Fordele ved SiC i EV-industrien

Som et wide-bandgap (WBG) halvledermateriale,SiC's bredere energiforskel giver den højere termiske og elektroniske egenskaber sammenlignet med traditionel Si. Denne funktion gør det muligt for strømenheder at fungere ved højere temperaturer, frekvenser og spændinger.

SiC's energieffektivitet i elektriske køretøjsapplikationer og andre elektroniske og elektriske produkter skyldes i høj grad selve materialet. Sammenlignet med Si har SiC følgende egenskaber:

1. 10 gange den dielektriske nedbrydningsfeltstyrke;

2. 2 gange elektronmætningshastigheden;

3. 3 gange energibåndgabet;

4. 3 gange højere termisk ledningsevne;

Kort sagt, efterhånden som driftsspændingen stiger, fordelene vedSiCblive mere indlysende. Sammenlignet med Si er 1200V SiC-afbrydere mere fordelagtige end 600V-afbrydere. Denne egenskab har ført til den udbredte anvendelse af SiC-strømskiftenheder, hvorved effektiviteten af ​​elektriske køretøjer, deres opladningsudstyr og energiinfrastruktur forbedres betydeligt, hvilket gør SiC til det førstevalg for bilproducenter og førsteklasses leverandører.

Men i lavspændingsmiljøer på 300V og derunder,SiC's fordele er relativt små. I dette tilfælde kan en anden bredbåndshalvleder, Gallium Nitride (GaN), have større anvendelsespotentiale.

Rækkevidde og effektivitet

En vigtig forskel påSiCsammenlignet med Si er dens højere effektivitet på systemniveau, hvilket skyldes SiC's større effekttæthed, lavere effekttab, højere driftsfrekvens og højere driftstemperatur. Dette betyder større rækkevidde på en enkelt opladning, mindre batteristørrelser og hurtigere opladningstider for indbygget oplader (OBC).

I verden af ​​elektriske køretøjer ligger en af ​​de største muligheder i trækkraftinvertere til elektriske drivlinjer, der er alternativer til benzinmotorer. Når jævnstrøm (DC) strømmer ind i inverteren, hjælper den konverterede vekselstrøm (AC) motoren til at køre og driver hjulene og andre elektroniske komponenter. Udskiftning af eksisterende Si switch-teknologi med avanceretSiC chipsreducerer energitab i inverteren og gør det muligt for køretøjer at give ekstra rækkevidde.

Derfor bliver SiC MOSFET en overbevisende kommerciel faktor, når karakteristika som formfaktor, størrelse på inverteren eller DC-DC-modulet, effektivitet og pålidelighed bliver vigtige overvejelser. Designingeniører har nu mindre, lettere og mere energieffektive strømløsninger til en række forskellige slutapplikationer. Tag Tesla for eksempel. Mens virksomhedens tidligere generationer af elektriske køretøjer brugte Si IGBT, fik stigningen på standard sedan-markedet dem til at adoptere SiC MOSFET i Model 3, en industri først.

Magt er nøglefaktoren

SiC's materialeegenskaber gør det til et førstevalg til højeffektapplikationer med høje temperaturer, høje strømme og høj varmeledningsevne. Fordi SiC-enheder kan fungere ved højere effekttætheder, kan det muliggøre mindre formfaktorer for elektriske køretøjers elektroniske og elektriske systemer. Ifølge Goldman Sachs kan SiC's ekstraordinære effektivitet reducere produktions- og ejeromkostningerne for elektriske køretøjer med næsten $2.000 pr. køretøj.

Med batterikapaciteten, der allerede når op på næsten 100 kWh i nogle elektriske køretøjer, og planer om fortsatte stigninger for at opnå højere rækkevidde, forventes fremtidige generationer at stole meget på SiC for dets øgede effektivitet og evne til at håndtere højere effekt. På den anden side er Si IGBT en mere økonomisk løsning for køretøjer med lavere effekt, såsom todørs elbiler på indgangsniveau, PHEV eller lette elektriske køretøjer, der bruger 20 kWh eller mindre batteristørrelser.

For at minimere strømtab og kulstofemissioner i højspændingsdriftsmiljøer foretrækker industrien i stigende grad brugen af ​​SiC frem for andre materialer. Faktisk har mange elbilbrugere erstattet deres originale Si-løsninger med nye SiC-afbrydere, hvilket yderligere validerer de åbenlyse fordele ved SiC-teknologi på systemniveau.