电装扩SiC逆变器产能到3倍的底气与决心


近日,日本汽车零部件厂商电装宣布,到2025财年(截至2026年3月)将把纯电动汽车(EV)等使用的核心零部件逆变器的年产能提高到1000万台,达到现在的3倍


除了扩建日美中的现有工厂外,还考虑在欧洲、东南亚和印度等地新启动生产,以满足丰田等主要客户提高电动化目标的需求。电装从欧美汽车厂商接到的纯电动汽车用逆变器订单也越来越多。计划到2025财年,包括逆变器在内的电动化相关产品实现1万亿日元销售额。


碳化硅专利:电装排第五


对电装碳化硅研发的历史追溯可以看到早在1960年代初期,当时电装发现从市面购买的半导体很难符合车载标准,特成立了专门针对车载半导体内制化的研究机构。

电装扩SiC逆变器产能到3倍的底气与决心

为了满足车载使用标准,电装持续开发市面尚不可用的半导体技术。2003年电装将一直从事车载半导体研究的部门拆分,成立了全面开发功率半导体的团队,持续针对SiC材料的坚韧性和易用性进行培育。


基于一直从制造小型化半导体芯片发展到移动系统的综合实力,电装实现了SiC功率半导体的实用化和产品化,2014年,电装在实现了将SiC晶体管应用到音响上,2018年实现了SiC二极管的车载化应用,首次被采用到了燃料电池大巴上。2020年12月9日上市的TOYOTA MIRAI也采用了该技术。


也正是有如此悠久的技术沉淀,有媒体根据截至2021年7月29日发布的美国专利数据,通过数量和关注度计算了分数,电装在碳化硅(SiC)方面相关专利综合实力排在第5位。从事专利分析的日本Patent Result公司的统计显示,涉足碳化硅半导体基板的美国科锐(Cree)排在首位,第2~5位均为日本企业。

电装扩SiC逆变器产能到3倍的底气与决心

与丰田的紧密合作


早在2010年丰田就开始试用碳化硅主逆变器;2014年,丰田在普锐斯和凯美瑞等车型上安装与电装公司共同开发的碳化硅半导体;2015年1月,丰田将碳化硅二极管应用在公交车上;


直到2020年12月,电装宣布,其配备了高质量的碳化硅 (SiC) 功率半导体的最新型号升压功率模块已开始量产,并被用于于2020 年 12 月 9 日上市的丰田新 Mirai 车型上。


在介绍中,DENSO表示,公司开发了 REVOSIC 技术,旨在将 SiC 功率半导体(二极管和晶体管)应用于车载应用。他们指出,碳化硅是一种与传统硅(Si)相比在高温、高频和高压环境中具有优越性能的半导体材料。因此,在关键器件中使用 SiC 以显着降低系统的功率损耗、尺寸和重量并加速电气化引起了广泛关注。


这是DENSO 首次将 SiC 用于车载二极管和晶体管。新开发的SiC 晶体管在车载环境中提供高可靠性和高性能,这对半导体提出了挑战,这要归功于 DENSO 独特的结构和加工技术,应用了沟槽栅极 MOSFET。搭载SiC功率半导体(二极管、晶体管)的新型升压功率模块与搭载Si功率半导体的以往产品相比,体积缩小约30%,功率损耗降低约70%,有助于实现小型化。升压电源模块,提高车辆燃油效率。

电装扩SiC逆变器产能到3倍的底气与决心

电装指出,与采用硅功率半导体的传统产品相比,采用公司碳化硅功率半导体的升压功率模块体积缩小了约 30%,功率损耗降低了 70%。这就可以让产品变得更小,车辆燃油效率得到提高。

电装扩SiC逆变器产能到3倍的底气与决心

碳化硅应用领域的不断探索


2021年5月24日,日本电装与美国霍尼韦尔国际公司发布公告称,双方已签署了一项长期协议,将联合开发和制造用于飞机的电动推进系统,以满足城市空中交通(UAM)等需求。

电装扩SiC逆变器产能到3倍的底气与决心

电装公司表示,UAM电动飞机是较小型的飞机之一,比较容易利用汽车的电气化技术,电装公司将通过使用碳化硅等技术,开发出逆变器和大功率电动机。此前,电装发布了一款用于电动飞机的原型电动机,该电动机的输出密度达到了汽车的三倍以上。


2020年6月,霍尼韦尔(中国)发布了一种专为城市空中交通(UAM)和电动飞机设计的微蒸气循环系统(MicroVCS)冷却解决方案,其中就带有碳化硅开关的电力电子设备,相比其他传统蒸汽循环系统,该系统的重量减轻了35%,效率提高了20%。


另外,丰田汽车已经投资并在研发eVTOL技术,而丰田是电装的最大股东,其电动飞机采用电装的碳化硅也是很自然的事情。

电装扩SiC逆变器产能到3倍的底气与决心

电动推进器安装在两个机翼的螺旋桨部分


两家公司均未透露本公告中提及的客户名称。电装公司表示,双发正在与现有和潜在客户进行深入讨论,其电动飞机推进系统的试飞计划将在2022年进行。


据《日经新闻》猜测,最有可能的是美国初创公司Joby Aviation,该公司主要生产电动垂直起降(eVTOL)飞机。2020年,霍尼韦尔曾表示,已将MicroVCS应用于Eviation公司的全电动Alice飞机中。


据介绍,早在2019年,两家公司就开始联合开发电动飞机的推进系统。


电装在官网发文时表示,未来还会去探索SiC功率半导体很多可能性,比如应用到驾驶时供电,便可以大幅降低供电系统的尺寸,提高供电效率;也可用于移动出行以外的领域,比如在推进智慧城市的社会中,室外使用基础设施设备的智能化和数字化对半导体的韧性同样有着高要求。

来源:碳化硅芯观察


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