讨论下电动汽车的发电模式

功率模块在电动汽车内部工作时，是两种模式；

一种是电动模式，电流从DC端的电池流向AC端的电机，电能转化为机械能。

一种是发电模式，正好反过来，这个时候电动机就变成了发电机，电流从AC端的电机流向DC端的电池，机械能转化为电能。

这两种模式都需要用到IGBT/SiC MOSFET模块，因为其核心电路是三相全桥逆变电路（发电时是整流电路）

前几天讨论的都是电动模式，今天讨论下发电模式

这张图把发电机和电动机分开了，实际上电动机完全可以作为发电机使用，因此，是可以共用一个电机和一个全桥模块的。

好了，考虑下发电模式，那么电流肯定是从负载流向DC母线，也就是说，对于母线而言，发电机发出的电，经过整流流向电池，方向是从DC-到DC+。

既然是DC-流向DC+，那肯定是DC-的电位高，从图中来看，电流走的是二极管。

那么此时，电路的主要能量损失是什么？显然是电流I乘以压降VF，也就是说，续流二极管（其实这时应该叫整流二极管）的压降VF决定了整流电路的效率。

那么对于发电电路，IGBT和SiC MOSFET哪个效率更高呢？

简单粗暴，直接上数据手册对比：

上图是比亚迪BG820 IGBT模块的续流二极管VF，大约1.6V

上图是比亚迪BM840 SiC MOSFET模块的体二极管Vsd，是的，你没看错，4.6V。SiC MOSFET自带的体二极管在IGBT模块额外的反并联二极管面前被爆成渣。

上篇我们提了，SiC MOSFET在电动车电动模式下效率非常高，然而今天在发电模式下的VF被Si IGBT暴打，难道SiC 模块天然不适合电动汽车的能量回收吗？

SiC 模块呵呵一笑，哥还有个压箱底的绝活，今天show给你们看看，电动模式下效率能碾压IGBT，发电模式下效率也当仁不让。

SiC MOSFET的绝活就是：第三象限导通（Third Quadrant）

看图，如果在整流的时候把MOSFET打开，那么这个时候，MOSFET就可以看成一个电阻，此时，电流从Source流向Drain，而这个反向流动的Rsdon和Rdson是近似相同的（甚至在沟道完全开启的情况下，由于体二极管的分流，阻抗比正向导通还要低！）

计算下，此时的Vsd≤Rdson乘以Id=2.7mΩ×360A=0.972V ！！！

而此时IGBT的压降是1.4V！

也就是说，SiC MOSFET利用第三象限导通的特性，获得了远低于IGBT模块的电压损失，获得了远高于IGBT+FWD的整流效率。

why？要理解这个，就需要理解DMOS的结构：

我们看到，当DMOS完全开启时，整个MOSFET的导通阻抗完全由图中各部分决定，每个部分都呈现电阻特性，因此，你可以把完全开启的MOSFET看成一个小电阻（Rdson=Rsource+Rchannel+Rjfet+Rdift+Rdrain），所以，其电压降仅仅只是和电流相关，在小电流下，这个优势是巨大的。

再来看二极管

由于内建电场的存在，即使在正向偏置的情况下，也会存在一个最小正向偏置电压Vbi，也就是说，必须要越过这个电压，才能形成电流，所以，二极管的输出特性曲线，在小电流情况下特别吃亏，即使电流接近0，VF还是有那么多。

如图，在电流接近0A的时候，MOSFET的VSD几乎为0（Vsd≤I×Rdson），而二极管的VF则接近0.7V，

再看电流200A时，SiC MOSFET的Vsd小于Vds小于0.5V，而二极管的VF超过了1V。

只有电流到达600A时，二极管的VF才和SiC MOSFET的Vsd差不多。

对电动汽车而言，额定功率一般不超过200kW，哪怕配400V平台，电流一般也不会超过600A，如果是800V平台，电流都基本不会超过300A，也就是说，在电动汽车这个领域，SiC MOSFET的第三象限导通特性，对于二极管的VF特性，是完全碾压的。