华夏科学院电工探讨所主任温旭辉就SiC器件在新燃料车子中的利用发展了阐述讲解，之下为演讲实录：

　　各位行家、各位同行，大伙好，咱今日给大伙汇报的最重要的是讲技艺性的难题，这种技艺应当讲关于电动车子的电机驱动仍是十分要紧的，便是碳化硅器件在新燃料车子电机驱动内部的一种利用，咱的汇报就分之下两个部分。

　　日前咱们国度的新燃料车子曾经在全球上名次第一了，2020年大伙也全以为达成200万辆的目标应当是可以的，在这边面，实质上电动车子三大要害技艺，此中之一便是电机，全个电机驱动的话，它的功能实质上是干脆打算了车子的功能，咱指的是动态功能等。

　　从电动车子相干的专项以来的时刻，一直是三纵三横内部，电机驱动一直作为一种要害技艺在发展公关，在新燃料车子当中，总结来讲，新燃料车子关于电机驱动体系的要求应当请求是一种高的功能来确保能源性以及增添机动车的续驶路程等，在可靠性和平安性方面，它十分要紧，干脆作用到机动车的可用性和使用者的接纳度，低本钱大伙都晓得，实质上此刻零部件厂家每一天都面对着高品质、低本钱的负担，在这点要求的下一层的时刻，实质上就意指着咱们在技艺上还可行做好多东西。

　　例如说，在高功能方面，碳化硅便是未来十分值得关心的一种技艺。由于时间唯有15分钟，咱就继续讲了，碳化硅器件到底是一种甚么样的器件，从这张图大伙见到，随着频次的提高和功率的提高，实质上满足不同的功率和开关频次的器件，它是电机驱动的要害焦点部件，可是随着不同的频次和开关的增添，鉴于硅资料的ICPT的功能曾经挨近理论的极限，碳化硅有好多优势，例如说10倍以上的临界电场强度、3倍的带隙宽度，翻译成咱们电工产业能够了解的便是，用这一种器件，咱们可行让它事业在更高的电压，同一时间可行事业在更高的温度，理论上来讲，碳化硅这种资料可行事业在600度，此刻大伙努力的方向是200多度，假如它真的能够事业那么多度的时刻，是非是散热就能撤消，至少可行简单化。

　　此外，它十分大的一种优势便是，可行提升开关频次，以前有报导说开关频次有人给他提到了一种开关电源，做到了1兆赫兹的时刻，它还能有90%的效能，因此而来，在咱们这种产业内部，大伙都认可碳化硅器件是未来电动车子电机驱动技艺进行的一种十分要害的因素，是体系实现高温、高效、快速运转的技艺门径。

　　因此，开始的实验室报导仍是挺多的，哪个实验室在器件方面做了哪些事业，哪个实验室又把器件用到了操控器上面，关于咱们这种产业来讲，最打眼的应当是在2013年、2014年的时刻，丰田车子就提议，咱们将采纳碳化硅的技艺，在2018年的时刻把咱们的车用变流器空间缩短到本来的5/1，接下来把它全个的全车利用碳化硅技艺今后的全车汽油效能再提高10%。

　　后来咱们见到的报导是说，实质上节油率曾经提高了5%，2018年没到，咱们还可行接着看，丰田接着说它们曾经在日本构建了碳化硅从芯片到模块的一种工厂。

　　碳化硅全体来讲，即便是对电力电子的行当来说，最最重要的的仍是从这种世纪最初才渐渐热起来，咱们今日来说它时刻，必需要从它的器件可得到性上来讲，日前来看，美国一种企业叫CRUI，ROM是日本企业，此刻都公布了600-1700伏的碳化硅27管的一种产物，咱们也以前实验室做过，用了27管以后，它就会无反向规复电流，效能能够提高百分之零点几，自身就很高了，曾经很可以了。

