淺談電動(dòng)汽車(chē)中逆變器技術(shù)和市場(chǎng)分析

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概述

逆變器在電動(dòng)汽車(chē)和混動(dòng)汽車(chē)中發(fā)揮著重要作用。其主要功能是將車(chē)載電池組提供的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，用于汽車(chē)的電機(jī)。此外，在再生制動(dòng)期間，逆變器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為電池組充電。

擁有一個(gè)高效且重量輕的逆變器可以延長(zhǎng)續(xù)航里程，并實(shí)現(xiàn)更快速的電動(dòng)汽車(chē)充電。它還可以減小電池組的尺寸，從而節(jié)省電動(dòng)汽車(chē)的成本。逆變器有一個(gè)稱(chēng)為功率模塊的組件，帶有一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)裝置，通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉以改變電流方向來(lái)產(chǎn)生交流電。逆變器對(duì)電動(dòng)汽車(chē)至關(guān)重要。

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系統(tǒng)電壓架構(gòu)

對(duì)開(kāi)關(guān)裝置技術(shù)的選擇在很大程度上取決于電壓架構(gòu)，因此，了解這意味著什么以及它將如何影響對(duì)各種類(lèi)型逆變器的需求非常重要。

傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輕型汽車(chē)

傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輕型乘用車(chē)使用12V或偶爾使用24V的系統(tǒng)為車(chē)內(nèi)電路(如電子控制器、車(chē)燈和信息娛樂(lè)系統(tǒng))供電。為了提高效率和排放控制，48V架構(gòu)系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

輕混和全混混合動(dòng)力總成

使用電力驅(qū)動(dòng)，其中電機(jī)/發(fā)電機(jī)可以輔助內(nèi)燃機(jī)或直接為車(chē)橋供電。某些輔助系統(tǒng)——如空調(diào)、強(qiáng)制感應(yīng)和起停功能——可以通過(guò)48V的輔助電池組運(yùn)行，從而大幅降低油耗。憑借發(fā)電能力來(lái)支持車(chē)輛的輕混功能，48V系統(tǒng)將在未來(lái)幾年內(nèi)成為混動(dòng)汽車(chē)中的常見(jiàn)配置。

所有電動(dòng)和全混混合動(dòng)力總成

全電動(dòng)和全混混合動(dòng)力總成采用高壓架構(gòu)，電壓通常在300V至600V之間，在某些情況下甚至更高。電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)通常在高電壓下運(yùn)行，以提取足夠的電力，從而實(shí)現(xiàn)與燃油驅(qū)動(dòng)汽車(chē)相當(dāng)或更優(yōu)越的性能和駕駛性能。

電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓分為三個(gè)等級(jí)——最高48V為低壓；48V以上至450V為中壓；450V以上至1,000V為高壓。

輕混混動(dòng)應(yīng)用中使用的系統(tǒng)電壓最高達(dá)到48V

48V至400V用于混動(dòng)和大部分市場(chǎng)上的BEV架構(gòu)。

400V至650V用于高性能全混混動(dòng)、BEV和FCEV架構(gòu)

高于650V的電壓更適合豪華車(chē)和跑車(chē)應(yīng)用。

就所使用的逆變器而言，三個(gè)電壓等級(jí)之間預(yù)計(jì)將有很大差異。在低壓類(lèi)別中，硅(Si)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)是最常用的逆變器類(lèi)型，而絕緣柵雙極晶體管(IGBT)逆變器最常用于中高電壓等級(jí)。盡管在本預(yù)測(cè)所覆蓋的年份里，低壓和中壓類(lèi)別的這種層次結(jié)構(gòu)不會(huì)改變，但在高壓類(lèi)別中，SiC逆變器將成為最常用的逆變器。

目前，IGBT逆變器在高壓級(jí)逆變器中的份額接近90%,剩余10%為SiC逆變器。然而，到2034年，這種情況將發(fā)生重大變化，SiC逆變器預(yù)計(jì)將占55%的市場(chǎng)份額，而IGBT逆變器的份額預(yù)計(jì)將下降到38%。此外，GaN逆變器預(yù)計(jì)將占高壓逆變器類(lèi)別的7%。

