里程焦慮仍是電車最大困擾，汽車動力總成設(shè)計升級刻不容緩

此前TrendForce集邦咨詢?nèi)�球電動車逆變器市場�?shù)據(jù)顯示2023年第四季度全球電動車逆變器裝機量達714萬套，并且報告中指出，逆變器市場增長的主要推動力來自純電動車。純電動車的逆變器占整體電動車逆變器總裝機量約53%，并貢獻了超六成的市場規(guī)模，2023年第四季電動車逆變器達約44億美元。而TrendForce的最新數(shù)據(jù)很直觀地反映了里程焦慮仍然是消費者目前最大的決定因素。絕大多數(shù)消費者對電動汽車在續(xù)航里程上的“不確定性”顧慮仍然沒有消除。

純電車占比不升反降，油電混合動力車及插電混合式電動車補上了空缺。根據(jù)TrendForce另一份統(tǒng)計報告，2024年第一季度全球新能源車（包含純電動車、插電混合式電動車、氫燃料電池車）共計銷售284.2萬輛，年增長16.9%，為近三年首次單季年增長低于20%。其中，純電動車銷量為180萬輛，年增長4.2%，插電混合式電動車則銷售104.1萬輛，年增長48.3%。

純電車的需求明顯放緩，混合動力型態(tài)的電動車憑借其更好的續(xù)航表現(xiàn)現(xiàn)階段更受青睞。想要延長車輛的續(xù)航里程，從電池著手自然是其中一種選擇，增加電池尺寸從而增加電池容量以此增強車輛的續(xù)航能力是最簡單的辦法。不過在能效沒有提高的情況下，一味增加電池尺寸從而增加電池容量以此增強車輛的續(xù)航能力的這種改進是以車輛成本和重量為代價的，這一方法現(xiàn)在已不可取。

提高汽車能源轉(zhuǎn)換效率才是重中之重，汽車動力總成設(shè)計中的牽引逆變器的升級變得刻不容緩。不論是油電混合、插電混合式還是純電車，都需要車載牽引逆變器這一核心器件，它將來自車載高壓電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，提供給控制動力驅(qū)動的主電機，對汽車的續(xù)航里程、性能和駕駛體驗的影響很大。牽引式逆變器的升級，能夠提高功率密度與電機轉(zhuǎn)速，達到更高的效率，最大限度地減少開關(guān)損耗，提高熱效率，并支持再生制動來為電池充電。

牽引逆變器效率的提高是提高動力傳動系統(tǒng)能源效率的關(guān)鍵，能效的提高使得車輛有更多可利用的能量來保證續(xù)航。續(xù)航里程的改進只是一方面，牽引逆變器的改進，還可以提高功能安全性能、降低成本、改善駕駛體驗解決一系列電動汽車市場面臨的問題。

半導體技術(shù)引領(lǐng)牽引逆變器性能提升

通過改進牽引逆變器設(shè)計，更高效地將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源，從而驅(qū)動多相電機是非常有必要的。其中安全有效地控制和保護開關(guān)管（IGBT/SiC）是核心環(huán)節(jié)。牽引逆變器的高壓功率開關(guān)是減小損耗的核心部分。對于目前用于牽引逆變器的硅基 MOSFET和IGBT，電車配置已經(jīng)逼近了此類器件的極限。當電壓區(qū)間再提高，開關(guān)頻率再提高，硅基MOSFET和IGBT在開關(guān)快速切換中的損耗會大大降低效率。

去年第四季裝配SiC功率芯片的逆變器已占整體逆變器裝機量15%，逆變器高壓功率開關(guān)向碳化硅的轉(zhuǎn)變正在穩(wěn)步推進。不久前，吉利汽車與意法半導體簽署了一份長期碳化硅供應協(xié)議，加速雙方在SiC器件方面的現(xiàn)有合作。意法半導體將為吉利汽車旗下多個品牌的中高端純電動汽車提供SiC功率器件，幫助吉利提高電動車性能，加快充電速度，延長續(xù)航里程，深化新能源汽車轉(zhuǎn)型。

