電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠(chéng)）自電動(dòng)兩輪車(chē)新國(guó)標(biāo)落地后，行業(yè)迎來(lái)產(chǎn)業(yè)躍遷的新機(jī)遇。據(jù)中國(guó)自行車(chē)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2020年電動(dòng)兩輪車(chē)市場(chǎng)交易金額達(dá)1046億元，增速提高22.9%，成為了一個(gè)新的千億級(jí)市場(chǎng)。

同時(shí)，近年來(lái)智能化、個(gè)性化的電動(dòng)兩輪車(chē)受到了不少年輕人的青睞。國(guó)外反復(fù)的疫情帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)壓力，以及能源危機(jī)，讓不少消費(fèi)者走起了務(wù)實(shí)路線(xiàn)，主動(dòng)“出行降級(jí)”，用電動(dòng)兩輪車(chē)代步。這一系列的改變，也為電動(dòng)兩輪車(chē)千億市場(chǎng)的產(chǎn)銷(xiāo)，提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力。

氮化鎵作為新型的半導(dǎo)體材料，具有開(kāi)關(guān)速度快、功率密度高、耐高壓、高頻等特點(diǎn)，相較于傳統(tǒng)的硅器件，氮化鎵更能滿(mǎn)足終端應(yīng)用對(duì)輕量化、高功率密度的追求，為電動(dòng)兩輪車(chē)產(chǎn)業(yè)提高附加值。在電動(dòng)兩輪車(chē)市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)的背景下，氮化鎵也迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，并且成功介入電動(dòng)兩輪車(chē)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)、充電器、無(wú)線(xiàn)充電等應(yīng)用。

電動(dòng)兩輪車(chē)比電動(dòng)汽車(chē)更適合使用氮化鎵

雖然氮化鎵與碳化硅都擁有著耐高溫、高壓、轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)，但氮化鎵的上車(chē)案例屈指可數(shù)，僅從第三代半導(dǎo)體材料這個(gè)層面來(lái)看，可以說(shuō)目前電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域是碳化硅的主場(chǎng)。



之所以氮化鎵在電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用中比較少見(jiàn)，主要與材料的屬性有關(guān)。首先，氮化鎵的電子遷移率可達(dá)2,000 cm²/Vs，而碳化硅只有900cm²/Vs，不足氮化鎵的1/2。這也就意味著，在高頻應(yīng)用中氮化鎵會(huì)比碳化硅帶來(lái)更高的效率。

其次，從現(xiàn)階段的技術(shù)角度而言，商用氮化鎵的有效耐壓能力通常只能做到650V，而商用碳化硅的耐壓能力能做到1700V。因此，氮化鎵只適合在低壓應(yīng)用中使用，碳化硅在大功率、高壓應(yīng)用中更占優(yōu)勢(shì)。

由此可見(jiàn)，在總線(xiàn)電壓只有幾十伏的電動(dòng)兩輪車(chē)應(yīng)用中使用氮化鎵，會(huì)比電動(dòng)汽車(chē)更合適。

氮化鎵攜兩輪電動(dòng)車(chē)沖擊中高端市場(chǎng)，市場(chǎng)認(rèn)可度高

目前，在兩輪電動(dòng)車(chē)型中使用氮化鎵還處于一個(gè)初期階段，市面上所銷(xiāo)售的兩輪電動(dòng)，只有一小部分車(chē)型成功引入氮化鎵器件并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，比如雅迪S9、T5、E9 Pro等部分冠能版車(chē)型和臺(tái)鈴N9超智版。

在市場(chǎng)定位方面，筆者發(fā)現(xiàn)這兩家廠(chǎng)商采用氮化鎵器件的兩輪電動(dòng)車(chē)，主要用以沖擊中高端市場(chǎng)，售價(jià)普遍集中在5000元至7000元之間。與同系列車(chē)型相比，使用氮化鎵器件的車(chē)型以及再加上其他升級(jí)后，會(huì)比普通車(chē)型售價(jià)高出幾百至一千元不等。

