Żvilupp Ġdid tal-Kontrollur tal-Mutur tal-Enerġija Ġdida - Inverter SiC
Fil-kontrollur tas-sewqan tal-vettura elettrika, l-inverter huwa komponent ewlieni għall-konverżjoni tal-enerġija AC / DC, u jintuża għall-irkupru tal-enerġija waqt is-sewqan jew l-ibbrejkjar tal-mutur. Is-suq qed isir dejjem iktar esiġenti għall-kontrolluri f'termini ta 'effiċjenza ta' trasferiment ta 'enerġija, densità ta' enerġija, u prezz. Il-modulu tal-enerġija huwa l-komponent ewlieni tal-inverter biex tinkiseb effiċjenza għolja ta 'trasmissjoni u densità ta' qawwa għolja. Fil-preżent, il-biċċa l-kbira tal-invertituri tas-sewqan tal-vettura elettrika huma bbażati fuq il-modulu ta 'qawwa tradizzjonali Si (silikon) IGBT (transistor bipolari bieb iżolat). Id-disinn għandu l-iżvantaġġi ta 'frekwenza baxxa ta' swiċċjar u telf kbir, li jillimita t-titjib tad-densità tal-qawwa tas-sewwieq tal-vettura elettrika.
SiC (karbur tas-silikon) għandu tliet vantaġġi fuq l-istrumenti Si: saħħa ta 'vultaġġ ta' ħsara akbar; telf aktar baxx; konduttività termali ogħla. Dawn il-karatteristiċi jfissru li l-apparati tas-SiC jistgħu jintużaw f'applikazzjonijiet ta 'vultaġġ għoli, swiċċjar għoli, applikazzjonijiet ta' densità ta 'qawwa għolja. Bit-titjib tal-livell tal-manifattura tal-enerġija tal-modulu SiC, is-SiC se jkun apparat semikonduttur iktar adattat għas-sewwieqa tal-vetturi elettriċi. L-użu ta 'apparati SiC huwa mezz effettiv biex tinkiseb densità ta' qawwa għolja tas-sewwieqa tal-vetturi elettriċi. Bħalissa, ġew applikati iktar u aktar riċerka għall-applikazzjoni tal-moduli ta 'l-enerġija SiC għal invertituri li jaħdmu bil-mutur. Toyota Motor Corporation applikat moduli tal-enerġija tas-SiC għal vetturi ibridi.
Meta mqabbel ma ’apparati Si, l-użu ta’ apparati SiC għandu vantaġġi kbar.
Effiċjenza għolja u mili tal-vettura mtejjeb
Peress li l-waqgħa tal-vultaġġ mixgħul tas-SiIGBT juri karatteristiċi tad-diode: anke jekk il-kurrent mixgħul huwa żgħir, l-IGBT għandu waqgħa inizjali kbira ta ’waqgħa tal-vultaġġ. It-tnaqqis fil-vultaġġ mixgħul tas-SiC MOSFET juri karatteristika reżistiva: it-tnaqqis fil-vultaġġ tat-tidwir tiegħu huwa proporzjonali għall-kurrent li jixgħel. Iż-żewġ karatteristiċi differenti ta 'vultaġġ fuq SiIGBT u SiCMOSFET jiddeterminaw li t-telf ta' konduzzjoni ta 'SiCMOSFET huwa ogħla minn dak ta' SiIGBT biss meta l-kurrent huwa kbir ħafna, u t-telf ta 'konduzzjoni ta' SiCMOSFET huwa aħjar minn dak ta 'SiIGBT fil-parti l-kbira ta' l-intervalli kurrenti. Fil-kundizzjoni kollha tax-xogħol tal-vettura, ħafna minnhom huma kundizzjonijiet tax-xogħol kurrenti żgħar, u l-kundizzjoni tax-xogħol tat-torque kbira tirrappreżenta proporzjon żgħir fl-ispettru kollu tat-triq. Bl-iżvilupp tat-teknoloġija taċ-ċippa SiC, il-on-reżistenza tas-SiCMOSFET se tkun aħjar minn SiIGBT fil-futur.
Għalhekk, wara li tuża l-istrument SiC, l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-inverter tista 'titjieb b'mod sinifikanti, sabiex għall-istess pakkett ta' batteriji, l-użu tal-apparat SiC jista 'jtejjeb b'mod effettiv il-mili tal-vettura kollha.
Daqs żgħir u densità tal-qawwa għolja
Minħabba t-telf baxx tal-apparati SiC, l-apparati SiC jistgħu jiksbu l-istess qawwa ta 'ħruġ b'żona ta' ċippa iżgħar mill-apparati Si. Fl-istess ħin, l-apparati SiC jistgħu joperaw fi frekwenzi għolja, u jgħinu biex inaqqsu d-daqs tal-komponenti passivi madwar l-apparat tal-enerġija. L-inverter SiC żviluppat minn United Electronics huwa iktar minn nofs il-volum ta 'l-inverter Si approvat fl-istess livell ta' enerġija.
