Avantajele SiC în industria EV

Ca material semiconductor cu bandă interzisă (WBG),Sic'Diferența mai mare de energie a acestuia îi conferă proprietăți termice și electronice mai mari în comparație cu Si tradițional. Această caracteristică permite dispozitivelor de alimentare să funcționeze la temperaturi, frecvențe și tensiuni mai ridicate.

SicEficiența energetică a lui în aplicațiile pentru vehicule electrice și alte produse electronice și electrice se datorează în mare parte materialului în sine. Comparativ cu Si, SiC are următoarele caracteristici:

1. de 10 ori intensitatea câmpului de defalcare dielectrică;

2. de 2 ori viteza de saturare a electronilor;

3. de 3 ori decalajul benzii de energie;

4. Conductivitate termică de 3 ori mai mare;

Pe scurt, pe măsură ce tensiunea de operare crește, avantajeleSicdevin mai evidente. În comparație cu Si, comutatoarele de 1200V SiC sunt mai avantajoase decât comutatoarele de 600V. Această caracteristică a condus la aplicarea pe scară largă a dispozitivelor de comutare a puterii SiC, îmbunătățind astfel în mod semnificativ eficiența vehiculelor electrice, a echipamentelor de încărcare a acestora și a infrastructurii energetice, făcând SiC prima alegere pentru producătorii de automobile și furnizorii de prim nivel.

Dar în medii de joasă tensiune de 300 V și mai jos,SicAvantajele lui sunt relativ mici. În acest caz, un alt semiconductor cu bandă interzisă largă, nitrura de galiu (GaN), poate avea un potențial de aplicare mai mare.

Gamă și eficiență

O diferență cheie aSicîn comparație cu Si, este eficiența sa mai mare la nivel de sistem, care se datorează densității mai mari de putere a SiC, pierderilor de putere mai mici, frecvenței de operare mai mari și temperaturii de funcționare mai ridicate. Acest lucru înseamnă o autonomie mai mare la o singură încărcare, baterii de dimensiuni mai mici și timpi de încărcare mai rapidi ai încărcătorului de bord (OBC).

În lumea vehiculelor electrice, una dintre cele mai mari oportunități constă în invertoarele de tracțiune pentru transmisii electrice, care sunt alternative la motoarele pe benzină. Când curentul continuu (DC) curge în invertor, curentul alternativ convertit (AC) ajută motorul să funcționeze, alimentând roțile și alte componente electronice. Înlocuirea tehnologiei existente de comutare Si cu tehnologie avansatăcipuri Sicreduce pierderile de energie în invertor și permite vehiculelor să ofere o autonomie suplimentară.

Prin urmare, MOSFET-ul SiC devine un factor comercial convingător atunci când caracteristici precum factorul de formă, dimensiunea invertorului sau a modulului DC-DC, eficiența și fiabilitatea devin considerații cheie. Inginerii proiectanți au acum soluții de alimentare mai mici, mai ușoare și mai eficiente din punct de vedere energetic pentru o varietate de aplicații finale. Luați Tesla de exemplu. În timp ce generațiile anterioare de vehicule electrice ale companiei foloseau Si IGBT, creșterea pieței sedanelor standard le-a determinat să adopte SiC MOSFET în Model 3, o premieră în industrie.

Puterea este factorul cheie

SicProprietățile materialului îl fac să fie prima alegere pentru aplicații de mare putere, cu temperaturi ridicate, curenți mari și conductivitate termică ridicată. Deoarece dispozitivele SiC pot funcționa la densități de putere mai mari, pot permite factori de formă mai mici pentru sistemele electronice și electrice ale vehiculelor electrice. Potrivit Goldman Sachs, eficiența extraordinară a SiC poate reduce costurile de producție și de proprietate ale vehiculelor electrice cu aproape 2.000 USD per vehicul.

Cu capacitatea bateriei care ajunge deja la aproape 100 kWh la unele vehicule electrice și planuri pentru creșteri continue pentru a atinge intervale mai mari, se așteaptă ca generațiile viitoare să se bazeze foarte mult pe SiC pentru eficiența suplimentară și capacitatea sa de a gestiona o putere mai mare. Pe de altă parte, pentru vehiculele cu putere redusă, cum ar fi vehiculele electrice de bază cu două uși, PHEV sau vehiculele electrice ușoare care utilizează baterii de 20 kWh sau mai mici, Si IGBT reprezintă o soluție mai economică.

Pentru a minimiza pierderile de putere și emisiile de carbon în medii de operare de înaltă tensiune, industria favorizează din ce în ce mai mult utilizarea SiC față de alte materiale. De fapt, mulți utilizatori de vehicule electrice și-au înlocuit soluțiile originale Si cu noi întrerupătoare SiC, ceea ce validează și mai mult avantajele evidente ale tehnologiei SiC la nivel de sistem.