　　此外，它另有mo sit的器件，自然了早先的时刻皆是两寸、三寸、四寸的芯元，这样一来除了资料贵，那你的芯元上大小越小的时刻，它能够做的芯片就越少，本钱价值就更高。此刻来讲，6英寸曾经是一种潮流或许此刻相比领先进步的水准，这是一种世界的概况。

　　国家内部也在一步步造成这类资产链，大伙可行见到这张片子，从衬底便是资料到外延是一种技艺，在碳化硅上再涨更好素质的碳化硅来做器件，以及模块都有人在做。

　　咱然后要给大伙汇报的是咱们在电工中科院电工所牵头的，结合了咱们国度像中车时期和电子部55所、上海电驱动、京津电动、浙江大学、华中科技等等少许大学和相干的龙头公司一同在做，碳化硅的模块自然咱们要用芯片的时刻，模块也是一种中介，咱们不可能干脆用芯片，都用模块，由于芯片到日前为止，咱们电动车能用的第一大的大流的时刻，在可用的温度下本来无超越100安培，因而咱们必需要弄成模块，这便是海外的现状，根本上日前来看，仍是在应用现存的硅器件的分装和焊合单面散热的分装的方式，真实能够应用碳化硅的高温和高频特性的设置，此刻还处在实验室内部。

　　国家内部要慢少许，由于咱们的芯片技艺比别人要慢，可是曾经有了最初。

　　给大伙看一下世界上在操控器上面的少许进展，丰田刚才曾经讲通过了，日本电装也提议用碳化硅把功率密度提升4倍，近期要映入量产阶段，日本三菱把刚才在这图上见到电机，这种电机的后端便是电力电子的操控器，电产也纷纷提议要做操控器以及车载实验，在这样的一种前提下，2016年的时刻，咱们国度的要点研发计划，新燃料车子的专项就发动了高温碳化硅器件及体系理论和测试方法探讨这样一种课题，咱们召集了那么多的总共14家单位，有科研院所和它对应的龙头资产公司来展开，在操控器方面，咱们从来没做过碳化硅的操控器，要做到在105度下把操控器的功率密度做到36升，这就请求咱们在此刻的概况下200下把这种模块做到60安培，况且体制要降到硅模块的3/1。

　　然后再向下分解的时刻，咱们就须要最少50安培的碳化硅器件，这是全个的完整资产链，咱们自然在各个步骤都面对着不同的难题，例如说在芯片方面，咱们就面对着碳化硅芯片电流倒通能力在高温下会明显下降的难题，况且在这种模块分装的时刻，由于它的芯片高温，况且芯片面积十分小，它的热流密度是此刻硅器件大概是6倍。

　　一方面焊合方面遭到挑战，此刻纳米银高仍是可行做的。

　　另有一种难题咱们用做绝缘的硅凝胶，它在200度下会挥发，因而在面对好多分装资料，高温功能大幅下调，以至这种模块可能就不可靠，可能会失效，自然了，关于操控器来讲，高频开关的时刻，仍是碳化硅开关速度很快，这样会形成EMI的难题，从全车来讲，对EMI的请求也很强。

　　因而咱们在科学难题层次分解出去三个，期望经过科学难题的来解决芯片方面的芯片构造设置，在模块方面准备采纳平面分装，新款的互联构造，在电力电子方面，在解决了负面干扰以后来做拓扑和操控的探讨。

　　到本年为止，咱们曾经做成120伏、100安培的碳化硅肖特G2G管，它有用的高深度十分浅，唯有12个微米。面积很小，唯有0.6的步骤。它在25度、100安培下，剩下的压降是1.64伏，算下去实质上咱们的电流密度确信是和世界领先进步水准持平，某种算法上还高一丝，这是和产物比。

