Prednosti SiC v industriji električnih vozil

Kot širokopasovni (WBG) polprevodniški material,SiC'Večja energijska razlika mu daje boljše toplotne in elektronske lastnosti v primerjavi s tradicionalnim silijem. Ta funkcija omogoča električnim napravam delovanje pri višjih temperaturah, frekvencah in napetostih.

SiCEnergijska učinkovitost v aplikacijah za električna vozila in drugih elektronskih in električnih izdelkih je v veliki meri posledica samega materiala. V primerjavi s Si ima SiC naslednje značilnosti:

1. 10-kratna poljska jakost preboja dielektrika;

2. 2-kratna hitrost nasičenja elektronov;

3. 3-kratna vrzel energijskega pasu;

4. 3-krat višja toplotna prevodnost;

Skratka, ko se delovna napetost poveča, se prednostiSiCpostanejo bolj očitne. V primerjavi s Si so stikala 1200 V SiC ugodnejša od stikal 600 V. Ta lastnost je privedla do široke uporabe naprav za preklop moči SiC, s čimer se je znatno izboljšala učinkovitost električnih vozil, njihove opreme za polnjenje in energetske infrastrukture, zaradi česar je SiC prva izbira za proizvajalce avtomobilov in prvovrstne dobavitelje.

Toda v nizkonapetostnih okoljih 300 V in manj,SiCNjegove prednosti so relativno majhne. V tem primeru ima lahko drug širokopasovni polprevodnik, galijev nitrid (GaN), večji potencial uporabe.

Domet in učinkovitost

Ključna razlika medSiCv primerjavi s Si je njegova višja učinkovitost na sistemski ravni, ki je posledica večje gostote moči SiC, manjših izgub moči, višje delovne frekvence in višje delovne temperature. To pomeni večji doseg vožnje z enim polnjenjem, manjše velikosti baterij in hitrejši čas polnjenja vgrajenega polnilnika (OBC).

V svetu električnih vozil se ena največjih priložnosti skriva v pogonskih inverterjih za električne pogone, ki so alternativa bencinskim motorjem. Ko enosmerni tok (DC) teče v pretvornik, pretvorjeni izmenični tok (AC) pomaga delovati motorju, napaja kolesa in druge elektronske komponente. Zamenjava obstoječe tehnologije stikala Si z naprednoSiC čipizmanjšuje izgube energije v inverterju in omogoča vozilom dodatni doseg.

Zato SiC MOSFET postane prepričljiv komercialni dejavnik, ko postanejo ključne značilnosti, kot so faktor oblike, velikost pretvornika ali modula DC-DC, učinkovitost in zanesljivost. Oblikovalci imajo zdaj manjše, lažje in energetsko učinkovitejše rešitve za napajanje za različne končne aplikacije. Vzemimo za primer Teslo. Medtem ko so prejšnje generacije električnih vozil podjetja uporabljale Si IGBT, jih je vzpon trga standardnih limuzin spodbudil k uporabi SiC MOSFET v modelu 3, prvi v industriji.

Moč je ključni dejavnik

SiCZaradi lastnosti materiala je prva izbira za aplikacije z visoko močjo z visokimi temperaturami, velikimi tokovi in ​​visoko toplotno prevodnostjo. Ker lahko naprave SiC delujejo pri višjih gostotah moči, lahko omogočijo manjše oblike elektronskih in električnih sistemov električnih vozil. Po podatkih Goldman Sachsa lahko izjemna učinkovitost SiC zmanjša stroške proizvodnje in lastništva električnih vozil za skoraj 2000 USD na vozilo.

Z zmogljivostjo akumulatorja, ki v nekaterih električnih vozilih že dosega skoraj 100 kWh, in načrti za nadaljnje povečevanje za doseganje višjih dosegov se pričakuje, da se bodo prihodnje generacije močno zanašale na SiC zaradi njegove dodatne učinkovitosti in zmožnosti obvladovanja večje moči. Po drugi strani pa je za vozila z manjšo močjo, kot so dvovratna osnovna električna vozila, PHEV ali lahka električna vozila, ki uporabljajo baterije 20 kWh ali manjše, Si IGBT bolj ekonomična rešitev.

Da bi zmanjšali izgube električne energije in emisije ogljika v visokonapetostnih delovnih okoljih, industrija vse bolj daje prednost uporabi SiC pred drugimi materiali. Pravzaprav je veliko uporabnikov električnih vozil zamenjalo svoje prvotne SiC rešitve z novimi SiC stikali, kar dodatno potrjuje očitne prednosti SiC tehnologije na sistemski ravni.