在這十年的下半個(gè)五年里，汽車(chē)行業(yè)中GaN逆變器的使用也可能加快。然而，這項(xiàng)技術(shù)仍處于起步階段，很難預(yù)測(cè)它將如何發(fā)展。根據(jù)S&P Global Mobility的預(yù)測(cè)，GaN逆變器預(yù)計(jì)將占高壓逆變器類(lèi)別(370萬(wàn)塊)的7%。

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逆變器的類(lèi)型

電動(dòng)汽車(chē)中使用了四種類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)逆變器，取決于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)技術(shù)。本部分著眼于這些技術(shù)如何相互疊加發(fā)揮作用，以及電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)如何使用這些技術(shù)。

金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)

Si MOSFET逆變器主要用于輕混，但也用于低壓混動(dòng)。MOSFET具有三個(gè)端子，即源極、漏極和柵極端子。MOSFET在高達(dá)100V的低壓應(yīng)用和20千瓦的峰值功率中效率更高。這是因?yàn)檩^小的導(dǎo)通損耗和低壓降，使其能夠在高頻下工作。然而，隨著系統(tǒng)電壓增加，高導(dǎo)通損耗使Si MOSFET逆變器的效率降低。隨著汽車(chē)制造商將產(chǎn)品陣容轉(zhuǎn)移到更高水平的電氣化，如全混混動(dòng)汽車(chē)和插電式混動(dòng)汽車(chē)以及BEV,Si MOSFET將失去其市場(chǎng)份額。

根據(jù)S&P Global Mobility預(yù)測(cè)，到2027年，對(duì)Si MOSFET逆變器的需求將增長(zhǎng)，但與IGBT或SiC逆變器相比，增長(zhǎng)速度較低。2027年之后，對(duì)Si MOSFET的需求將開(kāi)始下降。對(duì)Si MOSFET的需求將從2027年的1,410萬(wàn)片下降到2034年的820萬(wàn)片，降幅為7.4%。同期內(nèi)，輕混動(dòng)力汽車(chē)的產(chǎn)量預(yù)計(jì)也將從1,250萬(wàn)輛下降至545萬(wàn)輛。

絕緣柵雙極晶體管(IGBT)

IGBT從本質(zhì)上結(jié)合了雙極晶體管和MOSFET的物理特性，使其具有MOSFET的更高載流能力和高開(kāi)關(guān)頻率。IGBT是一種基于三相硅的開(kāi)關(guān)器件，但I(xiàn)GBT沒(méi)有源極、漏極和柵極端子，而是具有發(fā)射極、集電極和柵極端子。事實(shí)證明，IGBT在全混混動(dòng)汽車(chē)和BEV中的效率要高得多，因?yàn)镮GBT的額定電壓超過(guò)1,200V,而MOSFET的電壓為600V。該開(kāi)關(guān)器件最適合為35千瓦至85千瓦的驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，使其成為入門(mén)到中級(jí)BEV的理想選擇。與Si MOSFET相比，IGBT的開(kāi)關(guān)頻率較低，但對(duì)靜電放電的耐受性較高。IGBT還具有在較高電壓下較低的傳導(dǎo)損耗。

截至2023年，對(duì)IGBT逆變器的需求達(dá)到3,050萬(wàn)臺(tái)。2023年，對(duì)IGBT逆變器的總需求中，63%來(lái)自全混混動(dòng)汽車(chē)，36.5%來(lái)自BEV。

到2029年，對(duì)IGBT逆變器的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)，達(dá)到5,890萬(wàn)臺(tái)。2029年之后，需求將下降，減少至5,380萬(wàn)臺(tái)。同時(shí)，對(duì)SiC逆變器的需求也將增長(zhǎng)。

目前，IGBT逆變器在混動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用最大，但到2030年代末，隨著對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的需求增加，BEV將成為IGBT逆變器的主要細(xì)分市場(chǎng)。IGBT逆變器是目前BEV細(xì)分市場(chǎng)的主心骨，2023年占BEV所用逆變器份額的67%,但隨著SiC技術(shù)走向成熟且更加容易獲得，IGBT的份額將在未來(lái)10年內(nèi)大幅下降，并且在下一個(gè)10年，IGBT在BEV細(xì)分市場(chǎng)的第一把交椅將被SiC取代。

