SiC为电动汽车的高压逆变器功率模块

汽车电子 时间:2026-01-27来源:

汽车零部件供应商舍弗勒已启动新款高压逆变器功率模块的量产工作。该模块采用罗姆的碳化硅功率场效应晶体管裸片,是双方战略合作的重要成果。

这款逆变器组件也被称为功率模块(brick),是电动汽车牵引逆变器的核心功率单元,其功能是通过逻辑信号控制驱动电机,并生成驱动电机运转所需的高频电流。牵引逆变器作为电动汽车高压电池与驱动电机之间的桥梁,核心作用是将电池输出的直流电转换为交流电,进而精准调控电机的转速、扭矩等关键运行参数。

目前,市面上的电动汽车大多搭载 400V 电压平台的电池包。为实现更快的充电速度与更高的系统能效,众多车企正加速向 800V 甚至 1000V 高压电池平台升级。

碳化硅器件的核心赋能价值

相较于传统硅基半导体器件,碳化硅能够更安全、高效地应对高压工况,因此正逐渐成为电动汽车牵引逆变器的核心器件。罗姆表示,舍弗勒通过集成碳化硅功率场效应晶体管,显著提升了这款功率模块的性能:一方面将电池包的最大输入电压提升至远超常规 800V 的水平,另一方面实现了高达 650A 的有效值电流输出,使其成为一款专为高压电动汽车平台量身打造的高功率密度功率模块。

舍弗勒与罗姆透露,该款功率模块将供应给中国某头部车企进行整车集成。舍弗勒补充说明,罗姆已根据车企的定制化需求,对模块中碳化硅功率场效应晶体管的漏源极电压参数进行了针对性调校。

模块化、可扩展的功率模块设计

作为牵引逆变器的核心组成单元,这款功率模块需满足高功率效率、高灵活性与高可靠性的严苛要求。此次量产落地,既彰显了舍弗勒在系统级设计领域的技术实力,也印证了罗姆碳化硅芯片在元器件层面的性能优势。

通过集成碳化硅功率场效应晶体管,这款机架式子模块实现了紧凑尺寸与高功率密度的兼顾。舍弗勒指出,该模块采用模块化、可扩展的架构设计,能够适配多种不同的电动汽车平台。

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碳化硅功率场效应晶体管晶圆实物图

舍弗勒电驱动事业部首席执行官 Thomas Stierle 表示:“我们在电驱动解决方案中融入了可扩展性与模块化设计理念 —— 从单一元器件到高度集成的电桥产品均遵循这一原则,最终打造出这款易于集成的逆变器功率模块。” 他还提到,依托 “通用平台化开发” 策略,舍弗勒仅用约一年时间就完成了这款新产品从研发到量产的全流程。

该子模块采用“多合一(X-in-1)” 架构,集成了多项核心部件,包括:用于生成电机控制脉宽调制(PWM)信号的功率模块、直流母线电容、直流母线,以及负责热管理的散热方案。此外,这款功率模块还具备直流升压功能,搭载 800V 电压架构的车型,即便使用 400V 充电桩,也能实现等效 800V 平台的充电速度。

碳化硅半导体的市场发展趋势

碳化硅与传统硅基半导体的核心差异在于,碳化硅具备更高的热导率、更高的击穿电压与更快的开关速度。凭借这些特性,碳化硅功率器件的转换损耗远低于硅基器件,这对于电动汽车核心部件牵引逆变器而言,是一项至关重要的优势。损耗的降低不仅能提升系统整体能效,还能直接延长电动汽车的续航里程。

市场研究机构 Yole Group 指出,碳化硅功率半导体正处于全球市场爆发的初期阶段,尤其是 800V 电压架构已成为电动汽车实现快充的关键前提条件。

Yole Group 负责碳化硅及其他宽禁带半导体领域的首席分析师 Poshun Chiu 表示:“碳化硅技术正迈入成熟发展的新阶段。尽管短期内市场存在一定波动,但长期增长势头强劲,汽车电动化与工业领域多元化应用将成为驱动其发展的双引擎。”

罗姆与舍弗勒(前身为纬湃科技 Vitesco Technologies)早在 2020 年便建立了战略合作伙伴关系。2023 年,舍弗勒与罗姆达成一项 “具有战略意义” 的产能协议,获得了罗姆碳化硅功率半导体的长期稳定供货保障。

双方预计,到 2030 年,这项合作协议涉及的总金额将达到约 10 亿美元。

关键词: SiC 电动汽车 高压 逆变器 功率模块

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