新能源背景下，汽車電子為光伏風(fēng)電/充電樁等帶來層出不窮的機(jī)會

• 陳博 2023年10月27日 來源：中研網(wǎng) 664 38
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汽車電子控制系統(tǒng)是指在汽車上應(yīng)用電子技術(shù)來實現(xiàn)對汽車運行狀態(tài)的監(jiān)測和控制。汽車電子控制系統(tǒng)主要有電子控制單元（包括軟件)、傳感器和執(zhí)行器。汽車電子控制系統(tǒng)事先將一系列的指令程序儲存在ECU程序存儲器中，這些指令程序在設(shè)計、制造時就已經(jīng)定好了，電子控制單E

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汽車電子控制系統(tǒng)是指在汽車上應(yīng)用電子技術(shù)來實現(xiàn)對汽車運行狀態(tài)的監(jiān)測和控制。汽車電子控制系統(tǒng)主要有電子控制單元(包括軟件)、傳感器和執(zhí)行器。汽車電子控制系統(tǒng)事先將一系列的指令程序儲存在ECU程序存儲器中，這些指令程序在設(shè)計、制造時就已經(jīng)定好了，電子控制單元輸入信號來自控制系統(tǒng)的各個傳感器。它對各傳感器輸入的電信號以及部分執(zhí)行器的反饋電信號進(jìn)行綜合分析與處理，給傳感器提供參考電壓，然后向執(zhí)行器輸出控制信號，使執(zhí)行器按控制目標(biāo)的要求進(jìn)行工作。ECU工作時接收分布在汽車各部位的傳感器送來的信號，它把這些輸入信息與存儲器中的“標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)"進(jìn)行比較，根據(jù)結(jié)果控制執(zhí)行器采取相應(yīng)的動作。汽車車身控制系統(tǒng)包涵導(dǎo)航系統(tǒng)、防撞控制系統(tǒng)、智能前照燈系統(tǒng)(AFS)、車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)(VSC/DSC/ESP)。

汽車電子控制系統(tǒng)是指在汽車上應(yīng)用電子技術(shù)來實現(xiàn)對汽車運行狀態(tài)的監(jiān)測和控制。汽車電子控制系統(tǒng)主要有電子控制單元(包括軟件)、傳感器和執(zhí)行器。汽車電子控制系統(tǒng)事先將一系列的指令程序儲存在ECU程序存儲器中，這些指令程序在設(shè)計、制造時就已經(jīng)定好了，電子控制單元輸入信號來自控制系統(tǒng)的各個傳感器。它對各傳感器輸入的電信號以及部分執(zhí)行器的反饋電信號進(jìn)行綜合分析與處理，給傳感器提供參考電壓，然后向執(zhí)行器輸出控制信號，使執(zhí)行器按控制目標(biāo)的要求進(jìn)行工作。ECU工作時接收分布在汽車各部位的傳感器送來的信號，它把這些輸入信息與存儲器中的“標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)"進(jìn)行比較，根據(jù)結(jié)果控制執(zhí)行器采取相應(yīng)的動作。汽車車身控制系統(tǒng)包涵導(dǎo)航系統(tǒng)、防撞控制系統(tǒng)、智能前照燈系統(tǒng)(AFS)、車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)(VSC/DSC/ESP)。

自改革開放以來，人們生活質(zhì)量水平大幅提升，為滿足越來越多的人在日常生活中對汽車的需求，加之國家大力扶持以及電子技術(shù)等的迅猛發(fā)展，我國的汽車技術(shù)得到了空前的發(fā)展。

近年來，隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用，汽車電子控制技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，尤其在控制精度、控制范圍、智能化和網(wǎng)絡(luò)化等多方面有了較大突破。汽車電子控制技術(shù)已成為衡量現(xiàn)代汽車發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

1、光伏風(fēng)電：對功率器件(IGBT、MOS)需求爆發(fā)式增長

光伏逆變器作為光伏發(fā)電的核心部件，將帶動 IGBT 需求增長。光伏逆變器是可以將光 伏(PV)太陽能板產(chǎn)生的可變直流電壓轉(zhuǎn)換為市電頻率交流電(AC)的變頻器，可直接 影響光伏逆變器在下游端的光伏發(fā)電效率，是光伏逆變器提高光伏能力轉(zhuǎn)化率的核心器 件。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)測，假設(shè) 2025 年光伏逆變器中功率半導(dǎo)體單位成本約為 1350 萬元/GW，預(yù)計 2025 年全球光伏逆變器功率半導(dǎo)體市場新增規(guī)模將達(dá)到 40.5 億元， 2021-2025 年累計市場需求規(guī)模將增長 176.3 億元。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器中應(yīng)用到大量功率器件。風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的過程，主電 路中利用 AC/DC 轉(zhuǎn)換器將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電力轉(zhuǎn)換為直流電，再通過變頻器系統(tǒng)調(diào)節(jié) 為可入網(wǎng)電流，再由逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為商用頻率的交流電。因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)中變頻 器會用到大量的功率半導(dǎo)體元件，包括 IGBT、MOSFET、GTO 等。