氮化鎵(GaN)

GaN是汽車(chē)廠商和逆變器制造商正在研究的另一種寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)。GaN相對(duì)于SiC的主要優(yōu)勢(shì)之一是禁帶寬度為3.4伏特(eV),高于SiC的3eV和Si的1.1eV。GaN的固有特性實(shí)現(xiàn)了更快的開(kāi)關(guān)能力，進(jìn)一步提高了逆變器的性能。在某些電壓架構(gòu)下，GaN的效率甚至高于SiC。GaN仍是一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù)，其在電動(dòng)汽車(chē)逆變器中的應(yīng)用仍在研究中。它們尚未用于市售電動(dòng)汽車(chē)，預(yù)計(jì)將在晚些時(shí)候上市。GaN技術(shù)在高壓應(yīng)用(約400V汽車(chē)架構(gòu))的適用性方面仍面臨一些技術(shù)限制，需要解決這些限制，才能成為主流技術(shù)。隨著系統(tǒng)電壓增加，GaN芯片的尺寸也需要變大來(lái)維持效率。在空間有限的電動(dòng)汽車(chē)等應(yīng)用中，這不是理想的情況?？紤]到GaN的最佳工作電壓范圍，它將很可能被視為Si的替代品，而非SiC。

到2034年，輕型汽車(chē)細(xì)分市場(chǎng)對(duì)GaN逆變器的需求將接近550萬(wàn)臺(tái)。BEV將成為GaN逆變器的最大用戶(hù)，到2034年其份額將接近99.5%,全混混動(dòng)汽車(chē)將占0.5%。到2034年，GaN逆變器在整個(gè)逆變器市場(chǎng)中的份額將達(dá)到4%。

至于特斯拉，對(duì)GaN逆變器的需求將從2027年開(kāi)始，達(dá)到32萬(wàn)輛。到2034年，特斯拉和大眾合計(jì)將占全球GaN逆變器需求總量的近80%。

一些汽車(chē)公司和初創(chuàng)公司正在研究GaN逆變器：

在2021年，汽車(chē)動(dòng)力總成技術(shù)公司hofer powertrain與高壓汽車(chē)應(yīng)用氮化鎵(GaN)解決方案供應(yīng)商VisICTechnologies Ltd.宣布建立合作關(guān)系，共同開(kāi)發(fā)用于800V電動(dòng)汽車(chē)的GaN逆變器。2023年2月，VisICTechnologies成功地為一家主流汽車(chē)廠商展示了其基于直接驅(qū)動(dòng)D模式氮化鎵(D3GaN)半導(dǎo)體技術(shù)的三相GaN逆變器，并配備了一臺(tái)PMSM電機(jī)。該公司稱(chēng)，其三相GaN逆變器系統(tǒng)原型將在2023年第二季度末前在不同客戶(hù)地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

2022年9月，Marelli宣布與都靈理工大學(xué)(Politecnico di Torino)電力電子創(chuàng)新中心(PEIC)合作，設(shè)計(jì)一款基于GaN技術(shù)的多電平900V大功率逆變器原型，用于電動(dòng)汽車(chē)。

2027年開(kāi)始對(duì)GaN逆變器的需求

碳化硅(SiC)

高效的逆變器可以延長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程和提高性能，而不會(huì)顯著增加汽車(chē)的重量或成本。雖然IGBT具有良好的效率，但由于其所基于的硅材料，它也有缺點(diǎn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，汽車(chē)行業(yè)正日益轉(zhuǎn)向碳化硅，這是一種寬禁帶(WBG)材料，可為逆變器提供更好的特性。與SIIGBT相比，SiC具有更高的電場(chǎng)擊穿能力、更好的熱導(dǎo)率、在更高的溫度工作，以及更高的開(kāi)關(guān)頻率(由于電子禁帶寬),因而開(kāi)關(guān)和傳導(dǎo)損耗更低。SiC更好的熱導(dǎo)率使逆變器能夠更快、更高效地散熱。這允許使用更小的和具有成本效益的冷卻解決方案。然而，SiC逆變器依然相對(duì)昂貴，更受高端電動(dòng)汽車(chē)的青睞。

