Formula E三亞風(fēng)馳電掣 羅姆SiC器件大放異彩

汽車是全世界最普及的交通工具，賽車作為風(fēng)靡全世界的運(yùn)動(dòng)，一直是最先進(jìn)汽車科技的展示舞臺(tái)。隨著石化能源的緊缺，電動(dòng)汽車已經(jīng)成為全世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，中國(guó)，歐洲和美國(guó)幾個(gè)主要市場(chǎng)都將電動(dòng)汽車作為未來汽車發(fā)展的唯一方向，在這樣的大市場(chǎng)需求下，正如當(dāng)年F1作為頂級(jí)汽車科技的集中競(jìng)技場(chǎng)一樣，F(xiàn)ormula E則是FIA搭建的專門展示電動(dòng)汽車先進(jìn)技術(shù)的競(jìng)賽。FIA在2014年啟動(dòng)了全新的Formula E電動(dòng)方程式競(jìng)賽項(xiàng)目，旨在為電動(dòng)汽車的先進(jìn)技術(shù)提供一個(gè)全面展示和應(yīng)用的機(jī)會(huì)。

作為汽車電子以及功率器件方面的主要供應(yīng)商，羅姆半導(dǎo)體的各種產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在汽車中，特別是在電動(dòng)汽車的逆變器方面，羅姆通過積極參與到Formula E的賽車設(shè)計(jì)中，展示其先進(jìn)的科技實(shí)力，并將其出色性能傳遞給更多的用戶。2018到2019賽季三亞站的比賽期間，羅姆特別邀請(qǐng)媒體零距離接觸Formula E，感受羅姆的技術(shù)和產(chǎn)品帶來的先進(jìn)體驗(yàn)。

羅姆從第三賽季就加入到Formula E賽季技術(shù)支持中，并成為了文圖瑞（Venturi）車隊(duì)的官方技術(shù)合作商，隨后不斷加深了雙方的技術(shù)和商務(wù)贊助合作，比如從最初僅提供SiC肖特基勢(shì)壘二極管到提供包含MOSFET的全SiC功率模塊。隨著像日產(chǎn)、BMW以及隨后的奔馳及保時(shí)捷等車廠巨頭不斷加入，F(xiàn)ormula E的技術(shù)投入變得越來越強(qiáng)大。2018-2019賽季的Formula E對(duì)規(guī)則進(jìn)行了較大的改進(jìn)，電池容量加倍提升，從而支持賽車一跑到底，另一方面最高時(shí)速?gòu)?35km/h提升到280km/h，這就對(duì)整個(gè)賽季的動(dòng)力單元和功耗控制提出全新的挑戰(zhàn)。作為一家來自摩納哥的小車隊(duì)，文圖瑞車隊(duì)的投入和技術(shù)實(shí)力在Formula E中并不算強(qiáng)，但羅姆的加入能夠在技術(shù)方面為車隊(duì)進(jìn)行不小的提升，特別是羅姆的SiC逆變器通過高集成度研發(fā)降低了器件的重量并提升了輸出能力，從而給賽車更好的動(dòng)力支持和能源管理。

作為傳統(tǒng)汽車中很少出現(xiàn)的零件單元，逆變器對(duì)電動(dòng)汽車的價(jià)值在哪里？如果說電機(jī)對(duì)應(yīng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，電池對(duì)應(yīng)了油箱，那么逆變器就相當(dāng)于是油箱和燃油發(fā)動(dòng)機(jī)之間的傳輸紐帶，肩負(fù)著控制來自電池的電力并傳輸?shù)诫姍C(jī)的重任，負(fù)責(zé)在直流轉(zhuǎn)換交流時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速控制，從而在盡量小的功率損耗前提下實(shí)現(xiàn)電機(jī)輸出的最優(yōu)化控制，可以說逆變器還在某種程度上扮演了傳統(tǒng)汽車變速箱的角色。如今伴隨著電動(dòng)汽車電池容量的增加和電機(jī)節(jié)能性和轉(zhuǎn)速的提升，逆變器的高效化和小型化成為電動(dòng)汽車節(jié)能的關(guān)鍵所在，通過盡可能減少逆變器在控制電機(jī)時(shí)的損耗提升效率，并通過減少逆變器及相關(guān)冷卻外圍裝置的尺寸來縮減整體尺寸都是非常重要的技術(shù)要求，選擇SiC的逆變器相比傳統(tǒng)硅器件可以顯著降低功率轉(zhuǎn)換的損耗，提升其3%-8%的工作效率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)整車的工作節(jié)能，從而讓相同容量的電池延長(zhǎng)續(xù)航的距離。

具體到Formula E的賽車設(shè)計(jì)中，文圖瑞車隊(duì)的技術(shù)主管介紹，從第四賽季開始采用羅姆的一體化SiC全功率模塊，實(shí)現(xiàn)了相比第二賽季43%的尺寸節(jié)省及6kg的重量減輕，即使相比于第三賽季尺寸也減少了30%，重量減輕了4kg。重量和尺寸的優(yōu)化意味著在尺寸要求極為苛刻而質(zhì)量又要求恒定的Formula E賽車內(nèi)可以容納更多的元器件，從而更好的提升其賽車的性能。特別是隨著本賽季電池容量的增加，節(jié)約空間和重量能夠讓車隊(duì)更靈活的進(jìn)行賽車的零部件選擇，保持賽車性能的領(lǐng)先性。當(dāng)然，F(xiàn)ormula E未來還將進(jìn)一步提升速度到超過300km/h，屆時(shí)更強(qiáng)大的動(dòng)力需求將會(huì)對(duì)逆變器的高效性提出更高的挑戰(zhàn)，基于SiC的一體化全功率模塊無疑可以帶來更大的效率提升，能夠進(jìn)一步為文圖瑞的賽車提供技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

相比于眾多汽車巨頭們組建的車隊(duì)，文圖瑞在Formula E的十一支車隊(duì)的整體技術(shù)并不占優(yōu)，但羅姆的SiC逆變器能夠幫助文圖瑞始終保持在極具競(jìng)爭(zhēng)力的位置，并且在第三站取得第四名，第四站登上領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)，第五站更是登頂香港站的好成績(jī)。這次三亞站雖然兩輛賽車因?yàn)槟承?zhàn)術(shù)上的原因只取得了1個(gè)積分，但在半數(shù)賽車出局的情況下兩輛賽車均完成比賽已經(jīng)非常難得，讓車隊(duì)成為2018-19賽季以來唯一的沒有退賽紀(jì)錄的車隊(duì)，足見羅姆SiC器件的穩(wěn)定性。特別的，因?yàn)檫@個(gè)賽季需要電池一跑到底，因此出色的完賽紀(jì)錄讓羅姆SiC全功率模塊的功率管理能力得到了實(shí)戰(zhàn)的證明，在三亞站比賽中，文圖瑞的兩輛賽車完賽時(shí)還有10%左右的電量剩余。

羅姆半導(dǎo)體(北京)有限公司技術(shù)中心所長(zhǎng)水原德健介紹，SiC的需求不斷增大，羅姆現(xiàn)在的產(chǎn)能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，未來羅姆將投入巨資進(jìn)行生產(chǎn)線的擴(kuò)充，希望到2025年實(shí)現(xiàn)16倍于2017年的生產(chǎn)能力，并逐步導(dǎo)入6英寸的產(chǎn)線，滿足日益增長(zhǎng)的電動(dòng)汽車及相關(guān)汽車電子的要求。