碳化矽 (SiC) 在電動車 (EV) 中的優勢
1. 提高能源效率
與傳統矽 (Si) 裝置相比，碳化矽 (SiC) 半導體的開關損耗顯著降低，導熱性也更高。這使得電動車電力電子設備（例如逆變器、充電器）能夠以最小的能耗運行，從而提高車輛的整體效率。例如：
- 使用 SiC 模組的逆變器可以在不增加電池容量的情況下減少高達 50% 的能量損失，並延長行駛里程 5-10%。
- 更低的損耗也意味著更少的熱量產生，從而減少對複雜冷卻系統的需求並減輕重量。
2. 提高功率密度並實現緊湊設計
SiC 裝置能夠處理更高的電壓和開關頻率，從而實現更小、更輕的電力電子設備。這對於電動車至關重要，因為空間和重量會直接影響其性能：
- 碳化矽 (SiC) 基逆變器比矽基逆變器小 30% 至 50%，因此釋放出更多空間用於其他組件或提高乘客舒適度。
- 減輕電力系統的重量有助於改善能源消耗（例如，減輕 1 公斤可使行駛里程增加約 2 公里）。
3. 更快的充電能力
SiC 的高耐壓性和高效率使其成為電動車充電系統的理想選擇：
- 使用 SiC 的直流快速充電器可提供更高的功率（例如 350 kW 或更高），同時將熱量損失降至最低，使車輛能夠在 20 分鐘內充電 10% 至 80%。
- 基於 SiC 的車載充電器 (OBC) 還支援雙向充電 (V2G)，讓電動車將電力回饋給電網或家庭。
4. 耐高溫
SiC 卓越的熱性能使其能夠在更高溫度下運作（最高可達 175°C，而 Si 為 150°C），從而減少對冷卻系統的依賴：
- 這簡化了車輛設計，降低了維護成本，並提高了惡劣環境（例如高速駕駛或炎熱氣候）的可靠性。
- 減少冷卻需求還可以節省能源，進一步提高行駛里程。
5. 延長組件壽命
SiC 的堅固性和低開關應力可延長元件壽命：
- 使用 SiC 的電源模組因熱循環而發生的故障更少，從而減少了車輛使用壽命期間的更換需求。
- 這提高了整體系統的可靠性，這對於旨在最大限度降低保固成本的電動車製造商來說至關重要。
6. 長期成本降低
雖然 SiC 裝置的前期成本高於 Si 裝置，但其效率和緊湊性可帶來長期節省：
- 更小的散熱器、冷卻系統和線束降低了製造成本。
- 提高續航里程和充電速度可以減少對電池尺寸的要求，從而抵消 SiC 的初始成本。
7. 支持下一代電動車技術
SiC 推動了電動車設計的進步：
- 支援更高電壓架構（例如保時捷 Taycan 等車輛中的 800V 系統），從而減少電流和電纜尺寸。
- 促進與其他高效組件的集成，例如永磁馬達和先進的電池管理系統。
8. 環境效益
- 每公里能耗的降低意味著車輛整個使用壽命期間的碳足跡降低。
- 更輕的材料和更小的零件也最大限度地減少了製造過程中的資源使用。
結論
碳化矽正透過解決續航里程焦慮、充電速度和系統效率等關鍵挑戰，徹底改變電動車技術。隨著生產規模擴大和成本下降，碳化矽有望成為下一代電動車的標準，推動產業邁向更永續、更高性能的出行方式。