重点内容速览：

| 什么是低空飞行器动力系统？

| SiC器件成为低空飞行器市场研究和应用热点

| 有哪些SiC器件可供选择？

从去年开始，低空经济在政策和市场需求的双重驱动下，一时风头无两。全国各地纷纷出台支持政策，特别是长三角、大湾区和成渝地区。长三角的上海、苏州、无锡等地最为积极，其中上海是eVTOL研发制造企业集中地，并且有民航局挂牌的试飞验证基地；苏州发布了《苏州市低空互通交通规则》，成为国内唯一发布低空飞行规则的城市；大湾区以深圳为主，深圳计划到2025年，全市120米以下适飞空域开放面积占比突破75%，低空商业航线总数突破1,000条，建成1,000个以上低空飞行器起降平台等；近期珠海市“天空之城”全空间低空智能融合基础设施新建项目已经通过备案，低空建设开始进入落地阶段；成渝地区以四川和重庆，主要发展大型无人机的制造和研发。

随着低空经济的快速发展，低空飞行器成为未来城市交通的新宠，而低空飞行器又以无人机和eVTOL为主。低空飞行器的动力系统是它们能够顺利起飞、飞行和降落的关键。本文将介绍可以用于低空飞行器动力系统中的SiC MOSFET器件有哪些厂商和产品可供选择。

  
什么是低空飞行器动力系统？

低空飞行器，顾名思义，就是那些在城市或其他低空环境中飞行的载具。它们的动力系统可以看作是其“心脏”，负责提供飞行所需要的能量。那么，这些动力系统到底是如何工作的呢？ 

当前主流的低空飞行器动力主要有 四种，即燃油、纯电、混动，以及氢能。这四种方案各有优势，比如燃油方案载重大、续航时间长；纯电方案可适配智能化、噪音低；混动拥有纯电的优势，同时弥补了续航短的短板；氢能在发展早期，有望在大机型上率先使用。

这几种方案中，除了燃油方案需要的是燃油发动机，其他三种方案采用的都是电动机，也就是说电机与电控是低空飞行器的核心动力单元，也是其动力系统的重要组成部分。 目前的低空飞行器主要以无人机和eVTOL为主，拿eVTOL来说。

一般来说，eVTOL会采用多电机方案，通常采用6~12个电机，停用1~2个电机的情况下仍具有飞行能力。 其垂直推理系统主要有垂起电机、电调、REU、电机冷却系统，以及螺旋桨组成，相比电动汽车，电机的数量更多，冗余度也更高，因为多冗余度的动力架构设计可以提升电动飞行器动力架构的安全性。

当然，eVTOL对电机的要求与电动汽车对电机的要求还是有很大不同的，eVTOL对电机效率和转矩密度的要求更高。目前，永磁同步电机是电推进动力系统中比较有前景的解决方案，比如Joby S4、Archer Midnight等eVTOL都采用了永磁同步电机。

  
当前电机面临着功率密度与运行效率方面的挑战。对eVTOL使用的电机来说，电机需要具备高功率的持续输出能力，特别是在起飞和降落阶段，需要短时间内提供较大的功率，目前面临的主要挑战包括：

  
首先是轻量化与小型化，低空飞行器所使用的电机需要保持一定的轻量化，同时实现更大的输出功率，这就需要研发更轻、更小的电机，同时保持动力性能的优越性，以减轻整机重量，提高升力和载重质量。

  
二是功率密度的提升，目前电动汽车用的电机输出功率密度约为2Kw/kg，通过改进高磁场材料和绕组方式，未来有望将这一数值提升至5Kw/kg，甚至是10Kw/kg，实现显著的功率密度提升。

  
三是散热与可靠性，由于电机工况条件严苛，其更换频率可能更高，约每1至2年更换一次，具有耗材特性。因此，电机设计需要兼顾散热性能和可靠性，确保在高温、高负荷条件下稳定运行。

  
供应商方面，国内企业有卧龙电驱、T-Motor等，国外企业主要有pipistrel、塞峰、罗罗、magnix、magicall等。其中，magicall为波音和空客的电机供应商，卧龙电驱2022年9月与中国商飞合作，联合开展电动航空技术研究与产业化应用，并与国内eVTOL主机厂合作进行适航级产品研发。T-motor则在航模级、轻小型无人机电机产品上处于全球领先地位。

  
SiC器件成为低空飞行器市场研究和应用的热点
 

电控方面，由于目前电机大都采用的是400V电压平台，功率在60kW左右，推力电机功率可达80至100kW，峰值功率可达105至110kW，远超电动汽车的电机功率。业内人士表示，因为充电功率的提升和电机重要减轻的要求，未来还将逐渐过渡到800V电压平台，因此，电控核心元件，比如硅基IGBT等功率器件，将转向SiC器件，SiC功率器件因其优异的性能和特性，正逐渐成为研究和应用的热点。SiC功率器件具有许多显著的优势，使其在低空飞行器的动力系统中具有广泛的应用前景。

  
首先，SiC功率器件的绝缘击穿场强是硅（Si）的10倍，因此可以制作出高压范围内的功率器件，如600V到数千V的高压功率器件。这种高耐压能力使得SiC器件能够承受更高的电压，从而减少所需的材料厚度和重量，这对于需要轻量化设计的低空飞行器尤为重要。