截至2023年，對(duì)SiC逆變器的需求為550萬(wàn)臺(tái)，占13%的市場(chǎng)份額。根據(jù)S&P Global Mobility的預(yù)測(cè)，到2034年，SiC逆變器的需求將以22.8%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，達(dá)到5,250萬(wàn)臺(tái)。到2034年，BEV將占SiC逆變器需求的很大一部分，占SiC逆變器需求總量的84.5%,全混混動(dòng)汽車(chē)將占剩余的15%。到2034年，SiC逆變器將占逆變器總需求的44%。

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逆變器的集成度

汽車(chē)制造商尋求提高汽車(chē)效率的方法之一是提高零部件的集成度。汽車(chē)中更高的集成度可以提升空間利用率，減少系統(tǒng)損耗和提供更好的熱性能。

S&P Global Mobility對(duì)六種不同的逆變器集成度/配置進(jìn)行追蹤：

獨(dú)立裝置

逆變器+直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)

逆變器+DC-DC+車(chē)載充電器(OBC)

電機(jī)+逆變器

電機(jī)+逆變器+DC-DC

機(jī)+逆變器+DC-DC+OBC

截至2023年，電機(jī)+逆變器的集成是BEV和輕混汽車(chē)中使用最廣泛的配置。在一輛電動(dòng)化輕型汽車(chē)中，約49%的逆變器采用這種配置。緊隨其后的是逆變器+DC-DC配置，占有31%的市場(chǎng)份額。逆變器+DC-DC是全混混動(dòng)中最常使用的配置。

在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，電機(jī)+逆變器預(yù)計(jì)將仍然是首選配置。實(shí)際上，到2034年，這種配置的份額將增加到61%。另一方面，逆變器+DC-DC集成配置的份額將下降，同期內(nèi)占比將跌至19%。

目前，作為獨(dú)立裝置配備的逆變器占電動(dòng)汽車(chē)逆變器總安裝量的19%。到2034年，這一比例預(yù)計(jì)也將保持在18%的水平。

使用800V架構(gòu)的汽車(chē)廠商分析和SiC增長(zhǎng)

當(dāng)今市場(chǎng)上的大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)均基于400V系統(tǒng)架構(gòu)，但鑒于需要解決有關(guān)續(xù)航里程的焦慮、延長(zhǎng)續(xù)航里程并縮短充電時(shí)間，在不久的將來(lái)，很多電動(dòng)汽車(chē)將基于800V架構(gòu)。目前，只有奧迪、保時(shí)捷、現(xiàn)代和起亞擁有基于800V架構(gòu)的電動(dòng)汽車(chē)，而Lucid Motor的Air基于900V+架構(gòu)。

800V架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)：

充電速度更快，從而顯著縮短充電時(shí)間(幾乎高達(dá)50%)——這可以減小電池組的尺寸，從而降低車(chē)輛的總體成本

隨著系統(tǒng)電壓翻倍(即從400V到800V),電流量減少，從而允許使用更細(xì)、更輕的電線和電纜

由于電流減少，不需要復(fù)雜的熱管理系統(tǒng)來(lái)控制溫度

改用800V架構(gòu)將需要寬禁帶半導(dǎo)體，如SiC和GaN。與Si相比，SiC有很多優(yōu)點(diǎn)，比如對(duì)溫度不那么敏感，提供更高效的開(kāi)關(guān)，可以應(yīng)對(duì)高達(dá)200℃的結(jié)溫。

努力轉(zhuǎn)型到800V架構(gòu)并采用SiC逆變器的汽車(chē)廠商：

特斯拉和比亞迪憑借對(duì)SiC逆變器的需求最大，在競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先地位。隨著B(niǎo)EV需求上升，疊加向800V架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，對(duì)SiC逆變器的需求也將上升。展望未來(lái)，到2034年，豐田、大眾、雷諾-日產(chǎn)-三菱、Stellantis、寶馬、梅賽德斯-奔馳、吉利和特斯拉將引領(lǐng)對(duì)SiC逆變器的需求。對(duì)于除豐田以外的所有汽車(chē)廠商而言，幾乎所有的SiC逆變器需求將來(lái)自其BEV產(chǎn)品線。

