A SiC előnyei az elektromos járművek iparában

Szélessávú (WBG) félvezető anyagként,Sic's a nagyobb energiakülönbség jobb termikus és elektronikus tulajdonságokat ad a hagyományos Si-hez képest. Ez a funkció lehetővé teszi, hogy a tápegységek magasabb hőmérsékleten, frekvencián és feszültségen működjenek.

SicAz elektromos járművek és más elektronikai és elektromos termékek energiahatékonysága nagyrészt magának az anyagnak köszönhető. Az Si-hez képest a SiC a következő jellemzőkkel rendelkezik:

1. a dielektromos áttörési térerő 10-szerese;

2. az elektrontelítési sebesség 2-szerese;

3. az energiasáv 3-szorosa;

4. 3-szor nagyobb hővezető képesség;

Röviden, az üzemi feszültség növekedésével az előnyökSicnyilvánvalóbbá válik. Az Si-hez képest az 1200 V-os SiC kapcsolók előnyösebbek, mint a 600 V-os kapcsolók. Ez a jellemző a SiC teljesítménykapcsoló eszközök széles körű alkalmazásához vezetett, ezáltal jelentősen javult az elektromos járművek, töltőberendezéseik és energiainfrastruktúra hatékonysága, így a SiC az első számú választás az autógyártók és beszállítók számára.

De 300 V-os és az alatti alacsony feszültségű környezetben,Sicelőnyei viszonylag kicsik. Ebben az esetben egy másik széles sávú félvezető, a gallium-nitrid (GaN) nagyobb alkalmazási potenciállal rendelkezhet.

Hatótávolság és hatékonyság

Kulcsfontosságú különbségSicSi-hez képest magasabb rendszerszintű hatékonysága, ami a SiC nagyobb teljesítménysűrűségének, kisebb teljesítményveszteségének, magasabb működési frekvenciájának és magasabb üzemi hőmérsékletének köszönhető. Ez nagyobb hatótávot jelent egyetlen töltéssel, kisebb akkumulátorméretet és gyorsabb beépített töltő (OBC) töltési időt.

Az elektromos járművek világában az egyik legnagyobb lehetőség az elektromos hajtásláncok vontatási invertereiben rejlik, amelyek a benzinmotorok alternatívái. Amikor egyenáram (DC) áramlik az inverterbe, az átalakított váltóáram (AC) segíti a motor működését, táplálva a kerekeket és más elektronikus alkatrészeket. A meglévő Si switch technológia cseréje fejlettreSic chipekcsökkenti az energiaveszteséget az inverterben, és lehetővé teszi a járművek számára, hogy nagyobb hatótávolságot biztosítsanak.

Ezért a SiC MOSFET kényszerítő kereskedelmi tényezővé válik, amikor az olyan jellemzők, mint az alaktényező, az inverter vagy a DC-DC modul mérete, a hatékonyság és a megbízhatóság kulcsfontosságú szempontokká válnak. A tervezőmérnökök ma már kisebb, könnyebb és energiahatékonyabb energiamegoldásokat kínálnak különféle végfelhasználásokhoz. Vegyük például a Teslát. Míg a vállalat előző generációi elektromos járművei Si IGBT-t használtak, a standard szedánok piacának felemelkedése arra késztette őket, hogy az iparágban elsőként alkalmazzák a SiC MOSFET-et a Model 3-ban.

A hatalom a kulcstényező

SicAnyagtulajdonságai miatt ez az első választás a nagy teljesítményű, magas hőmérsékletű, nagy áramerősségű és hővezető képességű alkalmazásokhoz. Mivel a SiC eszközök nagyobb teljesítménysűrűséggel működhetnek, kisebb alaktényezőket tesz lehetővé az elektromos járművek elektronikai és elektromos rendszerei számára. A Goldman Sachs szerint a SiC rendkívüli hatékonysága járműnként közel 2000 dollárral csökkentheti az elektromos járművek gyártási és tulajdonlási költségeit.

Mivel egyes elektromos járművek akkumulátorkapacitása már eléri a 100 kWh-t, és a hatótávolság növelése érdekében további növeléseket terveznek, a jövő nemzedékei várhatóan nagymértékben támaszkodnak majd a szilícium-karbidra a fokozott hatékonyság és a nagyobb teljesítmény kezelésére való képessége miatt. Másrészt a kisebb teljesítményű járművek, például a kétajtós belépő szintű elektromos járművek, a PHEV vagy a 20 kWh-s vagy kisebb akkumulátorméretű könnyű elektromos járművek esetében a Si IGBT gazdaságosabb megoldás.

Az energiaveszteség és a szén-dioxid-kibocsátás minimalizálása érdekében a nagyfeszültségű üzemi környezetben az ipar egyre inkább előnyben részesíti a SiC használatát más anyagokkal szemben. Valójában sok elektromos jármű használója lecserélte eredeti Si-megoldásait új SiC kapcsolókra, ami tovább erősíti a SiC technológia nyilvánvaló előnyeit rendszerszinten.