电动汽车

SiC和GaN带来的驾驶体验

利用宽带隙半导体的DC/DC转换器的高效率，实现轻量级电动汽车。

根据彭博社的市场研究，电动汽车的能源需求将从2016年的6 TWh增加到2040年的1,800 TWh，说明高能效系统在该领域至关重要。事实上，通过使用氮化镓和碳化硅，电气化车辆中的许多电源电路和器件可以大大增加效率。在特斯拉于2018年为其主要逆变器引入基于SiC的功率电子器件后，汽车领域正日益成为SiC器件的重点应用领域。越来越多的一级供应商和汽车制造商开始在其产品中使用SiC产品。

为电动汽车提供更强的续航能力

现代混合动力汽车和全电动汽车特别受益于宽带隙元器件。因为现有电池系统的能量密度相对较低，为了达到可接受的续航能力，必须将安装在车辆上的所有电气系统的能量消耗降到最低。传统的硅基功率器件的效率一般在85%~95%之间，这意味着每次电力转换过程中，大约平均有10%的电能会以热量的形式流失。而此时使用宽带隙半导体，就可以显著提高系统的整体效率。同时，它们还占用更少空间，重量更轻，这些优势对于电动汽车的效率最大化特别关键。电动汽车的效率每提高一个百分点，其续航能力就会增加超过一个百分点 —— 而续航能力，是电动车能赢得更大市场的重要因素。

效率更高，体积更小

做到这点的核心部件是牵引系统的 DC/DC 转换器。它在不同的储能设备、电池充电器（交流充电器、快速直流充电器）、驱动转换器和增程器之间转换能量。基于碳化硅和氮化镓的功率器件，能实现 DC/DC 转换器的最高功率密度和最轻重量。它们允许的开关频率是硅元件的许多倍，并实现了更高的效率。高开关频率使得被动元件可以做得更小，从而使功率密度达到创纪录的143千瓦/分米。

如今，电力驱动机通常在400V或800V下运行。迄今为止，它们主要使用IGBT转换器，但在800V的工作电压范围内，它们正越来越多地被碳化硅元器件所取代。

而氮化镓技术则主要用于车载电源的 DC/DC 转换器，这些转换器将汽车电池的高电压降低到车载电源网络的合适电压。特别是在我们使用得越来越多的48V总线系统中，氮化镓技术提高了效率，减小了尺寸，整体系统成本也得到了降低。举个例子，若在汽车工业中使用宽带隙晶体管，与传统的硅技术相比，可以将最终产品得总成本降低20%。

降低充电站的成本

宽带隙功率器件的使用并不局限于电气化车辆的车载系统，它们也让充电基础设施的效率更高。例如，位于德国Achim的Power Innovation公司在其用于电动汽车充电站的功率转换器中使用碳化硅晶体管。它们被用于高达1,000V的直流电压范围 —— 以前是IGBT的经典应用领域。碳化硅比IGBT解决方案实现的开关频率明显要高，超过100 kHz，所以效率也更高。因此充电器要小得多，电感元件的尺寸也减小，这也有助于降低整体成本。