EV индустриясындағы SiC артықшылықтары

Кең диапазонды (WBG) жартылай өткізгіш материал ретінде,SiC's кеңірек энергетикалық айырмашылық дәстүрлі Si салыстырғанда жоғары жылу және электрондық қасиеттер береді. Бұл мүмкіндік қуат құрылғыларына жоғары температураларда, жиіліктерде және кернеулерде жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

SiCэлектрлік көлік қолданбаларындағы және басқа электрондық және электрлік өнімдердегі энергия тиімділігі негізінен материалдың өзіне байланысты. Si-мен салыстырғанда SiC келесі сипаттамаларға ие:

1. Диэлектриктердің ыдырау өрісінің кернеулігі 10 есе;

2. Электронның қанығу жылдамдығынан 2 есе жоғары;

3. Энергия диапазонының 3 есе ұлғаюы;

4. Жылу өткізгіштігі 3 есе жоғары;

Қысқасы, жұмыс кернеуі артқан сайын, артықшылықтарыSiCайқынырақ болады. Si-мен салыстырғанда, 1200 В SiC қосқыштары 600 В қосқыштарға қарағанда тиімдірек. Бұл сипаттама SiC қуатты коммутациялау құрылғыларының кеңінен қолданылуына әкелді, осылайша электр көліктерінің, олардың зарядтау жабдықтарының және энергетикалық инфрақұрылымының тиімділігін айтарлықтай арттырды, SiC автомобиль өндірушілері мен бірінші деңгейлі жеткізушілер үшін бірінші таңдау болды.

Бірақ 300 В және одан төмен кернеулі орталарда,SiCартықшылықтары салыстырмалы түрде аз. Бұл жағдайда басқа кең жолақты жартылай өткізгіш, Галлий нитриді (GaN) қолданбалы әлеуеті жоғары болуы мүмкін.

Ауқым және тиімділік

Негізгі айырмашылығыSiCSi-мен салыстырғанда оның жүйе деңгейіндегі тиімділігі жоғарырақ, бұл SiC-тің үлкен қуат тығыздығымен, аз қуат жоғалтуымен, жоғары жұмыс жиілігімен және жоғары жұмыс температурасымен түсіндіріледі. Бұл бір рет зарядтағанда жоғары қозғалыс ауқымын, кішірек батарея өлшемдерін және борттық зарядтағышты (OBC) жылдамырақ зарядтау уақытын білдіреді.

Электрлік көліктер әлемінде ең үлкен мүмкіндіктердің бірі бензин қозғалтқыштарына балама болып табылатын электр жетектеріне арналған тартқыш инверторлар болып табылады. Тұрақты ток (тұрақты ток) түрлендіргішке түскенде, түрлендірілген айнымалы ток (AC) қозғалтқыштың жұмыс істеуіне көмектеседі, дөңгелектерді және басқа электрондық компоненттерді қуаттайды. Қолданыстағы Si коммутатор технологиясын озық технологиямен ауыстыруSiC чиптеріинвертордағы энергия шығынын азайтады және көліктерге қосымша диапазонды қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.

Сондықтан, пішін факторы, түрлендіргіштің немесе DC-DC модулінің өлшемі, тиімділік пен сенімділік сияқты сипаттамалар негізгі мәселелерге айналғанда, SiC MOSFET тартымды коммерциялық факторға айналады. Дизайн инженерлері енді әртүрлі соңғы қолданбалар үшін кішірек, жеңілірек және энергияны үнемдейтін қуат шешімдеріне ие. Мысалы, Tesla-ны алайық. Компанияның электр көліктерінің алдыңғы буындары Si IGBT пайдаланғанымен, стандартты седан нарығының өсуі оларды 3-ші модельде SiC MOSFET-ті қабылдауға итермеледі, бұл салада бірінші болып табылады.

Күш - негізгі фактор

SiCМатериалдық қасиеттері оны жоғары температура, жоғары ток және жоғары жылу өткізгіштігі бар жоғары қуатты қолданбалар үшін бірінші таңдау жасайды. SiC құрылғылары жоғары қуат тығыздығында жұмыс істей алатындықтан, ол электр көлігінің электронды және электр жүйелері үшін кішірек форма факторларын қоса алады. Goldman Sachs мәліметтері бойынша, SiC-тің ерекше тиімділігі электр көліктерін өндіру мен иелену шығындарын бір көлікке шамамен 2000 долларға азайтады.

Кейбір электр көліктерінде батарея сыйымдылығы қазірдің өзінде 100 кВт сағ жетеді және жоғары диапазондарға қол жеткізу үшін жалғастыру жоспарлары бар, болашақ ұрпақтар оның қосымша тиімділігі мен жоғары қуатты өңдеу қабілеті үшін SiC-ке көп сенім артады деп күтілуде. Екінші жағынан, екі есікті кіру деңгейіндегі электр көліктері, PHEV немесе 20 кВт сағ немесе одан да аз батарея өлшемдерін пайдаланатын жеңіл электр көліктері сияқты қуаттылығы төмен көліктер үшін Si IGBT үнемді шешім болып табылады.

Жоғары вольтты жұмыс орталарында қуат жоғалтулары мен көміртегі шығарындыларын азайту үшін сала басқа материалдарға қарағанда SiC пайдалануды көбірек ұнатады. Шын мәнінде, көптеген электр көлік пайдаланушылары өздерінің бастапқы Si шешімдерін жаңа SiC қосқыштарымен ауыстырды, бұл жүйе деңгейінде SiC технологиясының айқын артықшылықтарын одан әрі растайды.