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氮化镓悄然渗透,掘金电动两轮车市场

lPCU_elecfans 来源:未知 2022-11-24 07:20 次阅读
电子发烧友网报道(文/李诚)自电动两轮车新国标落地后,行业迎来产业跃迁的新机遇。据中国自行车协会统计,2020年电动两轮车市场交易金额达1046亿元,增速提高22.9%,成为了一个新的千亿级市场。
同时,近年来智能化、个性化的电动两轮车受到了不少年轻人的青睐。国外反复的疫情带来的经济压力,以及能源危机,让不少消费者走起了务实路线,主动“出行降级”,用电动两轮车代步。这一系列的改变,也为电动两轮车千亿市场的产销,提供了强劲的动力。
氮化镓作为新型的半导体材料,具有开关速度快、功率密度高、耐高压、高频等特点,相较于传统的硅器件,氮化镓更能满足终端应用对轻量化、高功率密度的追求,为电动两轮车产业提高附加值。在电动两轮车市场规模高速增长的背景下,氮化镓也迎来了新的发展机遇,并且成功介入电动两轮车的电机驱动、充电器、无线充电等应用。

电动两轮车比电动汽车更适合使用氮化镓

虽然氮化镓与碳化硅都拥有着耐高温、高压、转换效率高等特点,但氮化镓的上车案例屈指可数,仅从第三代半导体材料这个层面来看,可以说目前电动汽车领域是碳化硅的主场。
之所以氮化镓在电动汽车应用中比较少见,主要与材料的属性有关。首先,氮化镓的电子迁移率可达2,000 cm2/Vs,而碳化硅只有900cm2/Vs,不足氮化镓的1/2。这也就意味着,在高频应用中氮化镓会比碳化硅带来更高的效率。
其次,从现阶段的技术角度而言,商用氮化镓的有效耐压能力通常只能做到650V,而商用碳化硅的耐压能力能做到1700V。因此,氮化镓只适合在低压应用中使用,碳化硅在大功率、高压应用中更占优势。
由此可见,在总线电压只有几十伏的电动两轮车应用中使用氮化镓,会比电动汽车更合适。

氮化镓携两轮电动车冲击中高端市场,市场认可度高

目前,在两轮电动车型中使用氮化镓还处于一个初期阶段,市面上所销售的两轮电动,只有一小部分车型成功引入氮化镓器件并实现量产,比如雅迪S9、T5、E9 Pro等部分冠能版车型和台铃N9超智版。
在市场定位方面,笔者发现这两家厂商采用氮化镓器件的两轮电动车,主要用以冲击中高端市场,售价普遍集中在5000元至7000元之间。与同系列车型相比,使用氮化镓器件的车型以及再加上其他升级后,会比普通车型售价高出几百至一千元不等。
从销售数据来看,2021年雅迪共销售了1386万辆两轮电动车,其中包含引用氮化镓器件的冠能系列车型就迈卖出了390万辆,占比高达28.1%。这也就意味着,每卖出4辆雅迪电动车,就有一辆是冠能系列车型。由此不难看出,消费者对两轮电动车引入氮化镓的认可度还是很高的。

GaN Systems联合FTEX开拓蓝海,抢滩市场

其实,不管是电动两轮车,还是电动汽车,人们最关注的问题是车辆的续航能力和充电速度,而在这一方面,氮化镓功率器件恰好都能够满足。

早在去年,GaN Systems就针对于电动自行车应用,联合小型电动汽车精密电机控制系统的行业先驱FTEX,推出了能够提升30%续航里程的氮化镓电机控制驱动器Core 2。

图源:GaN Systems
Core 2电机驱动器采用了多合一的集成设计,在设备内部集成了一个功率转换器逆变器。据了解,该电机通过GaN Systems的100V E-Mode小封装氮化镓开关管与FTEX的软件相结合,能够为车辆带来30%的续航提升。换而言之,当续航里程相同时,使用Core 2电机驱动器可以减少30%的电池容量。并且基于GaN Systems的100V E-Mode小封装氮化镓开关管,能够让电机驱动控制器功率密度翻倍提升的同时,具有出色的热效率。
其中,FTEX还在Core 2中加入了AI算法,通过结合驾驶员的驾驶习惯,电池的充电状态和健康状态来管理电池与电机,从而达到提升续航的目的。

图源:FTEX
作为行业先驱的FTEX,在Core 2发布之前还开发了一款基于氮化镓的物联网电机控制器GaNRunner。据介绍,采用了氮化镓MOSFET的GaNRunner比使用传统MOSFET的电机驱动器,具有更少的功率损耗和更低的电流吸收,在电机与电池规格相同的情况下GaNRunner可延长15%的续航里程。尤其是在电压等级为36V的电压控制系统中,系统转换效率最高可达95%以上。

英诺赛科打破传统充电方式

英诺赛科作为国内领先的氮化镓企业,其首席营销官冯雷曾在接受媒体采访时表示,氮化镓在手机快充上的应用,只是一个开始,根据氮化镓的不同优势,可应用于不同的应用场景。
早在去年,英诺赛科的氮化镓功率器件,就成功应用在台铃N9超智版的新型无线充电解决方案中,以创新的设计思维,打破传统的充电方式。
得益于氮化镓器件高频的特性,不仅有利于提升充电器的功率密度、缩小体积,还能保证在大功率输出的情况下,减少充电器发热与传输损耗的问题。
据台铃官方介绍,该基于英诺赛科的氮化镓无线充电技术,能够让用户摆脱冗长充电线掣肘的同时,还能将充电效率提升60%,提高车辆的总续航里程,解决充电难的痛点。

结语

自新国标发布开始,中国电动两轮车行业的发展就进入了革新阶段。电动两轮车市场已经开始对产品的智能化、高效化提出了更高的需求,在千亿市场的有力支撑下,也推动了氮化镓在电动两轮车领域的发展。

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