0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

《电动汽车电力电子技术及市场-2023版》

MEMS 来源:麦姆斯咨询 2023-02-23 11:10 次阅读

据麦姆斯咨询介绍,英国知名研究公司IDTechEx预测纯电动汽车(BEV)市场未来十年的复合年增长率(CAGR)将达到15%,这将推动电动汽车电力电子产品需求的大幅增长。目前,全球各地的纯电动汽车的加权平均电池容量都在增加,为电池供应链带来了压力和不确定性,从而使汽车的驱动循环效率必须成为动力系统设计的重中之重,这意味着高压宽带隙(WBG)电力电子产品的时代已经到来。

在本报告中,IDTechEx深入研究了电动汽车电力电子产品,剖析了不断发展的半导体和封装材料,包括硅(Si)、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)半导体、芯片贴装材料、引线键合材料和热管理材料等。IDTechEx按电压和半导体类型提供了逆变器、车载充电器(OBC)以及DC-DC转换器的详细市场预测。

28a7e614-b306-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

宽带隙(WBG)半导体

20年来,Si IGBT一直在中高功率器件领域占据主导地位(包括电动汽车电力电子领域),但是正逐渐让位于新一代WBG材料:SiC和GaN。这将从根本上影响新型功率器件的设计(包括封装材料),更小、更高功率密度,并且能够在更高温度下工作的功率模块应运而生。

SiC MOSFET的采用是中期展望的主旋律,将迅速增长并主导市场份额,IDTechEx在报告中给出了各类器件的应用时间表。虽然经过验证的SiC MOSFET与理论SiC MOSFET之间的性能差距通常小于一个数量级,存在一定的改进空间,但是相比之下,GaN功率器件比其理论极限低了两个数量级,反映了巨大的长期潜力。

由于技术还不成熟,GaN功率器件的商业化目前受到其低功率/电压操作的限制,这方面的改进决定了其在电动汽车中的应用前景。如今,结体块式(Bulk)GaN的成本令人望而却步,但随着第一批600V GaN逆变器开始出现,Gan-on-Si将率先被采用。

OBC和DC-DC转换器的运行功率比逆变器低得多,但采用WBG半导体仍将受益。除了提高整体功率密度外,更高的效率还能够通过OBC更快地对电池充电,并在低压电池充电期间(通过转换器)减少能量损失,增加电动汽车的续航里程。IDTechEx报告预测,由于功率和电压要求较低,OBC和DC-DC转换器转向GaN的时间将略早于逆变器。

28cc7b0a-b306-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

封装材料和热管理的发展趋势

本报告对比分析了新一代紧凑高效的封装结构,这些结构设计旨在更高的功率密度和工作温度。其方案包括直接基板冷却、带状键合、直接引线键合、铜带键合、银或铜烧结芯片贴装、集成散热片、避免使用热界面材料(TIM)、油冷却、双面冷却等。

芯片贴装材料是一个明显的痛点,具有较高的结温和对铅材料的禁令,导致市场转向银和铜烧结材料。银烧结多年来一直处于验证阶段,IDTechEx认为这是一项非常有前途的技术,现在时机已到。事实上,如今迅速采用的纳米银烧结已经有七年多的开发历史。铜烧结材料仍在很大程度上处于预商业化阶段,但在提供更好通用性的同时,具有提高银烧结性能的潜力。本报告重点介绍并对比分析了烧结材料,提供了对新兴供应链的洞察。

另一个关键领域是引线键合材料。第一代电力电子器件封装采用铝线键合,无需太大的力或时间即可轻松应用于芯片。然而,铝的表面积覆盖率较差(<20%),导热率低于铜。这导致市场出现不同类型的铜线键合,这带来了新的制造挑战,要求更高的键合功率,而WBG材料会导致芯片厚度缩小,变得更脆弱。本报告提供了电动汽车应用中各种铜线键合类型的案例研究。

在热管理方面,许多逆变器供应商现在已经消除了散热器和基板之间的热界面材料以提高热阻,但这并不意味着电力电子产品中没有热界面材料机遇。许多组件仍然需要热界面材料,通常它们仍被用于将模块散热器连接到水乙二醇冷板。本报告对这些趋势以及应用背后的驱动因素进行了分析。

28ebf8ae-b306-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

逆变器IGBT或SiC MOSFET模块主要使用水乙二醇冷却。单面和双面冷却均有使用,它们各有优势。此外,使用油来冷却电力电子器件也有所增加,以消除电驱动单元中的大部分水乙二醇成分,还将同样的油应用于电机和逆变器。虽然目前市场尚未采用这种方案,但IDTechEx认为这种方案很有前景,并对采用空气、水或油冷却的电动汽车逆变器提供了10年期展望。

