蓋世汽車訊 據外媒報道，生物物理經濟研究所（BPEI）與Hedgerow Analysis咨詢公司達成合作，以代表碳化硅技術領軍企業(yè)Wolfspeed，評估碳化硅芯片在電動汽車應用中的實施情況。BPEI是一家致力于將自然科學納入經濟分析和決策的非營利性組織，旨在將能源效率分析納入不同策略評估中，以減少對化石燃料的依賴。

 （圖片來源：BPEI）

具體來說，該研究評估比較碳化硅（SiC）金屬有機半導體場效應晶體管（MOSFET）與硅基絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的凈能量回報（net energy return）。BPEI表示，SiC微芯片是能源效率測試的重要案例。與傳統(tǒng)芯片相比，將兩種晶體結構結合至一種化合物中，可以產生獨特的性能。而SiC有望在一眾潛在應用中提高能源效率。然而，生產SiC芯片的能耗比硅芯片大，這就留下了一個問題，即從長遠來看，哪一種技術能提高能源效率。

這項研究使用了BPEI專有的能源投資節(jié)能（ESOI）指標，該指標定義為產品生命周期內節(jié)約的能量與生產該產品所需的增量能量之比。ESOI通過量化“能源投資的生命周期能量回報”，對替代節(jié)能技術逐一進行比較?？梢酝ㄟ^增加分子（使用產品所節(jié)省的能量）或降低分母（制造產品所需的邊際能量），來實現ESOI最大化。

BPEI首先評估制造碳化硅與傳統(tǒng)硅芯片所需的能源，然后評估電動汽車使用每種芯片，在使用壽命期內的能耗。該分析利用SimaPro軟件，對每個設備生產過程中的每一次重要能量輸入及相關的 CO2當量排放進行量化。

評估每種電動汽車的能耗，需要在選定測試周期中對車輛效率進行技術建模，例如全球統(tǒng)一輕型車輛測試循環(huán)（WLTC），以及關于不同車輛使用情況的其他模型。建模時將車輛的特定參數考慮在內，如重量和阻力。該ESOI分析量化硅和碳化硅芯片驅動車輛整個生命周期內的數千次環(huán)境和能源流動，涉及數十次能源生產和消耗模型迭代，并支持統(tǒng)計分析。

這項研究估計，對于預計使用壽命超過 20萬英里的個人電動汽車，將硅IGBT替換為碳化硅MOSFET所節(jié)省的能源，比生產這些碳化硅器件所需的增量能量要大很多倍。

對典型的個人電動轎車而言，400V SiC汽車應用的ESOI約為7：1（400V碳化硅MOSFET vs.400V硅IGBT）；800V實施案例約為13：1（800V碳化硅MOSFET vs. 400V硅IGBT）。這比400V的碳化硅MOSFET增加了85%，因為芯片表面積減少，相應的能量投入也減少了。

對于車隊車輛（如出租車和送貨車）來說，ESOI的收益甚至更大，這些車輛的占空比（duty cycles）更高，預計使用里程為50萬英里。

該分析還強調，基于制造中心智能選址，有望節(jié)省大量燃料。WolfSpeed在紐約州北部的運營設施，通過水力發(fā)電來提供充足的清潔能源，通過減少發(fā)電所需的一次性化石能源，以及CO2排放，有可能將SIC技術的ESOI提高28%。

Wolfspeed首席技術官John Palmour表示：“我們相信下一代功率半導體技術將由碳化硅驅動。這些研究結果凸顯碳化硅的優(yōu)越性，以及采用更加節(jié)能的技術，對減少碳排放的直接影響，這將對環(huán)境產生積極影響。隨著世界向更可持續(xù)的未來發(fā)展，需要高效材料為其提供動力?！?/p>

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