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今天我们一起学习下这篇来自英飞凌的技术文章，看下英飞凌是如何在混合式功率半导体创新技术方面为高效牵引逆变器在效率、成本和可持续性之间寻找更好的平衡点？
1.SiC mosfet 和Si IGBT 的性能对比
导通特性
开关特性
2. 新能源车动力配置布局
3. 标准驾驶工况WLTP 与峰值性能需求
3.1 标准驾驶循环工况：WLTP
3.2 WLTP驾驶循环分析
3.3 性能与成本：Si还是SiC，主驱逆变器如何选择？
4. Si还是SiC，主驱逆变器如何选择？
4.1 主驱逆变器的功率“浪费”现象
4.2 不同动力构型下，Si还是SiC？
4.3 双电驱系统，为什么选择SIC+IGBT
5. Si和SiC融合技术在整车拓扑中的应用
6. 融合技术在逆变器中的应用，及4种不同驱动方式
7. 不同的驱动策略的利弊分析
8. 英飞凌的解决方案
04
——Si还是SiC，主驱逆变器如何选择？
我们知道，牵引逆变器对电动汽车的整体性能和效率起着决定性作用。更仔细地审视逆变器的设计，成本效益和合理的额定功率以及合理的效率水平是面向更广泛市场的电动汽车取得成功的关键因素。在这个层面上，简单地说，我们要评估的是整个驱动任务剖面的最低性能和所需的峰值性能。从这个视角来看，到底哪种半导体技术（Si 或SiC）更适合呢？
在前面的例子中，80 KW的电机可以执行标准的WLTP 驱动循环，从而满足大多数驾驶要求。如果使用碳化硅来提高汽车的额定功率，那么多余的功率在大多数情况下都会被"闲置"。但是在某些情况下，80 KW可能不足以实现"有趣动感"（运动型）的驾驶体验。因此，可以添加一些SI来提高车辆的峰值性能。例如，SI部件能够额外提供160 kW的功率。这将使汽车具有非常动感的驾驶加速性能。在另一方面，这些数值可以缩减到40 kW SiC 和80 kW Si，从而实现120kW 的入门级电动汽车功率。
| SysPro备注：英飞凌提的这一点确实如此，在追求低成本的今天，没必要花很大的代价在主驱上一味的追求高功率，并且主驱是长时工作动力系统，大功率去配一个低路面负载，无法把系统效率的最佳能力发挥出来。与其如此，不如选择一个小功率同步主驱+备用功率异步辅驱的构型，根据不同场景下的负载需求，适时执行2驱/4驱的切换。将对的东西用在对的场合。
4.2 不同动力构型下，Si还是SiC？
对于动力传动系统，尤其是牵引逆变器，不同的技术方案具有不同的效率、性能和成本优势，如下1~5配置：
单电驱，高性能和长续航要求 -> 大功率SIC逆变器
单电驱，适当调整车辆性能 -> 小功率sic逆变器
单电驱，成本优化的解决方案 -> IGBT逆变器
双电驱，高性能和长续航要求 -> SIC逆变器作为主驱续航，IGBT 逆变器作为辅驱提供加速动力
新型电驱，成本优化，高性能和长续航要求 -> 单逆变器中融合SiC+IGBT，SiC维持高效率续航运行，SiC+IGBT 提供峰值性能
下图展示了双电驱系统的设计初衷，结合SIC/SI IGBT的特征，我们知道：SiC在中小功率等级使用时具有更低的损耗、更高的效率，而IGBT在大功率输出时相对更有优势。为了充分发挥SiC和IGBT 各自的优点，双电驱可以采用不同半导体器件进行搭配。在这种配置（图6中 配置2 + 配置3 的组合）中，使用了Si 和SiC 技术，但部署在不同的电驱上。
主驱使用SiC, 保持持续运行且覆盖90%以上的WLTP驱动周期。 辅驱采用IGBT，提供额外的扭矩，以提供4轮驱动能力和最大性能。
SIC小电流下低导通损耗+全范围较优的开关损耗 SI IGBT大电流下低导通损耗
图片来源：英飞凌
05
配置1和2在后轴或前轴上使用了全部的碳化硅 配置3和4则使用了融合技术牵引逆变器。
图片来源：英飞凌
下面我们聚焦融合技术，关注下SIC/SI融合技术在牵引逆变器中的能量流情况，如下图9所示。在标准负载下，后轴上的SiC 用于加速，而前后轴上的SiC（66% 至33% 的份额）用于平稳减速。这种负载情况与大多数驾驶条件和WLTP 测试条件相当，加速和减速完全由SiC 和所需的电驱控制。当功率需求达到更高峰值水平时，加速时需要使用额外的Si。由于Si在高负载时具有更高的效率，因此此处仅使用Si进行能量回收。
加速时候：在<80kw，只是主驱SIC介入 加速时候：在>80kw，需要后备力量，辅驱SI+主驱SIC 减速时候：在<80kw，一部分SIC介入就够了 减速时候：在>80kw（很少出现这种情况），只是辅驱SI介
总而言之：融合技术牵引逆变器最有效地利用了不同半导体功率器件的不同优势，从而可以为高效、经济的电动汽车做出了的贡献。
06
融合技术在逆变器中的应用，及4种不同驱动方式
| SysPro备注：主要回答，如何制定SIC/SI的驱动方式、策略和路径？
07
不同的驱动策略的利弊分析
| SysPro备注：06中英飞凌分析了不同的融合技术牵引逆变器驱动策略的实现方法，那么，每种实施方法的优势和挑战是什么？
08
| SysPro备注：介绍英飞凌第一款750V Si/SiC 混合功率模块。
以上是对于英飞凌发表关于<SiC-Si混合功率模块全解析>主题的学习，在保证原文主旨内容基础上，对原文内容进行了裁剪和注释、对结构进行了梳理、补充了解释说明。感谢英飞凌Devin Xu先生的分享，受益匪浅。
知识星球上传了一些关于混合SIC/SI功率器件的研究和技术报告，具体内容摘要如下图，比较有参考价值，可以与本文结合起来学习、了解。感谢你的阅读！
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