环球视点！特斯拉一句话，断了「碳化硅」活路？

2023-03-05 15:48:03来源：电车研发与测试

特斯拉是一家以电动汽车为主的公司，其发展离不开高性能电子元器件的支持。其中碳化硅（SiC）技术在其电力电子系统中占有重要的地位。

然而，在特斯拉的年度投资者日上，特斯拉公布了下一代动力平台的一些细节，其中提到了碳化硅（SiC）器件的重要性，但同时也指出其价格昂贵。即“In our next powertrain, silicon carbide transistors that we mentioned are key component but are expensive, we figure out the way use 75% less, without compromising the performance and the efficiency of the car”（中文翻译为，我们认为SiC是重要的零部件但价格昂贵，因此在下一代动力平台中，我们找到了降低其用量75%，但不影响汽车的性能和效能的方式）。为了解决这个问题，特斯拉研发团队已经找到了一种方法，可以将SiC器件的使用量降低75%而不影响汽车的性能和效率。这意味着特斯拉可以在下一代动力平台中实现更低的成本，同时仍然提供出色的性能和效能。

图片来源：特斯拉

(资料图片仅供参考)

作为SiC器件上车最早的推动者，究竟是什么原因让特斯拉下一代动力平台试图大幅降低SiC的用量？

首先，我们来了解一下碳化硅技术。碳化硅是一种半导体材料，具有高热导率、高击穿电场强度和高频特性等优点。

这些特性使得碳化硅适合用于高性能电子器件的制造，如功率电子器件、射频器件、光电子器件等。在汽车电子领域，碳化硅可以用于制造能够承受高电压、高温的功率半导体器件，提高电力传输效率，从而实现电池的高效充电和车辆的高效驱动。

那么，为什么特斯拉会说“用不着碳化硅”呢？

首先，我们需要明确特斯拉主要的电力电子系统包括三个方面：车载充电器、直流/交流变换器以及驱动电机控制器。其中，车载充电器是用来将外部电源的交流电转换为直流电充电到电池中的；直流/交流变换器是用来将电池的直流电转换为驱动电机所需的交流电；驱动电机控制器则是用来控制驱动电机的转速和转矩，实现车辆的加速、减速和制动等功能。

对于这些电力电子系统，碳化硅技术的应用可以提高功率半导体器件的效率和性能，从而提高整个系统的能效和可靠性。然而，在特斯拉的电力电子系统中，碳化硅并不是必需的。这是因为特斯拉在设计电力电子系统时已经采用了一系列的优化措施，使得系统本身已经足够高效和可靠。例如，特斯拉的电力电子系统采用了高密度电容器、低电阻电缆、高效率的变压器等设计，使得系统自身的能量损耗已经非常小。此外，特斯拉在电力电子系统的控制算法上也进行了大量的优化，使得系统在实际使用中能够更加高效地转换能量。

除此之外，特斯拉还有一些其他的原因可以不用碳化硅技术。例如，碳化硅器件目前的制造成本较高，相比之下，硅材料更为普遍且便宜。特斯拉作为一家面向大众市场的公司，需要考虑成本和效益的平衡。此外，碳化硅器件也存在可靠性和寿命等方面的问题，需要经过更多的验证和测试才能在实际应用中得到充分验证。

另外，特斯拉还有一些其他的原因可以不用碳化硅技术。例如，碳化硅器件目前的制造成本较高，2022年Model 3的成本已降低了30%，但特斯拉希望将下一代汽车的生产成本再降50%。

特斯拉表示驱动单元的成本是其中一个很关键的环节，他们将通过对SiC器件、电池等多个方面的优化，实现将驱动单元的成本降低约1000美元的目标。特斯拉的研发团队已经找到了一种减少75%器件用量的方法，而不会影响汽车的性能和效率，这将是实现驱动单元成本降低的关键之一。新的动力总成还能与任何电池化学物质兼容，这将使特斯拉在电池采购方面更加灵活。由于碳化硅器件价格昂贵，且晶圆尺寸很难扩展，特斯拉担心碳化硅器件的产能供应会很难跟上汽车销量的步伐，因此特斯拉认为有必要减少碳化硅的用量。他们明确表示，通过进一步优化功率模块设计，将实现碳化硅器件用量的减少。

当然，特斯拉并不是完全摒弃碳化硅技术。相反，特斯拉一直在探索和研发新的电力电子技术，包括碳化硅技术在内，以满足不断增长的市场需求。特斯拉在2019年推出的Model 3车型中，就已经开始采用了一些碳化硅器件，以提高充电效率和驱动性能。未来，随着碳化硅技术的不断发展和成熟，特斯拉有望在更多的电力电子系统中应用这一技术，实现更高效、更可靠的汽车电子系统。

上所述，特斯拉一句话“用不着碳化硅”并非意味着碳化硅技术在汽车电子领域已经过时或者无用。相反，这一言论表明特斯拉在电力电子系统设计和优化方面已经取得了很大的进展，使得碳化硅技术在其电力电子系统中不是必需的。随着技术的不断进步和发展，碳化硅技术将在更广泛的应用场景中得到应用，为汽车电子系统的高效、可靠、智能化发展提供更多的可能性。

此外，特斯拉还将注意力放在了电池技术上，以提高其汽车的续航里程和性能。特斯拉目前使用的是锂离子电池，但公司也在研究其他类型的电池技术，如钠离子电池和固态电池。特斯拉正在与一些研究机构和公司合作，开发新的电池技术和材料，以提高电池的能量密度和循环寿命。

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