　　在模块方面，当前最重要的仍是在解决惯例的，有些人难以剖析全体的失效鼓励，是以说模块的改良思路不清楚是一种难题。

　　第二个便是由于咱们必需面临，在这一两年以内，咱们的碳化硅国产芯片，单芯片的电流都相比小，是以要封存一种600安培的模块确信大于50个芯片在一种模块内部，到底怎样样来排布，让得它的本身电感最小，这样的话就让得开关愈加可靠等等，另有便是热流机松的难题在发展各式的剖析，包括模块的高温失效模子、形式、大数量芯片的多功率厂改良，下方的第三个图便是咱们日前做的一种双面冷却的模块，在这种模块上面的时刻，起首它是双面的，第二个，它再也无通常的模块的建和线，此外便是做高温开关的事业。

　　日前做来，咱们曾经做得了120伏、300培的模块是建合型的，在左边的这种，大伙见到相比像HP1，实质上咱们便是应用HP1的这点零件来做的高纤焊片、超声波焊合。

　　此外一种便是咱刚才讲的，双面冷却的平面型模块，空间都比本来有大幅的降低，正是由于做模块内部很要紧，你的焊合要确保在不同的温度下都要可靠，因而要尽量下降空洞力，咱们在钎焊和纳米银高方面的时刻，也做了工艺的探究，这样让得高纤焊料的时刻，空洞力小于3%，用纳米银高的时刻，及时在没有负担的烧接的形式下，空洞力量也要下于2%，这种皆是未来确保它的可靠性的详细事业。

　　最终咱们测了今后，咱们本人做平面型模块和CRUA的模块来测，日前来看，从开关损失来说差不多大，这就讲明日前咱们从初步来说仍是成功了。

　　在操控器方面，理论的东西咱就不讲了，咱讲一下对大伙有效的东西，咱们去想假如要把一种操控器做小，要实现一种高功率密度，单单是仅仅把模块做小不过一种起步，本来咱们很大的空间重量的部分在电容、散热器，电容占了差不多的一种空间，25%应当不止，况且咱们也是和法拉电子有过一次讨论，平凡国度的国产电机驱动操控器的空间都比别人大，电容量也比别人大，此中可能也有个原因，最重要的是在这里和同行分享一下，本来电容的效用有两个：

　　1、它必需要为开关提供脉冲电流，经过电池是来不及的，由于它的阻抗相当大，是以这种功效是没有可取代。你想先做一种高融资电容此前，你要先想做一种能够提供大损耗电流的电容，这才是更正确的一件事儿，那它自然也须要发展电压的Data V的频次效用，那咱把频次提高上去就能了，它的效用从这种公式看的出去，你把C的容值下降的时刻，提升的频次就会是一样的效用。而容值和空间是干脆挂钩的，咱们做了一种适合功效的电容器的研发，起首咱们探讨在不同的工况下，实质上对容值的请求是不一样的。再一种咱们尽量去下降它的集成电感，这关于电器特性有好处，本来关于它能够除根它的电流也有好处，更为要紧的是说要对它发展温度的调节操控或许降温、散热。在这种一种概况下，这是咱们开始的设置，大伙看这样一种壳，这是咱们的一种操控器的相当大的壳，把模块装在水槽上，由于它自带频费，再往上装操控板就组成全个的操控器，咱们把它叫做适合功效的电容器，由于这边面把电容和母排全都集成在内部了，况且电容也可行获得干脆的散热。

　　最终咱们做的实验的结果是这样，许用的文波电流从180安培提高到300安培，由于有个点测量的位置感觉很高了，便是398这一丝，咱们感觉这种测点可能不太对，就保守的来讲也是1.67倍，干脆的来讲可行下降C除以1.67，这种乐意拿出去和同行分享一下，这样一来，这是电容，还包括机壳，在上面把模块装上去，做了一种十分小的，比信用卡大不了多少的主控板，在这边面改良它的算法，让它能够适应50K的操控频次，由于咱们仍是想把这种频次提高上去，应用碳化硅的优势，最终做了这样的一种操控器。

　　日前，咱们做的时刻是每升37个铅，没考量温度，由于前面有些位置也没考量温度，此刻的概况便是，还不错让咱们对名目任务的达成有了一种信心，这相对来讲是咱们全个团队相比新的东西，给大伙汇报一下，谢谢!