向零排放迈进一步

by  维托里奥义  - 2022-01-11 

作为汽车制造商, 海博体育将努力在2035年或更早前在主要市场实现100%零排放的新车和货车销售, 由与实现这一雄心相一致的业务战略支持, 因为海博体育帮助建立客户需求.”

英国主办第26届联合国气候变化大会(COP26)

图1. 英国主办第26届联合国气候变化大会(COP26).

COP26宣言是最近举行的2021年英国联合国气候变化大会的结果. onsemi 最近承诺 到2040年实现净零排放. 这不仅仅是一个空洞的口号,海博体育正在实施一项积极的战略来实现这一目标. 启用新的汽车电动化技术是实现和维持这一承诺的途径之一.

海博体育着眼于电动汽车(EV)时,主要成本在于电池单元/电池组. 电动汽车的锂离子电池价格在过去三年已经下降了40%(过去十年几乎下降了90%)。. 锂离子电池的价格侵蚀将持续到2025年.

进一步加快电气化进程, 公用事业到电池和电池到电机之间的电力转换效率成为可持续发展的关键. 新的半导体技术是前进的方向, 碳化硅(SiC)正成为实现更高汽车效率的关键技术.

SiC是所谓的宽带隙(WBG)器件之一. 带隙是固体中没有电子态存在的能量范围,这是决定固体导电性的重要因素. Substances with large bandgaps are generally insulators; those with smaller bandgaps are semiconductors, 而导体要么带隙很小,要么没有带隙,因为价带和导带重叠. 与标准硅相比,这些器件具有更大的能带.

带隙能量图

表1. 带隙能量图.

如今,大多数电动汽车使用传统的硅器件技术,如igbt和硅mosfet. 电动汽车技术海博体育官网设计师已经在车载充电器、高压DC-DC应用和牵引应用中引入了有限数量的WBG器件(许多项目很快将投入生产)。. WBG是电力电子的未来. 再加上正确的封装技术, 这些新技术能提高效率, 可靠的, 以及成本优化的海博体育官网.

这些材料的性能在于结构. 主要驱动力是对较高工作温度的要求, 减少能量损失, 更高的功率密度, 更高的开关频率, 和更高的阻塞电压.

碳化硅相对于硅的优点:

  • 10倍高的介电击穿场强
  • 3倍高的能带隙
  • 3倍高导热系数

多维材料性能比较 

图2. 多维材料性能比较.

SiC mosfet能够实现更好的整体系统级成本, 性能, 与igbt相比,逆变器水平或车辆水平的质量改进. 以下是SiC mosfet相对于igbt的关键设计优势 牵引逆变器 应用程序:

  • 宽带隙使单位面积的功率密度更高,特别是在更高电压下(如1200伏击穿)
  • 无膝电压,低负载时效率更高
  • 单极特性,实现更高的额定温度和更低的开关损耗

电动汽车的负载情况意味着对电源开关的独特要求. 正在查看从WLPT到NEDC的所有驾驶档案, 很明显,一辆标准的电动汽车在其整个生命周期中大约5%的时间是全速运行的. 基于驱动剖面, 电动汽车在其余时间平均占整个负载的30%至40%, 与IGBT相比,这加强了对SiC MOSFET的需求. 在SiC MOSFET上没有膝电压比IGBT有显著的效率提高, 转化为车辆层面的电池组节省.

驾驶档案示例 

表2:驱动剖面示例. 

B2 SiC (NVVR26A120M1WST)电源模块是VE-Trac的一部分TM 混合动力(HEV)和电动汽车(EV)电源模块系列 牵引逆变器 应用程序——集成所有应用程序的模块平台 onsemi 半桥结构的SiC MOSFET技术. 模具附件采用烧结技术,以提高效率,功率密度和可靠性. 该模块符合AQG 324汽车动力模块标准. B2碳化硅模块结合了模具附件和铜夹的烧结技术, 用于坚固包装的传递成型工艺. 碳化硅芯片组采用M1碳化硅技术 onsemi, 提供高电流密度, 坚固的短路保护, 高块电压, 和高工作温度,以提供一流的性能 电动汽车牵引 应用程序. 

了解更多 NVVR26A120M1WST 和海博体育的 汽车电气化 海博体育官网.

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