從銷(xiāo)售數(shù)據(jù)來(lái)看，2021年雅迪共銷(xiāo)售了1386萬(wàn)輛兩輪電動(dòng)車(chē)，其中包含引用氮化鎵器件的冠能系列車(chē)型就邁賣(mài)出了390萬(wàn)輛，占比高達(dá)28.1%。這也就意味著，每賣(mài)出4輛雅迪電動(dòng)車(chē)，就有一輛是冠能系列車(chē)型。由此不難看出，消費(fèi)者對(duì)兩輪電動(dòng)車(chē)引入氮化鎵的認(rèn)可度還是很高的。

GaN Systems聯(lián)合FTEX開(kāi)拓藍(lán)海，搶灘市場(chǎng)

其實(shí)，不管是電動(dòng)兩輪車(chē)，還是電動(dòng)汽車(chē)，人們最關(guān)注的問(wèn)題是車(chē)輛的續(xù)航能力和充電速度，而在這一方面，氮化鎵功率器件恰好都能夠滿(mǎn)足。

早在去年，GaN Systems就針對(duì)于電動(dòng)自行車(chē)應(yīng)用，聯(lián)合小型電動(dòng)汽車(chē)精密電機(jī)控制系統(tǒng)的行業(yè)先驅(qū)FTEX，推出了能夠提升30%續(xù)航里程的氮化鎵電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器Core 2。

Core 2電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用了多合一的集成設(shè)計(jì)，在設(shè)備內(nèi)部集成了一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器和逆變器。據(jù)了解，該電機(jī)通過(guò)GaN Systems的100V E-Mode小封裝氮化鎵開(kāi)關(guān)管與FTEX的軟件相結(jié)合，能夠?yàn)檐?chē)輛帶來(lái)30%的續(xù)航提升。換而言之，當(dāng)續(xù)航里程相同時(shí)，使用Core 2電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以減少30%的電池容量。并且基于GaN Systems的100V E-Mode小封裝氮化鎵開(kāi)關(guān)管，能夠讓電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器功率密度翻倍提升的同時(shí)，具有出色的熱效率。

其中，F(xiàn)TEX還在Core 2中加入了AI算法，通過(guò)結(jié)合駕駛員的駕駛習(xí)慣，電池的充電狀態(tài)和健康狀態(tài)來(lái)管理電池與電機(jī)，從而達(dá)到提升續(xù)航的目的。

作為行業(yè)先驅(qū)的FTEX，在Core 2發(fā)布之前還開(kāi)發(fā)了一款基于氮化鎵的物聯(lián)網(wǎng)電機(jī)控制器GaNRunner。據(jù)介紹，采用了氮化鎵MOSFET的GaNRunner比使用傳統(tǒng)MOSFET的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，具有更少的功率損耗和更低的電流吸收，在電機(jī)與電池規(guī)格相同的情況下GaNRunner可延長(zhǎng)15%的續(xù)航里程。尤其是在電壓等級(jí)為36V的電壓控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)95%以上。

英諾賽科打破傳統(tǒng)充電方式

英諾賽科作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的氮化鎵企業(yè)，其首席營(yíng)銷(xiāo)官馮雷曾在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示，氮化鎵在手機(jī)快充上的應(yīng)用，只是一個(gè)開(kāi)始，根據(jù)氮化鎵的不同優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

早在去年，英諾賽科的氮化鎵功率器件，就成功應(yīng)用在臺(tái)鈴N9超智版的新型無(wú)線(xiàn)充電解決方案中，以創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思維，打破傳統(tǒng)的充電方式。

得益于氮化鎵器件高頻的特性，不僅有利于提升充電器的功率密度、縮小體積，還能保證在大功率輸出的情況下，減少充電器發(fā)熱與傳輸損耗的問(wèn)題。

據(jù)臺(tái)鈴官方介紹，該基于英諾賽科的氮化鎵無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，能夠讓用戶(hù)擺脫冗長(zhǎng)充電線(xiàn)掣肘的同時(shí)，還能將充電效率提升60%，提高車(chē)輛的總續(xù)航里程，解決充電難的痛點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

自新國(guó)標(biāo)發(fā)布開(kāi)始，中國(guó)電動(dòng)兩輪車(chē)行業(yè)的發(fā)展就進(jìn)入了革新階段。電動(dòng)兩輪車(chē)市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始對(duì)產(chǎn)品的智能化、高效化提出了更高的需求，在千億市場(chǎng)的有力支撐下，也推動(dòng)了氮化鎵在電動(dòng)兩輪車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展。