就豐田來(lái)說(shuō)，到2034年，其近60%的SiC逆變器需求將來(lái)自全混混動(dòng)汽車(chē)，剩下40%來(lái)自BEV。就大眾而言，對(duì)SiC逆變器的需求將從2026年開(kāi)始大幅增長(zhǎng)，達(dá)到130萬(wàn)臺(tái)，并在2034年增加到690萬(wàn)臺(tái)。

其他汽車(chē)廠商的例子：

現(xiàn)代汽車(chē)：現(xiàn)代汽車(chē)在2022年CEO投資者日研討會(huì)上宣布，其計(jì)劃到2030年每年銷(xiāo)售187萬(wàn)輛BEV,并推出17款新的BEV車(chē)型。在2021年，現(xiàn)代汽車(chē)宣布了將BEV車(chē)型數(shù)量從2021年的8款增加到2025年的23款的計(jì)劃。所有23款新的BEV車(chē)型將基于現(xiàn)代汽車(chē)的電動(dòng)全球模塊化平臺(tái)(E-GMP),支持800V和400V充電。現(xiàn)代汽車(chē)已選擇在其E-GMP平臺(tái)中使用SiC技術(shù)。它選擇了意法半導(dǎo)體的ACEPACK DRIVE SiC-MOSFET第三代功率模塊，可提供更長(zhǎng)的續(xù)航里程。意法半導(dǎo)體聲稱(chēng)其ACEPACK DRIVE SiC-MOSFET為驅(qū)動(dòng)逆變器提供了一種即插即用的解決方案，最高結(jié)溫為175℃。ACEPACK DRIVE從2023年3月開(kāi)始全面生產(chǎn)。

沃爾沃：據(jù)稱(chēng)沃爾沃正在開(kāi)發(fā)一個(gè)名為全球產(chǎn)品架構(gòu)(GPA)的平臺(tái)，該平臺(tái)將基于800V架構(gòu)。在2022年6月的新聞稿中，Polestar宣布，其計(jì)劃于2024年推出的Polestar5電動(dòng)汽車(chē)將基于800V架構(gòu)，以及雙電機(jī)全輪驅(qū)動(dòng)動(dòng)力總成。

蔚來(lái)：2021年6月，中國(guó)大陸汽車(chē)廠商宣布，該公司已經(jīng)生產(chǎn)出第一批用于ET7車(chē)型的SiC電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的C原型。該公司稱(chēng)，SiC驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將更加緊湊、高效，并且重量輕。

Rivian:Rivian的專(zhuān)有800V架構(gòu)包括一個(gè)集成式車(chē)載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器和DC-AC轉(zhuǎn)換器，以及用于雙電機(jī)和四電機(jī)配置的驅(qū)動(dòng)裝置。

一些汽車(chē)廠商正在與半導(dǎo)體/芯片供應(yīng)商建立合作關(guān)系，以轉(zhuǎn)移到SiC技術(shù)。

吉利：2021年，羅姆半導(dǎo)體和吉利宣布合作開(kāi)發(fā)SiC功率器件。根據(jù)該合作關(guān)系，吉利將在其驅(qū)動(dòng)逆變器和車(chē)載充電系統(tǒng)中使用羅姆的SiC功率器件，旨在延長(zhǎng)其電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程。

通用汽車(chē)：在2021年，通用汽車(chē)與Wolfspeed,Inc.簽訂了供應(yīng)商協(xié)議，其中Wolfspeed將為通用汽車(chē)的UltiumDrive電機(jī)提供SiC功率器件。

梅賽德斯-奔馳：2022年，安森美宣布，其用于逆變器的SiC技術(shù)已被梅賽德斯-奔馳用于其全電動(dòng)VISION EQXX電動(dòng)汽車(chē)。

大眾：2023年1月，大眾與onsemi建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，根據(jù)協(xié)議，onsemi將向大眾提供SiC功率模塊(EliteSiC功率模塊)和技術(shù)，用于大眾的下一代電動(dòng)汽車(chē)。

