SiC是一个20年前就有的器件,科研院所差不多15年前就已经做了一系列的SiC产品样机,从应用的角度,SiC只是一个更理想的开关,它的驱动电路和主回路除了参数适配的工作之外,与硅基IGBT和mosfet没有任何差异。不过本版特粉一直把“使用外购的SiC”视为只有特斯拉掌握的星际黑科技,公允一点说,从头开发一套sic的电驱系统不会比igbt的系统要难。
当然这件事不是本帖的重点,重点是讨论一下SiC栅氧层可靠性对产品长期设计的问题。
栅极是是所谓门级、控制极。通过施加不同电压在栅极上可以控制mosfet导通电流的通路(沟道)变宽变窄乃至截止,栅极和沟道之间理论上是完全隔离的。SiC的mosfet由于C原子的存在,使得沟道中的载流子容易穿透到栅极氧化层之中,使得栅氧层特性随着器件的使用发生改变,最直接的后果就是器件的阈值电压(也就是控制器件导通和关断的门极电压分界点)会发生偏移。现有的器件一般5-10年的运行后,阈值电压的偏移量会有10%-20%。
这个偏移有什么后果呢?简单点理解就是阈值电压会影响器件的开通关断时刻,比起原来设计好的工作节点发生偏移。实际上不同器件都需要由专门设计的门级驱动电路去控制,面向不同型号器件或系统需要有不同的电路参数。那么假设一个基于SiC的电驱系统在最开始是设计的非常完美的,驱动参数以及与之相应门极控制信号都是针对当初器件的特性进行定制化适配过的,那么随着器件工作过程的老化,阈值电压发生偏移,当初所设计的参数值就不再对应当前状态的最佳效率点,器件的过电压尖峰、开关损耗就会变差,轻则导致系统损耗增加与效率变低,重则导致器件超出耐受极限而击穿失效。并且由于电驱系统不仅一个sic器件,如果多个sic器件的电压偏移量之前还有差异,就会引起更多问题。
各大厂家的新款器件都想尽可能减缓这个偏移,但最终还是会发生的,另外自适应参数的驱动电路也可以解决偏移问题,但是这类驱动本身的可靠性可能反而更低,所以这个问题基本会存在于各个用了sic技术的车企上。不过也没有大家想象的那么严重,电车性能的衰减还包括广为人知的电池衰减和电机退磁,电驱系统参数偏移只是整个系统衰减的一个方面。
最后我的观点是,电动车的动力系统是一个“系统”,普通消费者如果搞不清楚,就不要去关注一个系统内的各个节点到底用了什么技术,任何东西都是有优势有劣势,最后看整体系统指标就好。标准工况的CLTC虽然会打折,但就有点像高考成绩,是当前消费者所能参考的最有价值的指标之一,而不是去迷信什么sic,800V,也不要去迷信版上各个车主秀的低电耗。
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修改:zhangxy11 FROM 223.72.93.*
FROM 223.72.93.*