Järgmise põlvkonna uue energia kontroller arengu mootor - SiC Inverter

Järgmise põlvkonna uue energia kontroller arengu mootor - SiC Inverter

Elektriauto drive kontroller, inverter tähtsam osa energia AC/DC muundamise ja energiakasutuse eesmärgil sõidu ja mootori pidurdamise ajal kasutada. Turg nõuab üha kontrollerid üleandmise energiatõhususe, energiatihedus ja hind. Võimsus moodul on oluline osa kõrge jõuülekande kasutegur ja kõrge energiatihedus inverter. Traditsiooniline Si (räni) seadme IGBT (isoleeritud gate bipolar transistor) võimu moodul põhinevad praegu suurema osa elektrisõidukite drive inverterid. Projekteerimisorganisatsioon on madal vahetamise sageduse ja suur kaotus, mis piirab elektriauto juht energiatihedus parandamine puudused.

SiC (silicon carbide) on kolm eeliseid Si seadmed: suurem jaotus pinge tugevus; madalam kulude kohta. suurem soojusjuhtivus. Need omadused tähendab, et SiC seadmeid kasutada kõrgepinge, kõrge impulsisagedus, kõrge tihedusega rakendused. SiC parandamisega moodul elektri tootmise tasandil, SiC on sobivam pooljuhtide seade elektriauto draiverid. SiC seadmete kasutamine on tõhus vahend saavutada kõrge energiatihedus elektriauto draiverid. Praegu on üha rohkem uuringud seotud mootoriga inverterid SiC võimu moodulite rakendamine. Toyota Motor Corporation on esitanud SiC võimu moodulid hübriidautod.

Võrreldes Si seadmed, SiC seadmete kasutamine on kasulik.

Kõrge kasuteguriga ja parema sõiduki läbisõit

Kuna pöörde kohta pinge langus on SiIGBT eksponeerib diood omadused: isegi kui praeguse kohta on väike, IGBT on suur esialgse pöörde kohta pingelangu. Pöörde kohta pinge tilga SiC MOSFET eksponeerib takistusliku omadus: selle pöörde kohta pingelangu on võrdeline praegune pöörde kohta. Kaks erinevat-pinge omadusi SiIGBT ja SiCMOSFET kindlaks, et SiCMOSFET soojusjuhtivuse kaotus on suurem kui SiIGBT ainult siis, kui vool on väga suur ja SiCMOSFET kaotus juhtivus on parem kui SiIGBT enamik praeguse ajavahemike järel. Kogu sõiduki töökorras, enamik neist on väike praegused töötingimused ja töötavad tingimus moodustab väikese osa kogu tee spektri suur pöördemoment. SiC chip tehnoloogia arengu kohta vastupanu SiCMOSFET oleks parem kui SiIGBT tulevikus.

Seetõttu, pärast SiC seadme kasutamist inverter kasutegur võib oluliselt parandada, nii et sama akut, SiC seadme kasutamine võib tõhusalt parandada kogu sõiduki odomeetri näit.

Väiksed ja kõrge energiatihedus

SiC seadmete madal lendumisel SiC seadmed saavutada sama võimsus väiksem kiip ala kui Si seadmeid. Samal ajal, SiC seadmed võivad töötada kõrgetel sagedustel, passiivsed osad power seadme ümber suurust vähendada. Töötanud Ameerika elektroonika SiC inverter on üle poole heakskiidetud Si inverter võimsus samaks.

Kõrge vahetamise sagedus optimeerida süsteemi müra

Praegu Si inverter ühise vahetamise sagedus on 5-10 kHz ja süsteem loob üleminek müra, mis on lihtne häirivad inimese kõrva arutab sagedusvahemikus 5-20 kHz. Seadmega SiC vahetamise sagedus kuni 40 kHz, suurendades ümberlülituvaid müra sagedus süsteemi võib ületada sagedusala, mis ei saa läbi vaadata inimese kõrva. Samal ajal suurendatakse vahetamise sageduse vähendamiseks praeguse kontrolli harmoonilised, vähendades elektromagnetiline müra ja parandada sõiduki juhtimiskogemus.

Vaid praeguse SiC seadmete kasutamine pakub ka suuri väljakutseid.

SiC seadmed on kallimad

Kuna praeguse SiC chip protsess pole nagu Si täiskasvanud, peamiselt jaoks 4-tollise vahvleid, materjali kasutamise määr ei ole kõrge ja Si chip vahvel on välja töötatud 8 tolli või isegi 12 tolli. Teiselt poolt, SiC kiibid turul nõudlus on veel eriti, ja teiselt poolt, SiC kiibid hind on suhteliselt kõrge.

SiC seadme pakend tehnoloogia areng jääb maha

Praegu paljud peavoolu power seade tarnijad maailmas on uurinud ja välja töötanud SiC kiibid, kuid seevastu SiC seadmete pakendamise tehnoloogia areng jääb maha. Võrreldes Si kiip, SiC kiip on suurem temperatuuri ja töötemperatuuril võib ületada 200 kraadi. Siiski SiC moodul pitseerimine tehnoloogia on konstrueeritud ikka Si moodul ja selle usaldusväärsust ja elu ei ole võimalik täita 200 kraadi. Töö nõuded. SiC chip taotlus on piiratud.

Autojuhtimise luba

Võrreldes Si kiip, selle lühise tõttu taluma võime SIC kiip on oluliselt vähenenud. Seetõttu, vältimaks lühis SiC seade töötamise ajal, sõita ringi peab olema madalam reaktsiooniaeg, SiC seade drive topoloogia kaitse tehnoloogia esitanud. Suur väljakutse.

Termilise disain

Kuna ühe SiC kiip on väike, võimsuse, saavutamiseks tuleb kasutada paralleelselt žetoone. Kuidas tagada soojuslik tasakaal kiibid ja kiip tööpunkti temperatuuri jälgimiseks mooduli kiipi mõistliku paigutus disain on suur väljakutse.

Kiire vahetamise EMI ja isolatsiooni probleemid

Võrreldes Si seadmed, SiC seadmete vahetamise kiirus oluliselt parandada ja di/dt ja protsessi dv/dt tõsta, kuigi see aitab vähendamise eesmärgil vahetamise seade, kuid teiselt poolt koostab ta tõsine EMI probleeme, kui korralikult kontrolli disain circuit ja filter circuit EMI suruda on ka probleemiks. Samal ajal kõrge dv/dt kahjustab, mis võib kiirendada vananemist soojustamine osade nagu emailitud traat ja isoleeriva ring, millega viiakse uusi väljakutseid isolatsioon disain mootori mähiste isolatsioon.

Kokkuvõtteks

Kuigi praeguse SiC seadme protsess pole nagu Si täiskasvanud, SiC pakett arengus mahajäänud suhteliselt ja seadme hind on mitu korda suurem kui Si. Siiski seadme tehnoloogia ja SiC seadmete turul nõudlust tähtajaga need puudused näidatakse tasapisi silutakse ja SiC seadmed on oma olemuselt kõrge pinge, kõrge lampide vastu pidada, madal kahju jne. Eelised ka kindlaks, et kasutamist üha laiemalt väga konkurentsivõimeline materjal tulevikus.