290b70b2-b306-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

审核编辑 :李倩
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电动汽车
    +关注

    关注

    156

    文章

    12226

    浏览量

    232858
  • 功率器件
    +关注

    关注

    42

    文章

    1809

    浏览量

    90760
  • SiC MOSFET
    +关注

    关注

    1

    文章

    74

    浏览量

    6281

原文标题:《电动汽车电力电子技术及市场-2023版》

文章出处:【微信号:MEMSensor,微信公众号:MEMS】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    相关推荐

    电动汽车对充电技术的要求

    的问题。因此,在目前动力电池不能直接提供更多续驶里程的情况下,如果能够实现电池充电快速化,从某种意义上也就解决了电动汽车续驶里程短这个致命弱点。  2、充电通用化  在多种类型蓄电池、多种电压等级共存的市场
    发表于 04-19 09:14

    电动汽车对充电技术的要求

    市场背景下,用于公共场所的充电装置必须具有适应多种类型蓄电池系统和适应各种电压等级的能力,即充电系统需要具有充电广泛性,具备多种类型蓄电池的充电控制算法,可与各类电动汽车上的不同蓄电池系统实现充电特性
    发表于 09-05 11:24

    电动汽车无线充电技术明年走向市场

    电动汽车无线充电已是大势所趋,而新的无线充电技术则是未来电动车无线充电的关键。最近一些大型汽车制造企业已经与相关研究团队取得联系,目前正在讨论将技术
    发表于 12-24 16:56

    你所知道的电力电子技术的应用范围

    一、铁道,电动汽车,航空,航海等交通运输  电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力
    发表于 06-01 10:47

    汽车电子技术资料汇总】

    `《不需要或者已经有的朋友可以略过。文件格式:PDF》《我会按此顺序发上来》1 车载电源逆变器电路原理图 4页2 车载电源 6页3 混合动力电动汽车电力电子技术应用综述 10页4 车载开关电源
    发表于 08-18 21:38

    金升阳电动汽车电源设计参考

    电动汽车和传统燃油汽车的区别在于动力部分,这也是电动汽车最核心的部分。纯电动汽车系统通常包括3个系统,即电力驱动子系统、主能源子系统和辅助控
    发表于 01-28 23:59

    电动汽车电动机驱动技术及其发展

    摘要通过查找大量与电动汽车车用电机及其驱动系统内容相关的文献后,本文主要从电动汽车车用电机及其驱动系统的技术,中国车用电机及其驱动系统的发展现状,国外车用电机及其驱动系统的发展现状,电动汽车
    发表于 09-08 19:23

    技术干货】氮化镓IC如何改变电动汽车市场

    碳化硅(SiC)和硅上氮化镓(GaN-on-Si)。这两种突破性技术都在电动汽车市场中占有一席之地。与Si IGBT相比,SiC提供更高的阻断电压、更高的工作温度(SiC-on-SiC)和更高的开关
    发表于 07-19 16:30

    深圳国际电动汽车技术

    /智能网联企业、传统品牌燃油汽车之研发、技术、管理、采购人员共聚深圳,共同探讨电动汽车产业链技术发展,打造一个专业的电动汽车暨零部件
    发表于 09-20 09:40

    电力电子技术都包括哪些内容

    工业、冶金工业  交通运输:  电气化铁道、电动汽车、航空、航海  电力系统:  高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿  电子装置电源:  为信息电子装置提供动力  家用电器:  “节
    发表于 11-21 23:20

    电力电子技术的概念

    1、电力电子技术的概念 ①可以认为,所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术
    发表于 07-10 18:18

    混合动力电动汽车有哪些分类?有什么特点?

    电力电子学研究的主要方向是什么?电动汽车有哪些类型?混合动力电动汽车有哪些分类?有什么特点? HEV常用的电力
    发表于 05-13 06:57

    优化电动汽车的结构性能

    优化电动汽车的结构性能以提高效率和安全性迅速增长的全球电动汽车(EV)市场预计到2027年将达到8028亿美元。在电池和高压电子设备的驱动下,电动汽
    发表于 09-17 08:10

    混合动力电动汽车电力电子技术应用综述

    混合动力电动汽车电力电子技术应用综述 摘要:文章综述了混合动力电动汽车的发展和基本结构,在此基础上,结合丰田汽车公司的最新一代混合动力
    发表于 02-22 11:09 1714次阅读
    混合动力<b class='flag-5'>电动汽车</b>中<b class='flag-5'>电力</b><b class='flag-5'>电子技术</b>应用综述

    混合动力电动汽车电力电子技术应用的详细资料概述

    文章综述了混合动力电动汽车的发展和基本结构,在此基础上,结合丰田汽车公司的最新一代混合动力电动汽车 Prius THS II,介绍了电力电子技术
    发表于 03-15 08:00 9次下载
    混合动力<b class='flag-5'>电动汽车</b>中<b class='flag-5'>电力</b><b class='flag-5'>电子技术</b>应用的详细资料概述