  
二是SiC功率器件还具有低导通电阻和高热导率的特点，这使得它们可以在高温环境下工作，并且能够显著降低能量损耗。这些特性对于提高低空飞行器的整体能效和续航能力至关重要。例如，通过使用SiC功率模块，可以降低开关损耗，提高电源效率和工作频率。

  
三是SiC功率器件还具备高速工作的能力，这有助于提升电机控制系统的响应速度和可靠性。在eVTOL等低空飞行器中，这种高速工作能力可以显著提高飞行控制系统的精度和稳定性。

  
尽管SiC器件的成本高于传统的硅（Si）器件，但其在高压、高温和高频应用中的优势使其在低空飞行器动力系统中的应用具有明显的性价比优势。特别是在需要高可靠性和高性能的航空级应用中，SiC器件的优势更加明显。

由于低空飞行器对成本没有那么敏感，在可靠性设计、系统设计上的自由度会比较大，可以做一些冗余设计，使得可靠性问题也更容易解决。 也就是说，低空飞行器是SiC应用非常有前景的潜在市场之一。
 

有哪些SiC器件可供选择？

SiC器件在低空飞行器动力系统中的应用主要是指SiC MOSFET功率器件或模块在电机驱动系统中的应用。SiC MOSFET有助于提高动力系统逆变器的转换效率，从而提高低空飞行器的能源效率和续航能力。 

根据公开的信息，无锡利普思半导体的ED3H系列SiC模块通过空客集团电驱供应商进入到了空客的氢能飞行器当中。该系列SiC模块是利普思专为商用汽车和飞行器领域开发，采用半桥拓扑。据其官网介绍，ED3H尺寸与ED3一致，并且针对SiC器件高频应用的需求优化了门级引脚的设计，方便用户快速实现对ED3-IGBT模块的替换升级，这一升级大幅度降低了系统损耗，并使得用户非常容易地提高电机转速。该模块具有1200V耐压，800A电流，采用了环氧树脂灌封，是车规级产品。

除了利普思的SiC模块，其实还有不少厂商的SiC MOSFET产品可供选择，比如Wolfspeed的 C3M0075120D 、罗姆的SCT3080KLHR、英飞凌的AIMW120R080M1、ST的SCTW40N120G2VAG、以及Anbonsemi的AS1M080120P等都是1200V耐压的SiC MOSFET产品，且基本都有车规级系列可供选择。

根据芯查查查询到的数据信息，Cree子公司Wolfspeed的C3M0075120D系列SiC MOSFET的导通电阻为75毫欧，栅极阈值电压最小为1.8V，最大3.6V，击穿电压为1200V，连续漏极电流为32A，该系列有两种类型，常规型号工作温度范围为-55℃~150℃；车规级的C3M0075120D-A型号的工作温度范围为-40℃~175℃。 

 罗姆的SCT3080KLHR系列SiC MOSFET的导通电阻为36毫欧，栅极阈值电压最小为2.8V，最大4.8V，击穿电压为1200V，连续漏极电流为40A，工作温度范围为-40℃~175℃。具有低导通电阻、高开关速度、快速反向恢复、易于并联、驱动简单等特性，可应用于太阳能逆变器、DCDC转换器、开关电源等应用。 

英飞凌的AIMW120R080M1系列SiC MOSFET是车规级产品，其导通电阻为80毫欧，栅极阈值电压最小为3.5V，最大5.7V，击穿电压为1200V，连续漏极电流Id为33A，工作温度范围为-40℃~175℃。具有低开关损耗、无阈值开启状态特性、与IGBT驱动电压兼容、与温度无关的关断开关损耗等特性，可应用于车载充电机/PFC、升压器、DCDC转换器等应用。

ST的SCTW40N120G2VAG系列SiC MOSFET是车规级产品，其导通电阻典型值为75毫欧，最大为105毫欧，栅极阈值电压最小为1.9V，最大5.0V，击穿电压为1200V，连续漏极电流Id为33A，工作结温为200℃，工作温度范围为-40℃~175℃。具有低栅极电荷和输入电容，快速恢复本征体二极管，符合AEC-Q101标准等特性，可用于主逆变器、车载充电机、DCDC转换器等应用。 

Anbonsemi的AS1M080120P系列SiC MOSFET导通电阻典型值为98毫欧，栅极阈值电压最小为2.0V，最大4.0V，击穿电压为1200V，连续漏极电流Id为36A，工作温度范围为-55℃~150℃。具有低导通电阻、低电容的高速开关、易于并联与驱动等特性，可用于电机驱动器、开关电源、高压DCDC转换器等应用。

结语

低空飞行器动力系统是推动低空经济快速发展的重要引擎。随着技术的不断创新和市场需求的变化，未来的动力系统将更加高效、智能和环保。在这场科技革命中，谁能率先突破技术瓶颈，谁就能在低空经济的大潮中脱颖而出。未来，我们期待看到更多创新的低空飞行器动力解决方案，为城市交通带来全新的飞行体验。