Frekwenza ta 'swiċċjar għoli biex tottimizza l-istorbju tas-sistema
Fil-preżent, il-frekwenza komuni tal-iswiċċjar tal-inverter Si hija 5-10 kHz, u s-sistema tiġġenera ħoss ta 'swiċċjar ta' 5-20 kHz, li huwa faċli li tikkawża skumdità fil-medda ta 'frekwenzi li tista' tinstema 'mill-widna umana. Bl-apparat SiC, billi żżid il-frekwenza tal-iswiċċjar għal 40 kHz, il-frekwenza tal-istorbju tal-iswiċċjar iġġenerata mis-sistema tista 'taqbeż il-medda ta' frekwenzi li tista 'tinstema' mill-widna umana. Fl-istess ħin, il-frekwenza tal-iswiċċjar tiżdied biex tgħin tnaqqas l-armoniċi tal-kontroll tal-kurrent, u b'hekk tnaqqas l-istorbju elettromanjetiku u ttejjeb l-esperjenza tas-sewqan tal-vettura.
Iżda l-użu kurrenti tal-apparati tas-SiC jippreżenta wkoll sfidi kbar.
It-tagħmir tas-SiC huma iktar għaljin
Peress li l-proċess attwali taċ-ċippa SiC mhuwiex matur daqs is-Si, prinċipalment għal wejfers ta '4 pulzieri, ir-rata ta' utilizzazzjoni tal-materjal mhix għolja, u l-wafer taċ-ċippa Si ġie żviluppat għal 8 pulzieri jew saħansitra 12-il pulzier. Min-naħa l-oħra, id-domanda għal ċipep SiC fis-suq għadha ma żdieditx, u min-naħa l-oħra, l-ispiża taċ-ċipep SiC hija relattivament għolja.
L-iżvilupp tat-teknoloġija tal-ippakkjar tal-apparat SiC għadu lura
Fil-preżent, ħafna fornituri mainstream tal-apparat tal-enerġija fid-dinja rriċerkaw u żviluppaw ċipep SiC, iżda b'kuntrast ma 'dan, l-iżvilupp tat-teknoloġija tal-ippakkjar għall-apparati tas-SiC għadu lura. Meta mqabbel maċ-ċippa Si, ċippa SiC għandha reżistenza għat-temperatura ogħla u t-temperatura operattiva tagħha tista 'taqbeż il-200 grad. Madankollu, it-teknoloġija tal-issiġillar użata fil-modulu SiC għadha ddisinjata bil-modulu Si, u l-affidabbiltà u l-ħajja tagħha ma jistgħux jilħqu 200 grad. Rekwiżiti tax-xogħol. Il-kundizzjonijiet tal-applikazzjoni taċ-ċippa SiC huma limitati.
Teknoloġija tal-protezzjoni tad-sewqan
Meta mqabbel maċ-ċippa Si, il-kapaċità ta 'ċirkwit qasir jiflaħ iċ-ċippa SiC hija mnaqqsa ħafna. Għalhekk, sabiex jiġi evitat ħsara qasira ta 'l-apparat SiC waqt it-tħaddim, iċ-ċirkwit tas-sewqan jeħtieġ li jkollu ħin ta' rispons aktar baxx, li huwa propost għat-teknoloġija tal-protezzjoni taċ-ċirkwit tas-sewqan tal-mezz SiC. Sfida kbira.
Disinn termali
Billi l-erja ta 'ċippa SiC waħda hija żgħira, sabiex tinkiseb produzzjoni ta' enerġija għolja, huwa meħtieġ li jintużaw iktar ċipep b'mod parallel. Kif tagħmel disinn raġonevoli ta 'tqassim taċ-ċippa ġewwa l-modulu biex tiżgura l-bilanċ termali bejn iċ-ċipep u tissorvelja t-temperatura tal-hot spot taċ-ċippa hija sfida kbira.
EMI u problemi ta 'insulazzjoni kkawżati minn veloċità għolja ta' swiċċjar
Meta mqabbel mal-apparati Si, il-veloċità tal-iswiċċjar tal-apparati SiC tista 'titjieb b'mod sinifikanti, u d-di / dt u dv / dt fil-proċess tal-iswiċċjar huma mtejba, għalkemm dan jgħin biex inaqqas it-telf tal-iswiċċjar tal-apparat, iżda min-naħa l-oħra huwa se jipproduċi problemi serji ta ’l-EMI, kif tiddisinja sew iċ-ċirkwit tal-kontroll u ċ-ċirkwit tal-filtru biex trażżan l-IME hija wkoll kwistjoni importanti. Fl-istess ħin, dv / dt għoli jaffettwa ħażin l-insulazzjoni tat-tidwir tal-mutur, li jista 'jaċċellera t-tixjiħ tal-partijiet iżolanti bħall-wajer bl-enamel u ċ-ċirku iżolanti, u b'hekk iġib sfidi ġodda fid-disinn tal-iżolazzjoni tal-mutur.
fi ftit kliem
Għalkemm il-proċess kurrenti tal-apparat SiC mhuwiex matur daqs Si, l-iżvilupp tal-pakkett SiC huwa relattivament baqa 'lura, u l-prezz tal-apparat huwa bosta drabi ogħla minn dak tas-Si. Madankollu, bil-maturità tat-teknoloġija tal-apparat u d-domanda dejjem tikber għall-apparati SiC fis-suq, dawn l-iżvantaġġi se gradwalment jittaffew, u l-apparati SiC huma intrinsikament għolja jifilħu vultaġġ, frekwenza għolja ta 'swiċċjar, telf baxx u l-bqija. Il-vantaġġi jiddeterminaw ukoll li tista 'tintuża b'mod aktar u aktar wiesa' bħala materjal kompetittiv ħafna fil-futur.