研究SiC逆變器的供應(yīng)商

由于對(duì)SiC的需求將與對(duì)BEV的需求成正比，以及向800V架構(gòu)的轉(zhuǎn)移，大多數(shù)供應(yīng)商正在研究SiC逆變器技術(shù)。2023年2月，博格華納獲得一份訂單，向一家主流汽車(chē)廠商供應(yīng)兩種800V SiC逆變器，以用于該汽車(chē)廠商的BEV平臺(tái)。一個(gè)250千瓦的模塊將被用于乘用車(chē)和全輪驅(qū)動(dòng)跨界多用途車(chē)，而另一個(gè)350千瓦的模塊將用于該汽車(chē)廠商的高性能汽車(chē)。這些SiC逆變器將基于博格華納的專(zhuān)利“Viper”SiC800V功率模塊，并采用雙面冷卻技術(shù)。這些新的SiC逆變器將從2025年開(kāi)始生產(chǎn)，每年40萬(wàn)臺(tái)。

Marelli在2022年展示了其全新的綜合性800V SiC逆變器平臺(tái)，確保了逆變器在尺寸、重量和效率方面的改善。此外，Marelli還內(nèi)部開(kāi)發(fā)了逆變器軟件，該軟件由位于逆變器外殼中的電子控制器(ECU)控制。

2023年3月，電裝宣布已開(kāi)發(fā)出SiC逆變器，將用于即將上市的雷克薩斯RZ車(chē)型(該公司的首款BEV),作為BluE NexusCorporation開(kāi)發(fā)的電驅(qū)動(dòng)模塊eAxle的一部分。

據(jù)S&PGlobalMobility估計(jì)，到2034年，電裝、特斯拉、伊頓、阿聯(lián)酋航空、比亞迪、寶馬和緯湃科技預(yù)計(jì)將成為SiC逆變器的主要供應(yīng)商。到2034年，電裝預(yù)計(jì)將供應(yīng)超過(guò)1,200萬(wàn)臺(tái)SiC逆變器。與此相似，博格華納的SiC逆變器銷(xiāo)量將從2023年的8萬(wàn)臺(tái)增加到2034年的450萬(wàn)臺(tái)，復(fù)合年增長(zhǎng)率接近44.2%。

比亞迪半導(dǎo)體部門(mén)于2022年6月推出一款1,200V1040A SiC功率模塊，將用于其大功率新能源汽車(chē)(NEV)平臺(tái)。該公司稱(chēng)，這款新型SiC功率模塊可帶來(lái)30%的功率提升，并采用雙面燒結(jié)工藝，使連接層的熱導(dǎo)率提高10倍，可靠性提高5倍。

2022年，特斯拉生產(chǎn)了近204萬(wàn)臺(tái)SiC逆變器，引領(lǐng)了SiC生產(chǎn)。然而，特斯拉在2023年3月宣布，該公司正致力于開(kāi)發(fā)一種用于低成本電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力總成，將減少75%的SiC逆變器使用。

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逆變器的全球需求

全球逆變器需求總量將從2023年的4,399萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到2034年的1.2億臺(tái)，復(fù)合年增長(zhǎng)率為9.55%。目前，IGBT逆變器是全球所有類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)中廣泛使用的逆變器類(lèi)型，其次是Si MOSFET。然而，隨著對(duì)BEV需求的增加和向800V架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，對(duì)SiC逆變器的需求可能會(huì)增加。到2034年，SiC和IGBT逆變器的市場(chǎng)份額將分別達(dá)到44%和45%,幾乎均分。

按動(dòng)力類(lèi)型來(lái)看，到2034年，逆變器需求總量中BEV將占67%,其次是全混混動(dòng)汽車(chē)，占26%。?

06#

逆變器的地區(qū)需求

主要汽車(chē)地區(qū)對(duì)逆變器的需求與該地區(qū)生產(chǎn)的替代動(dòng)力汽車(chē)的數(shù)量直接相關(guān)。大中華區(qū)在逆變器總體需求方面處于領(lǐng)先地位，并將在本預(yù)測(cè)所覆蓋的年份里繼續(xù)保持領(lǐng)先。

大中華區(qū)

