SiC pranašumai EV pramonėje

Kaip plačiajuosčio (WBG) puslaidininkinė medžiaga,SiC's didesnis energijos skirtumas suteikia jam aukštesnes šilumines ir elektronines savybes, palyginti su tradiciniu Si. Ši funkcija leidžia maitinimo įtaisams veikti esant aukštesnei temperatūrai, dažniui ir įtampai.

SiCElektros transporto priemonių ir kitų elektroninių bei elektrinių gaminių energijos vartojimo efektyvumą daugiausia lemia pati medžiaga. Palyginti su Si, SiC turi šias charakteristikas:

1. 10 kartų didesnis už dielektrinio skilimo lauko stiprumą;

2. 2 kartus didesnis už elektronų soties greitį;

3. 3 kartus didesnis už energijos juostos tarpą;

4. 3 kartus didesnis šilumos laidumas;

Trumpai tariant, didėjant darbinei įtampai, privalumaiSiCtapti akivaizdžiau. Palyginti su Si, 1200 V SiC jungikliai yra naudingesni nei 600 V jungikliai. Ši charakteristika paskatino plačiai taikyti SiC galios perjungimo įrenginius, o tai žymiai pagerino elektromobilių, jų įkrovimo įrangos ir energijos infrastruktūros efektyvumą, todėl SiC yra pirmasis automobilių gamintojų ir pirmos eilės tiekėjų pasirinkimas.

Tačiau žemos įtampos aplinkoje, 300 V ir žemesnėje,SiCprivalumai yra palyginti nedideli. Šiuo atveju kitas plačiajuosčio diapazono puslaidininkis, galio nitridas (GaN), gali turėti didesnį pritaikymo potencialą.

Diapazonas ir efektyvumas

Esminis skirtumas tarpSiCpalyginti su Si, yra didesnis sistemos lygio efektyvumas, kurį lemia didesnis SiC galios tankis, mažesni galios nuostoliai, didesnis veikimo dažnis ir aukštesnė darbo temperatūra. Tai reiškia didesnį važiavimo atstumą vienu įkrovimu, mažesnius akumuliatoriaus dydžius ir greitesnį integruoto įkroviklio (OBC) įkrovimo laiką.

Elektromobilių pasaulyje viena didžiausių galimybių slypi elektros pavarų dėžių traukos inverteriuose, kurie yra alternatyva benzininiams varikliams. Kai nuolatinė srovė (DC) patenka į keitiklį, konvertuota kintamoji srovė (AC) padeda varikliui veikti, maitindama ratus ir kitus elektroninius komponentus. Esamos Si jungiklio technologijos pakeitimas pažangiaSiC lustaisumažina energijos nuostolius keitiklyje ir leidžia transporto priemonėms užtikrinti papildomą atstumą.

Todėl SiC MOSFET tampa įtikinamu komerciniu veiksniu, kai pagrindiniai aspektai tampa tokios charakteristikos kaip formos faktorius, keitiklio arba DC-DC modulio dydis, efektyvumas ir patikimumas. Projektavimo inžinieriai dabar turi mažesnius, lengvesnius ir energiją taupančius energijos sprendimus įvairiems galutiniams pritaikymams. Paimkite, pavyzdžiui, Tesla. Nors ankstesnių kartų elektra varomose transporto priemonėse buvo naudojamas Si IGBT, standartinių sedanų rinkos augimas paskatino jas naudoti SiC MOSFET 3 modelyje, pirmoje pramonėje.

Galia yra pagrindinis veiksnys

SiCDėl medžiagų savybių jis yra pirmasis pasirinkimas didelės galios įrenginiuose, kuriuose yra aukšta temperatūra, didelė srovė ir didelis šilumos laidumas. Kadangi SiC įrenginiai gali veikti esant didesniam galios tankiui, jie gali įgalinti mažesnius elektromobilių elektroninių ir elektros sistemų formos veiksnius. Pasak Goldman Sachs, išskirtinis SiC efektyvumas gali sumažinti elektrinių transporto priemonių gamybos ir nuosavybės išlaidas beveik 2000 USD už vieną transporto priemonę.

Kai kurių elektrinių transporto priemonių baterijų talpa jau siekia beveik 100 kWh ir planuojama toliau didinti, kad būtų pasiektas didesnis atstumas, todėl tikimasi, kad ateities kartos labai pasikliaus SiC, kad padidintų jo efektyvumą ir gebėjimą valdyti didesnę galią. Kita vertus, mažesnės galios transporto priemonėms, pvz., dviejų durų pradinio lygio elektra varomoms transporto priemonėms, PHEV arba lengvosioms elektrinėms transporto priemonėms, naudojančioms 20 kWh ar mažesnius akumuliatorius, Si IGBT yra ekonomiškesnis sprendimas.

Siekdama sumažinti galios nuostolius ir anglies emisiją aukštos įtampos darbo aplinkoje, pramonė vis labiau renkasi SiC, o ne kitas medžiagas. Tiesą sakant, daugelis elektromobilių naudotojų savo originalius Si sprendimus pakeitė naujais SiC jungikliais, o tai dar labiau patvirtina akivaizdžius SiC technologijos pranašumus sistemos lygmeniu.