Предности на SiC во EV индустријата

Како полупроводнички материјал со широк опсег (WBG),SiC'Пошироката енергетска разлика му дава повисоки термички и електронски својства во споредба со традиционалниот Si. Оваа функција им овозможува на уредите за напојување да работат на повисоки температури, фреквенции и напони.

SiCенергетската ефикасност на електричните возила и другите електронски и електрични производи во голема мера се должи на самиот материјал. Во споредба со Si, SiC ги има следните карактеристики:

1. 10 пати поголема од јачината на полето за распаѓање на диелектрикот;

2. 2 пати поголема од брзината на сатурација на електрони;

3. 3 пати поголема енергетска јаз;

4. 3 пати поголема топлинска спроводливост;

Накратко, како што се зголемува работниот напон, предностите наSiCстануваат поочигледни. Во споредба со Si, 1200V SiC прекинувачите се поповолни од прекинувачите од 600V. Оваа карактеристика доведе до широка примена на уредите за префрлување на моќноста на SiC, со што значително се подобрува ефикасноста на електричните возила, нивната опрема за полнење и енергетската инфраструктура, што го прави SiC првиот избор за производителите на автомобили и добавувачите од прво ниво.

Но, во нисконапонски средини од 300V и подолу,SiCПредностите на тоа се релативно мали. Во овој случај, друг полупроводник со широк опсег, галиум нитрид (GaN), може да има поголем потенцијал за примена.

Опсег и ефикасност

Клучна разлика одSiCво споредба со Si е неговата повисока ефикасност на системско ниво, што се должи на поголемата густина на моќноста на SiC, помалите загуби на моќност, поголемата работна фреквенција и повисоката работна температура. Ова значи поголем опсег на возење со едно полнење, помали димензии на батериите и побрзо време на полнење на вградениот полнач (OBC).

Во светот на електричните возила, една од најголемите можности лежи во влечните инвертери за електричните погонски склопови кои се алтернативи на бензинските мотори. Кога директната струја (DC) тече во инвертерот, конвертираната наизменична струја (AC) му помага на моторот да работи, напојувајќи ги тркалата и другите електронски компоненти. Замена на постоечката Si switch технологија со напреднаSiC чиповиги намалува загубите на енергија во инверторот и им овозможува на возилата да обезбедат дополнителен опсег.

Затоа, SiC MOSFET станува привлечен комерцијален фактор кога карактеристиките како што се факторот на форма, големината на инверторот или модулот DC-DC, ефикасноста и доверливоста стануваат клучни фактори. Дизајнерите сега имаат помали, полесни и енергетски поефикасни решенија за енергија за различни крајни апликации. Земете го за пример Тесла. Додека претходните генерации на електрични возила на компанијата користеа Si IGBT, подемот на стандардниот пазар на седани ги поттикна да прифатат SiC MOSFET во Model 3, прво индустрија.

Моќта е клучниот фактор

SiCСвојствата на материјалот го прават првиот избор за апликации со висока моќност со високи температури, високи струи и висока топлинска спроводливост. Бидејќи уредите SiC можат да работат со поголема густина на моќност, тој може да овозможи помали фактори на форма за електронски и електрични системи на електрични возила. Според Goldman Sachs, извонредната ефикасност на SiC може да ги намали трошоците за производство и сопственост на електрични возила за речиси 2.000 долари по возило.

Со капацитетот на батеријата кој веќе достигнува скоро 100 kWh кај некои електрични возила и плановите за континуирано зголемување за да се постигнат повисоки досег, идните генерации се очекува во голема мера да се потпираат на SiC за неговата дополнителна ефикасност и способност да се справи со поголема моќност. Од друга страна, за возила со помала моќност, како што се електрични возила со две врати, PHEV или лесни електрични возила што користат батерии од 20 kWh или помали, Si IGBT се поекономично решение.

За да се минимизираат загубите на енергија и емисиите на јаглерод во високонапонски работни средини, индустријата се повеќе ја фаворизира употребата на SiC во однос на другите материјали. Всушност, многу корисници на електрични возила ги заменија своите оригинални решенија Si со нови SiC прекинувачи, што дополнително ги потврдува очигледните предности на технологијата SiC на системско ниво.