2022年，大中華區(qū)共使用了1,250萬(wàn)臺(tái)逆變器。截至2023年，大中華區(qū)的逆變器需求達(dá)到1,688萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)該需求將以9%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)到4,350萬(wàn)臺(tái)。逆變器需求的很大一部分將來(lái)自BEV,其次是全混混動(dòng)汽車(chē)。2034年，BEV將占大中華區(qū)逆變器需求總量的68%。目前IGBT逆變器類(lèi)型占大中華區(qū)逆變器需求的較大部分，但到2034年，隨著B(niǎo)EV的增長(zhǎng)，SiC逆變器將成為大中華區(qū)最受歡迎的逆變器類(lèi)型。

歐洲

2022年，逆變器需求量為724萬(wàn)臺(tái)。截至2023年，歐洲對(duì)逆變器的需求為1,020萬(wàn)臺(tái)，并將增長(zhǎng)到2,240萬(wàn)臺(tái)，復(fù)合年增長(zhǎng)率為7.4%。目前，歐洲市場(chǎng)上最受歡迎的逆變器類(lèi)型是IGBT逆變器類(lèi)型，市場(chǎng)份額為61%,MOSFET逆變器類(lèi)型為31%。IGBT逆變器需求由全混混動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)，占需求的37%。

SiC逆變器類(lèi)型需求低迷，2023年僅占?xì)W洲逆變器總需求的8%。盡管如此，對(duì)SiC的需求將上升，到2034年，將占?xì)W洲逆變器總需求的60%以上。歐洲逆變器需求增長(zhǎng)將源于BEV需求增加，到2034年，BEV將占?xì)W洲逆變器需求總量的89%。

?日本/韓國(guó)

截至2023年，日本/韓國(guó)地區(qū)的逆變器需求為881萬(wàn)臺(tái)，到2034年將增長(zhǎng)到1,595萬(wàn)臺(tái)。IGBT逆變器類(lèi)型在日本/韓國(guó)地區(qū)需求中占很大比例，這種趨勢(shì)將持續(xù)到2034年。IGBT逆變器類(lèi)型的需求主要受到全混混動(dòng)汽車(chē)需求增長(zhǎng)的推動(dòng)。2032年以前，全混混動(dòng)汽車(chē)將主導(dǎo)日本/韓國(guó)的逆變器需求。從2033年起，BEV對(duì)逆變器的需求將超過(guò)全混混動(dòng)汽車(chē)對(duì)逆變器的需求。到2034年，BEV將占日本/韓國(guó)逆變器需求總量的48%,全混混動(dòng)汽車(chē)將占43%。2034年，SiC將占日本/韓國(guó)逆變器總需求的42%,IGBT將占46%。?

北美

IGBT逆變器類(lèi)型占北美逆變器需求的一大部分。截至2023年，對(duì)逆變器的需求為630萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)到2034年將達(dá)到2,500萬(wàn)臺(tái)。

結(jié)語(yǔ)

與2023年的當(dāng)前需求相比，預(yù)計(jì)到2028年，電機(jī)需求將增長(zhǎng)14倍，到2034年增長(zhǎng)36倍。2034年，永磁電機(jī)的市場(chǎng)份額將繼續(xù)接近79%,但其銷(xiāo)量將增加到9,560萬(wàn)輛。鑒于對(duì)稀土供應(yīng)的擔(dān)憂(yōu)，一些公司正努力開(kāi)發(fā)使用稀土的電機(jī)，或嘗試采用替代電機(jī)類(lèi)型，例如感應(yīng)電機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子同步電機(jī)。然而，由于缺乏任何商業(yè)上可行的技術(shù)，我們預(yù)計(jì)永磁電機(jī)將繼續(xù)成為電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的主流。

隨著對(duì)提高效率和延長(zhǎng)續(xù)航里程的需求持續(xù)存在，汽車(chē)行業(yè)將見(jiàn)證大多數(shù)汽車(chē)廠商的電動(dòng)汽車(chē)改用800V架構(gòu)。由于SiC逆變器的開(kāi)關(guān)效率高且損耗較小，需求將旺盛，并將被廣泛采用。SiC逆變器的廣泛采用將導(dǎo)致許多汽車(chē)廠商和供應(yīng)商選擇與半導(dǎo)體公司進(jìn)行垂直整合，以保障SiC的供應(yīng)。

編輯：黃飛

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