根據(jù) Yole 預(yù)測，在電動汽車、新能源發(fā)電等多個領(lǐng)域需求帶動下，2026 年硅基 MOSFET 市場空間有望達(dá)到 94 億美金，IGBT 市場空間有望達(dá)到 84 億美金。CAGR6 分別達(dá)到 3.8% 和 7.5%。

2、充電樁：800V 高壓平臺有望普及，SiC 產(chǎn)業(yè)鏈值得重視

目前汽車半導(dǎo)體主要采用硅基材料，但受自身性能極限限制，硅基器件的功率密度難以進(jìn) 一步提高，硅基材料在高開關(guān)頻率及高壓下?lián)p耗大幅提升。與硅基半導(dǎo)體材料相比，以碳 化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有高擊穿電場、高飽和電子漂移速度、高熱導(dǎo)率、高抗 輻射能力等特點。

和傳統(tǒng)硅基材料相比，SiC 模塊的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗顯著低于同等 IGBT 模塊，此外， SiC 器件在相同功率等級下，體積顯著小于硅基模塊，有助于提升系統(tǒng)的功率密度。更高 的電子飽和漂移速率有助于提升器件的工作頻率，實現(xiàn)高頻開關(guān);高臨界擊穿電場的特性 使其能夠?qū)?MOSFET 帶入高壓領(lǐng)域，克服 IGBT 在開關(guān)過程中的拖尾電流問題，降低開 關(guān)損耗和整車能耗，減少無源器件如電容、電感等的使用，從而減少系統(tǒng)體積和重量。

根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù)，2019 年 SiC 全球市場規(guī)模為 9.84 億美元，但到 2029 年有望超過 50 億 美元，新能源汽車(包括電動和混動)將成為 SiC 需求的最大應(yīng)用場景，其它的應(yīng)用場景 包括新能源電站、UPS 等。

2019 年，保時捷發(fā)布全球首款搭載 800V 電壓平臺的量產(chǎn)車 Taycan，充電功率最高可達(dá) 270kW，采用 800V 電壓系統(tǒng)充電 80%僅需 22.5 分鐘(400V 則需 90 分鐘)。2021 年 10月 24 日，小鵬汽車 CEO 何小鵬表示，小鵬汽車希望做到國內(nèi)首個量產(chǎn)配置 SiC 芯片的 800V 高壓平臺，支持充電 5 分鐘，續(xù)航 200 公里。同時，小鵬汽車也將推出配套的 480kW 高壓超充樁。此外，小鵬還為用戶設(shè)計了儲能站，宣稱可一次滿足 30 輛車的超充。也就 是說，小鵬汽車補(bǔ)能方面將推出 800V+480kW 超充+超級儲能站的三種方案。我們預(yù)計未 來隨著高壓平臺的快速普及，SiC 在高端車型的電機(jī)控制器領(lǐng)域滲透率將會逐漸提升，整 個 SiC 產(chǎn)業(yè)鏈也將迎來爆發(fā)機(jī)遇。

Cree 是 SiC 行業(yè)絕對龍頭，國內(nèi) SiC 產(chǎn)業(yè)有望得到快速發(fā)展。Cree 成立于 1987 年，1991 年全球 率先將碳化硅商業(yè)化。2021 年更名 Wolfspeed。目前，Wolfspeed 擁有 SiC 全產(chǎn)業(yè)鏈布局，并在導(dǎo) 電型 SiC 襯底擁有超過 60%的市占率，在碳化硅功率器件的市場中也走在前列，II-VI 和 SiCrystal 位列全球二、三位，市占率分別達(dá)到 16%和 12%。國內(nèi) SiC 襯底環(huán)節(jié)代表廠商為天科合達(dá) (未上市)及天岳先進(jìn)(待上市)，目前仍處于追趕者地位;外延環(huán)節(jié)技術(shù)難度和壁壘相對較低， 襯底廠商普遍具備外延片的生產(chǎn)能力;器件環(huán)節(jié)發(fā)展仍受到襯底產(chǎn)能的掣肘。

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