SiC eelised elektrisõidukite tööstuses

Lairibavahega (WBG) pooljuhtmaterjalinaSiC's laiem energiaerinevus annab sellele traditsioonilise Si-ga võrreldes paremad termilised ja elektroonilised omadused. See funktsioon võimaldab toiteseadmetel töötada kõrgematel temperatuuridel, sagedustel ja pingetel.

SiCEnergiatõhusus elektrisõidukites ning muudes elektroonika- ja elektritoodetes tuleneb suuresti materjalist endast. Si-ga võrreldes on SiC-l järgmised omadused:

1. 10-kordne dielektrilise purunemise väljatugevus;

2. 2 korda suurem elektronide küllastumise kiirusest;

3. 3-kordne energiariba vahe;

4. 3 korda suurem soojusjuhtivus;

Ühesõnaga, tööpinge kasvades on eelisedSiCmuutunud ilmsemaks. Võrreldes Si-ga on 1200 V SiC lülitid soodsamad kui 600 V lülitid. See omadus on toonud kaasa ränikarbiidi toitelülitusseadmete laialdase kasutamise, parandades seeläbi oluliselt elektrisõidukite, nende laadimisseadmete ja energiainfrastruktuuri tõhusust, muutes ränikarbiidi autotootjate ja esmatasandi tarnijate jaoks esimeseks valikuks.

Kuid madalpinge keskkondades 300 V ja alla selle,SiCeelised on suhteliselt väikesed. Sel juhul võib teisel lairiba-pooljuhil galliumnitriidil (GaN) olla suurem kasutuspotentsiaal.

Vahemik ja tõhusus

Peamine erinevusSiCSi-ga võrreldes on selle kõrgem süsteemitaseme efektiivsus, mis on tingitud SiC suuremast võimsustihedusest, väiksematest võimsuskadudest, kõrgemast töösagedusest ja kõrgemast töötemperatuurist. See tähendab suuremat sõiduulatust ühe laadimisega, väiksemaid aku suurusi ja kiiremaid pardalaadija (OBC) laadimisaegu.

Elektrisõidukite maailmas on üks suurimaid võimalusi bensiinimootoritele alternatiivsete elektriajamite veojõumuundurites. Kui alalisvool (DC) voolab inverterisse, aitab muundatud vahelduvvool (AC) mootoril töötada, andes toite ratastele ja teistele elektroonikakomponentidele. Olemasoleva Si lüliti tehnoloogia asendamine täiustatud vastuSiC kiibidvähendab energiakadusid inverteris ja võimaldab sõidukitel pakkuda lisaulatust.

Seetõttu muutub SiC MOSFET kaalukaks kaubanduslikuks teguriks, kui põhikaalutlusteks saavad sellised omadused nagu kujutegur, inverteri või alalis-alalisvoolu mooduli suurus, tõhusus ja töökindlus. Disaininseneridel on nüüd väiksemad, kergemad ja energiasäästlikumad toitelahendused mitmesuguste lõpprakenduste jaoks. Võtke näiteks Tesla. Kui ettevõtte eelmiste põlvkondade elektrisõidukites kasutati Si IGBT-d, siis standardsedaanituru tõus ajendas neid kasutusele võtma SiC MOSFETi mudelis 3, mis on tööstusharu esimene.

Võimsus on võtmetegur

SiCMaterjali omadused muudavad selle esimeseks valikuks suure võimsusega rakenduste jaoks, millel on kõrge temperatuur, suur vool ja kõrge soojusjuhtivus. Kuna SiC-seadmed võivad töötada suurema võimsustihedusega, võib see võimaldada elektrisõidukite elektroonika- ja elektrisüsteemide väiksemaid vormitegureid. Goldman Sachsi sõnul võib SiC erakordne tõhusus vähendada elektrisõidukite tootmis- ja omamiskulusid ligi 2000 dollari võrra sõiduki kohta.

Kuna mõne elektrisõiduki aku mahutavus ulatub juba peaaegu 100 kWh-ni ja suurema sõiduulatuse saavutamiseks plaanitakse seda pidevalt suurendada, eeldatakse, et tulevased põlvkonnad sõltuvad suuresti ränidioksiidist, kuna see suurendab tõhusust ja võimet taluda suuremat võimsust. Teisest küljest on Si IGBT ökonoomsem lahendus väiksema võimsusega sõidukite jaoks, nagu kaheukselised algtaseme elektrisõidukid, PHEV või 20 kWh või väiksema akuga kerged elektrisõidukid.

Toitekadude ja süsinikdioksiidi heitkoguste minimeerimiseks kõrgepinge töökeskkonnas eelistab tööstus üha enam ränikarbiidi kasutamist muude materjalide ees. Tegelikult on paljud elektrisõidukite kasutajad asendanud oma algsed Si-lahendused uute SiC-lülititega, mis kinnitab veelgi SiC-tehnoloogia ilmseid eeliseid süsteemi tasandil.