器件及驅(qū)動(dòng)芯片。經(jīng)碳化硅芯觀察求證，瞻芯的碳化硅芯片將被裝載在小鵬G9的電動(dòng)壓縮機(jī)控制器上。

電動(dòng)壓縮機(jī)

電動(dòng)汽車整車熱管理系統(tǒng)大體可以分為三個(gè)部分：電池?zé)峁芾怼㈦姍C(jī)及功率部件熱管理和空調(diào)系統(tǒng)，在這三個(gè)熱管理子系統(tǒng)中，壓縮機(jī)都扮演著重要的角色，為系統(tǒng)提供主動(dòng)制冷（熱）的動(dòng)力。

因此壓縮機(jī)在整車熱管理系統(tǒng)處于至關(guān)重要的地位，意味著在熱管理系統(tǒng)中一旦壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)中的主動(dòng)制冷、制熱功能將徹底喪失。因此也被稱為：電動(dòng)汽車熱管理中的“心臟”

目前市面上主流的渦旋式壓縮機(jī)主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)和壓縮機(jī)構(gòu)兩大模塊。如下圖所示：

其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊主要包括：

定子、轉(zhuǎn)子、控制模塊等關(guān)鍵部件。

而控制模塊主要包括：電力控制模塊、自保護(hù)（熔斷）模塊、電機(jī)控制模塊等幾個(gè)主要的控制模塊。

高壓電源和低壓控制信號(hào)分別由高壓接插件、低壓接插件接入控制模塊。高壓電源提供電機(jī)動(dòng)力輸入，電機(jī)控制模塊通過對(duì)轉(zhuǎn)子中線圈電流大小的控制實(shí)現(xiàn)在定子固定磁性下轉(zhuǎn)速控制，而控制信號(hào)（目標(biāo)轉(zhuǎn)速）則由整車熱管理控制器通過整車CAN/LIN通訊發(fā)出。

碳化硅的應(yīng)用典型的電動(dòng)壓縮機(jī)控制器控制原理如下圖所示，電動(dòng)壓縮機(jī)控制器硬件部分可分為高壓供電部分、低壓控制部分及高低壓互鎖回路組成，當(dāng)壓縮機(jī)收到低壓控制信號(hào)后，功率器件（IGBT/SiC）導(dǎo)通高壓供電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)工作。

電動(dòng)壓縮機(jī)控制原理圖

除此之外，在高壓供電部分和低壓控制部分，都需要用到功率半導(dǎo)體。其中在IGBT時(shí)代，電動(dòng)壓縮機(jī)的控制部分會(huì)通過IGBT的通斷來導(dǎo)通高壓電路，以此驅(qū)動(dòng)電機(jī)壓縮機(jī)開始工作。

同時(shí)，ECU為電動(dòng)壓縮機(jī)控制器信號(hào)交互和收發(fā)的核心，ECU接收整車LIN/CAN信號(hào)，同時(shí)采集自身電壓、電流、溫度及各采樣電路反饋的狀態(tài)來判定壓縮機(jī)是否滿足啟動(dòng)狀態(tài)，若滿足啟動(dòng)條件，ECU發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)給功率半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體的通斷來啟動(dòng)壓縮機(jī)電機(jī)。

碳化硅芯觀察就該領(lǐng)域?qū)μ蓟璧膽?yīng)用，訪問了業(yè)內(nèi)目前在碳化硅電動(dòng)壓縮機(jī)板塊有豐富技術(shù)儲(chǔ)備的團(tuán)隊(duì)—致瞻科技（上海）有限公司，該公司技術(shù)專家告知，在電動(dòng)壓縮機(jī)控制器中大概需要使用10顆左右碳化硅器件。

而隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，電動(dòng)壓縮機(jī)市場(chǎng)也將進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)的時(shí)代。

區(qū)別于傳統(tǒng)燃油汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的模式，電動(dòng)汽車動(dòng)力輸出主要由電池+電機(jī)的組合提供。因此，壓縮機(jī)的動(dòng)力源也由傳統(tǒng)燃油車型上的低壓電源或是皮帶傳動(dòng)切換至整車高壓電源。相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車型熱管理來說，電動(dòng)壓縮機(jī)屬于一個(gè)增量部件。

電動(dòng)壓縮機(jī)在新能源熱管理系統(tǒng)中售價(jià)占比居首位，市場(chǎng)價(jià)值高于其他部件，是熱系統(tǒng)的絕對(duì)核心。根據(jù)國(guó)內(nèi)新能源銷量預(yù)測(cè)，目前國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約為35億CNY左右，預(yù)計(jì)在2025年達(dá)到百億規(guī)模。

更大的想象空間

新能源汽車低溫續(xù)航老大難？碳化硅或有助力

新能源汽車?yán)m(xù)航里程在寒冷環(huán)境下大幅降低是很多新能源汽車車主的痛點(diǎn)，主要是因?yàn)殡妱?dòng)汽車冬季的取暖功能大多由電驅(qū)動(dòng)完成。PTC（Positive Temperature Coefficient）電阻加熱器，雖然PTC的COP（Coefficient Of Performance）加熱能效比接近1，但仍有約30%-50%的電池容量用于加熱，這無疑大大縮短續(xù)航里程。

但是，如果采用寬溫域、高效率的碳化硅熱泵空調(diào)系統(tǒng)，可以降低60%以上的能耗，冬季采暖工況下的能效比COP可達(dá)2-4，是目前 PTC 加熱模式的數(shù)倍, 最多可提高冬季續(xù)航里程約 25%, 遠(yuǎn)高于 5-10%的提升——這是SiC 用于電動(dòng)汽車的MCU（電機(jī)控制單元）中的效能提升。

榮威Ei5熱泵與PTC在制熱能耗測(cè)試中的對(duì)比（數(shù)據(jù)來自網(wǎng)絡(luò)）

此外，采用碳化硅熱泵空調(diào)，充分利用車內(nèi)外冷熱交換原理，冬季可利用電機(jī)、鐵芯和電池為整車供暖，實(shí)現(xiàn)廢熱的循環(huán)再利用，從而進(jìn)一步減少浪費(fèi)。

汽車熱泵熱管理系統(tǒng)（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

目前，特斯拉Model Y、寶馬i3、大眾新e-Golf車型、奔馳EQC車型、奧迪R8 e-tron電動(dòng)版，以及比亞迪、上汽、廣汽新能源、蔚來等已宣布使用或未來使用熱泵空調(diào)系統(tǒng)。

奧迪R8 e-tron電動(dòng)車熱泵空調(diào)系統(tǒng)（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

隨著第三代半導(dǎo)體的爆發(fā)式增長(zhǎng)，產(chǎn)能的增加將與成本的大幅下降同步，碳化硅MOSFET在熱泵空調(diào)中的應(yīng)用或?qū)⑻岣唠妱?dòng)汽車冬季續(xù)航里程，緩解續(xù)航里程用戶的焦慮，在傳統(tǒng)暖通空調(diào)的應(yīng)用中，將顯著提升暖通空調(diào)的性能和效率，減少系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量和用電量。

如此說來，國(guó)產(chǎn)碳化硅上車的市場(chǎng)空間可以再多一些想象力！

活動(dòng)推薦：

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