Výhody SiC v EV průmyslu

Jako polovodičový materiál s širokým pásmem (WBG)SiC'Širší energetický rozdíl mu dává vyšší tepelné a elektronické vlastnosti ve srovnání s tradičním Si. Tato funkce umožňuje výkonovým zařízením pracovat při vyšších teplotách, frekvencích a napětích.

SiCEnergetická účinnost v elektrických vozidlech a dalších elektronických a elektrických produktech je z velké části způsobena samotným materiálem. Ve srovnání s Si má SiC následující vlastnosti:

1. 10násobek intenzity dielektrického průrazného pole;

2. 2násobek rychlosti nasycení elektronů;

3. 3násobek energetického pásma;

4. 3x vyšší tepelná vodivost;

Stručně řečeno, jak se provozní napětí zvyšuje, výhodySiCstát se zjevnějšími. Ve srovnání s Si jsou 1200V SiC spínače výhodnější než 600V spínače. Tato charakteristika vedla k širokému použití spínacích zařízení SiC, čímž se výrazně zlepšila účinnost elektrických vozidel, jejich nabíjecích zařízení a energetické infrastruktury, díky čemuž je SiC první volbou pro výrobce automobilů a prvotřídní dodavatele.

Ale v prostředí s nízkým napětím 300 V a méně,SiCvýhody jsou relativně malé. V tomto případě může mít větší aplikační potenciál jiný polovodič se širokým pásmem, Gallium Nitride (GaN).

Dosah a účinnost

Klíčový rozdílSiCve srovnání s Si je jeho vyšší účinnost na systémové úrovni, která je způsobena vyšší hustotou výkonu SiC, nižšími ztrátami výkonu, vyšší pracovní frekvencí a vyšší provozní teplotou. To znamená vyšší dojezd na jedno nabití, menší velikosti baterií a rychlejší nabíjení palubní nabíječkou (OBC).

Ve světě elektrických vozidel leží jedna z největších příležitostí v trakčních měničích pro elektrické hnací ústrojí, které jsou alternativou k benzinovým motorům. Když do měniče proudí stejnosměrný proud (DC), převedený střídavý proud (AC) pomáhá motoru v chodu a pohání kola a další elektronické součástky. Nahrazení stávající technologie Si přepínače pokročilouSiC čipysnižuje energetické ztráty ve střídači a umožňuje vozidlům poskytovat dodatečný dojezd.

Proto se SiC MOSFET stávají přesvědčivým komerčním faktorem, když se vlastnosti jako tvarový faktor, velikost invertoru nebo DC-DC modulu, účinnost a spolehlivost stanou klíčovými faktory. Konstruktéři nyní mají menší, lehčí a energeticky účinnější řešení napájení pro různé koncové aplikace. Vezměte si například Teslu. Zatímco předchozí generace elektrických vozidel společnosti používaly Si IGBT, vzestup trhu se standardními sedany je přiměl k přijetí SiC MOSFET v Modelu 3, což je první průmyslový model.

Síla je klíčovým faktorem

SiCVlastnosti materiálu z něj dělají první volbu pro vysoce výkonné aplikace s vysokými teplotami, vysokými proudy a vysokou tepelnou vodivostí. Protože zařízení SiC mohou pracovat při vyšších výkonových hustotách, mohou umožnit menší tvarové faktory pro elektronické a elektrické systémy elektrických vozidel. Podle Goldman Sachs může mimořádná účinnost SiC snížit náklady na výrobu a vlastnictví elektrických vozidel o téměř 2 000 USD na vozidlo.

Vzhledem k tomu, že kapacita baterie již v některých elektrických vozidlech dosahuje téměř 100 kWh a plány na další zvyšování pro dosažení vyšších dojezdů, očekává se, že budoucí generace budou silně spoléhat na SiC pro jeho přidanou účinnost a schopnost zvládnout vyšší výkon. Na druhou stranu pro vozidla s nižším výkonem, jako jsou dvoudveřová elektrická vozidla základní úrovně, PHEV nebo lehká elektrická vozidla využívající 20 kWh nebo menší velikosti baterií, je Si IGBT ekonomičtějším řešením.

Aby se minimalizovaly ztráty energie a emise uhlíku ve vysokonapěťových provozních prostředích, průmysl stále více upřednostňuje použití SiC před jinými materiály. Ve skutečnosti mnoho uživatelů elektrických vozidel nahradilo svá původní řešení Si novými SiC spínači, což dále potvrzuje zřejmé výhody technologie SiC na systémové úrovni.