NXP幾日前也官宣與ZF Friedrichshafen AG采埃孚合作，為電動汽車開發(fā)基于碳化硅的下一代800V平臺牽引逆變器解決方案。從牽引逆變器的電壓等級來看，根據(jù)TrendForce的最新數(shù)據(jù)，第一季電動車各電壓區(qū)間的牽引逆變器裝機量由于混動車型的增長，電壓小于300V的牽引逆變器裝機量占比達36%，季增2%；而純電車的放緩導致電壓大于300V小于550V的裝機量占比季減1%，下降至55%，大于550V的裝機量占比為9%，與上季持平。目前市場主流電壓區(qū)間仍是大于300V小于550V這一區(qū)間，在純電車需求放緩的背景下高壓平臺車型保證了穩(wěn)定的需求。隨著新能源汽車功率平臺提升到600V，再到800V，再到1200V，對功率芯片性能要求不斷提升。碳化硅與牽引逆變器的組合市場空間還很大。

功率器件的轉(zhuǎn)變只是一部分，與SiC配套的半導體組件也在牽引逆變器性能提升中發(fā)揮著重要作用。比如通過改變SiC柵極驅(qū)動器的驅(qū)動強度來控制SiC壓擺率，實時可變的SiC柵極驅(qū)動強度可實現(xiàn)瞬態(tài)過沖管理以及整個高壓電池能量循環(huán)的設(shè)計優(yōu)化，提高牽引逆變器的效率。SiC電源模塊的配置也是改善功率密度的重要一環(huán)，對減小導通損耗意義重大，SiC驅(qū)動與 SiC電源模塊的合理配置將大幅提高系統(tǒng)功率密度。這些設(shè)計優(yōu)化背后，半導體技術(shù)正在引領(lǐng)著牽引逆變器性能提升。

牽引逆變器裝機量正在回暖，國產(chǎn)供應鏈崛起

牽引逆變器性能的提升會持續(xù)推動裝機量的提升，TrendForce也報告中預估純電車今年第二季度的牽引逆變器裝機量可能持平或小幅增長，純電車型與混動車型將以均分的形式持續(xù)推動牽引逆變器裝機量。整體來看，第二季牽引逆變器市場將告別淡季，小幅回暖，預估裝機量季增約10%至20%。目前，在牽引逆變器供應上，TrendForce數(shù)據(jù)顯示全球前五大的牽引逆變器Tier 1中已有比亞迪及匯川技術(shù)兩家中國企業(yè)，比亞迪占比14%位居第二，匯川技術(shù)占比4%位居第五。華為的市占率已連續(xù)三季季增1%，增長強勢，目前占比3%，排名第七。

此外，國內(nèi)廠商合計占比為34%。其中，比亞迪的牽引逆變器屬于自研自產(chǎn)產(chǎn)品，在關(guān)鍵的逆變器功率模塊上積累深厚，自給自足的策略也讓比亞迪在市場競爭中一直保持領(lǐng)先地位。匯川技術(shù)近年來也是深耕新能源汽車市場，在中高功率動力總成上持續(xù)耕耘。此外，囊括牽引逆變器、電機在內(nèi)的多合一電驅(qū)也是現(xiàn)在的發(fā)展大方向，國內(nèi)不少Tier 1以電機、牽引逆變器為核心，將OBC、DC/DC、BMS等電控零件全部整合在同一套系統(tǒng)內(nèi)，降低車重持續(xù)提高整車續(xù)航力，國產(chǎn)供應鏈的實力也在發(fā)展中不斷提升。

在全球大力推動汽車電氣化發(fā)展的背景下，圍繞著減輕電車重量、提高汽車能源轉(zhuǎn)換效率的需求促成了電動汽車動力總成設(shè)計的進步。電動汽車動力總成設(shè)計中的核心牽引逆變器，在半導體技術(shù)的助力下正大力推進著汽車的電氣化進程。