Mga kalamangan ng SiC sa industriya ng EV

Bilang isang wide-bandgap (WBG) semiconductor na materyal,SiC'Ang mas malawak na pagkakaiba sa enerhiya ay nagbibigay ng mas mataas na thermal at electronic na katangian kumpara sa tradisyonal na Si. Ang tampok na ito ay nagbibigay-daan sa mga power device na gumana sa mas mataas na temperatura, frequency at boltahe.

SiCAng kahusayan ng enerhiya sa mga aplikasyon ng de-kuryenteng sasakyan at iba pang mga produktong elektroniko at elektrikal ay higit sa lahat ay dahil sa mismong materyal. Kung ikukumpara sa Si, ang SiC ay may mga sumusunod na katangian:

1. 10 beses ang lakas ng field ng dielectric breakdown;

2. 2 beses ang bilis ng saturation ng elektron;

3. 3 beses ang energy band gap;

4. 3 beses na mas mataas na thermal conductivity;

Sa madaling salita, habang tumataas ang operating boltahe, ang mga pakinabang ngSiCnagiging mas halata. Kung ikukumpara sa Si, ang 1200V SiC switch ay mas kapaki-pakinabang kaysa sa 600V switch. Ang katangiang ito ay humantong sa malawakang paggamit ng mga SiC power switching device, at sa gayon ay makabuluhang napabuti ang kahusayan ng mga de-koryenteng sasakyan, ang kanilang mga kagamitan sa pag-charge at imprastraktura ng enerhiya, na ginagawang unang pagpipilian ang SiC para sa mga tagagawa ng kotse at mga supplier ng unang antas.

Ngunit sa mababang boltahe na kapaligiran na 300V at mas mababa,SiCAng mga pakinabang ay medyo maliit. Sa kasong ito, ang isa pang wide-bandgap semiconductor, Gallium Nitride (GaN), ay maaaring magkaroon ng mas malaking potensyal na aplikasyon.

Saklaw at kahusayan

Isang pangunahing pagkakaiba ngSiCkumpara sa Si ay ang mas mataas nitong kahusayan sa antas ng system, na dahil sa mas malaking densidad ng kapangyarihan ng SiC, mas mababang pagkawala ng kuryente, mas mataas na dalas ng pagpapatakbo at mas mataas na temperatura ng pagpapatakbo. Nangangahulugan ito ng mas mataas na driving range sa isang charge, mas maliliit na laki ng baterya at mas mabilis na oras ng pag-charge ng on-board charger (OBC).

Sa mundo ng mga de-koryenteng sasakyan, ang isa sa pinakamalaking pagkakataon ay nasa mga traction inverters para sa mga electric drivetrain na mga alternatibo sa mga makina ng gasolina. Kapag ang direktang kasalukuyang (DC) ay dumadaloy sa inverter, ang na-convert na alternating current (AC) ay tumutulong sa pagtakbo ng motor, pinapagana ang mga gulong at iba pang mga elektronikong sangkap. Pinapalitan ang kasalukuyang teknolohiya ng Si switch ng advancedSiC chipsbinabawasan ang pagkawala ng enerhiya sa inverter at nagbibigay-daan sa mga sasakyan na magbigay ng karagdagang saklaw.

Samakatuwid, ang SiC MOSFET ay nagiging isang nakakahimok na komersyal na kadahilanan kapag ang mga katangian tulad ng form factor, laki ng inverter o DC-DC module, kahusayan at pagiging maaasahan ay naging mga pangunahing pagsasaalang-alang. Ang mga inhinyero ng disenyo ay mayroon na ngayong mas maliit, mas magaan, at mas matipid sa enerhiya na mga solusyon sa kuryente para sa iba't ibang mga end application. Kunin ang Tesla halimbawa. Habang ang mga nakaraang henerasyon ng kumpanya ng mga de-kuryenteng sasakyan ay gumamit ng Si IGBT, ang pagtaas ng karaniwang merkado ng sedan ay nag-udyok sa kanila na gamitin ang SiC MOSFET sa Model 3, isang industriya muna.

Ang kapangyarihan ay ang pangunahing kadahilanan

SiCAng mga katangian ng materyal ay ginagawa itong unang pagpipilian para sa mga high-power na application na may mataas na temperatura, mataas na agos at mataas na thermal conductivity. Dahil ang mga SiC device ay maaaring gumana sa mas mataas na densidad ng kuryente, maaari nitong paganahin ang mas maliliit na form factor para sa mga electronic at electrical system ng de-kuryenteng sasakyan. Ayon sa Goldman Sachs, ang pambihirang kahusayan ng SiC ay maaaring mabawasan ang mga gastos sa pagmamanupaktura at pagmamay-ari ng mga de-koryenteng sasakyan ng halos $2,000 bawat sasakyan.

Sa kapasidad ng baterya na umaabot na sa halos 100kWh sa ilang mga de-koryenteng sasakyan, at mga plano para sa patuloy na pagtaas upang makamit ang mas mataas na hanay, ang mga susunod na henerasyon ay inaasahang lubos na umaasa sa SiC para sa karagdagang kahusayan at kakayahang pangasiwaan ang mas mataas na kapangyarihan. Sa kabilang banda, para sa mga low-power na sasakyan tulad ng two-door entry-level electric vehicles, PHEV, o light-duty electric vehicles na gumagamit ng 20kWh o mas maliliit na laki ng baterya, ang Si IGBT ay isang mas matipid na solusyon.

Upang mabawasan ang pagkawala ng kuryente at paglabas ng carbon sa mga high-voltage operating environment, lalong pinapaboran ng industriya ang paggamit ng SiC kaysa sa iba pang mga materyales. Sa katunayan, maraming mga gumagamit ng de-koryenteng sasakyan ang pinalitan ang kanilang orihinal na mga solusyon sa Si ng mga bagong switch ng SiC, na higit pang nagpapatunay sa mga halatang bentahe ng teknolohiyang SiC sa antas ng system.