Zalety SiC w branży EV

Jako materiał półprzewodnikowy o szerokiej przerwie energetycznej (WBG),SiC”Większa różnica energii zapewnia mu wyższe właściwości termiczne i elektroniczne w porównaniu z tradycyjnym Si. Ta funkcja umożliwia urządzeniom zasilającym pracę przy wyższych temperaturach, częstotliwościach i napięciach.

SiCEfektywność energetyczna w pojazdach elektrycznych oraz innych produktach elektronicznych i elektrycznych wynika w dużej mierze z samego materiału. W porównaniu z Si, SiC ma następujące cechy:

1. 10-krotność natężenia pola przebicia dielektrycznego;

2. 2-krotność prędkości nasycenia elektronami;

3. 3-krotność pasma energetycznego;

4. 3 razy wyższa przewodność cieplna;

Krótko mówiąc, wraz ze wzrostem napięcia roboczego zaletySiCstać się bardziej oczywiste. W porównaniu z Si, przełączniki SiC 1200 V są korzystniejsze niż przełączniki 600 V. Ta cecha doprowadziła do powszechnego stosowania urządzeń przełączających moc SiC, znacznie poprawiając w ten sposób wydajność pojazdów elektrycznych, ich sprzętu do ładowania i infrastruktury energetycznej, czyniąc SiC pierwszym wyborem dla producentów samochodów i dostawców pierwszego poziomu.

Ale w środowiskach niskiego napięcia 300 V i poniżejSiCzalety są stosunkowo niewielkie. W tym przypadku inny półprzewodnik o szerokiej przerwie energetycznej, azotek galu (GaN), może mieć większy potencjał zastosowania.

Zasięg i wydajność

Kluczowa różnicaSiCw porównaniu z Si charakteryzuje się wyższą wydajnością na poziomie systemu, co wynika z większej gęstości mocy SiC, niższych strat mocy, wyższej częstotliwości roboczej i wyższej temperatury roboczej. Oznacza to większy zasięg jazdy na jednym ładowaniu, mniejsze rozmiary akumulatorów i krótszy czas ładowania pokładowej ładowarki (OBC).

W świecie pojazdów elektrycznych jedną z największych szans są falowniki trakcyjne do elektrycznych układów napędowych, będące alternatywą dla silników benzynowych. Kiedy do falownika wpływa prąd stały (DC), przetworzony prąd przemienny (AC) pomaga w pracy silnika, zasilając koła i inne elementy elektroniczne. Zastąpienie istniejącej technologii przełączników Si zaawansowanąChipy SiCzmniejsza straty energii w falowniku i umożliwia pojazdom zapewnienie dodatkowego zasięgu.

Dlatego też SiC MOSFET stają się przekonującym czynnikiem komercyjnym, gdy kluczowymi czynnikami stają się takie cechy, jak współczynnik kształtu, rozmiar falownika lub modułu DC-DC, wydajność i niezawodność. Inżynierowie-projektanci mają teraz do dyspozycji mniejsze, lżejsze i bardziej energooszczędne rozwiązania zasilania do różnych zastosowań końcowych. Weźmy na przykład Teslę. Podczas gdy poprzednie generacje pojazdów elektrycznych firmy korzystały z Si IGBT, rozwój rynku standardowych sedanów skłonił ich do zastosowania SiC MOSFET w Modelu 3, co było pierwszym w branży.

Moc jest kluczowym czynnikiem

SiCWłaściwości materiału sprawiają, że jest to pierwszy wybór do zastosowań wymagających dużej mocy, wysokich temperatur, wysokich prądów i wysokiej przewodności cieplnej. Ponieważ urządzenia SiC mogą pracować przy wyższych gęstościach mocy, mogą umożliwić zastosowanie mniejszych obudów w układach elektronicznych i elektrycznych pojazdów elektrycznych. Według Goldman Sachs niezwykła wydajność SiC może obniżyć koszty produkcji i posiadania pojazdów elektrycznych o prawie 2000 dolarów na pojazd.

Biorąc pod uwagę, że w niektórych pojazdach elektrycznych pojemność akumulatorów sięga już prawie 100 kWh i planuje się dalszy wzrost w celu osiągnięcia wyższych zasięgów, oczekuje się, że przyszłe pokolenia będą w dużym stopniu polegać na SiC ze względu na jego dodatkową wydajność i zdolność do obsługi większej mocy. Z drugiej strony w przypadku pojazdów o niższej mocy, takich jak dwudrzwiowe pojazdy elektryczne klasy podstawowej, PHEV lub lekkie pojazdy elektryczne wykorzystujące akumulatory o pojemności 20 kWh lub mniejszych, bardziej ekonomicznym rozwiązaniem są Si IGBT.

Aby zminimalizować straty mocy i emisję gazów cieplarnianych w środowiskach pracy pod wysokim napięciem, branża coraz bardziej preferuje stosowanie SiC zamiast innych materiałów. W rzeczywistości wielu użytkowników pojazdów elektrycznych zastąpiło swoje oryginalne rozwiązania SiC nowymi przełącznikami SiC, co dodatkowo potwierdza oczywiste zalety technologii SiC na poziomie systemu.