碳化硅功率模块为Venturi Formula E Cars充电

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罗姆半导体公司敏锐地意识到碳化硅(SiC)器件为电动汽车带来的好处 - 由于电力电子解决方案的大幅增加,这个市场继续蓬勃发展。在这方面,汽车制造商  Venturi与  Rohm合作测试并推进新的SiC技术解决方案,以提高Formula E的电动汽车的动力效率。
 
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文丘里选择了SiC材料,因为它具有吸引人的特性,例如更高的电压能力和更低的功率损耗,这最终可能导致使用更小的无源元件。与硅(Si)材料相比,SiC具有高10倍的电场击穿能力,并且提供更高的导热率以及更高的温度操作。
 
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1. Rohm的电源设备营销高级经理Nobohuri Hase介绍了EV / HEV上SiC功率器件的演变。
 
在Rohm举办的SiC和电动汽车(EV)研讨会上,我们了解到Venturi Formula E团队将使用Rohm的Full SiC模块进行Formula E. Nobuhiro Hase的第四季(图1),Rohm的力量高级经理设备营销,解释了从第3季到第4季的E级SiC功率模块的演变。
 
在第3季,Rohm使用了一个混合电源模块,其中包含一对SiC肖特基势垒二极管(SiC SBD)和一对硅IGBT。英国跑车制造商麦克拉伦在第3季为Venturi Formula E车队开发了变频器。采用SiC SBD可使逆变器重量减轻2 kg,体积减少30%。对于第4季,Rohm和Venturi Formula E团队计划使用1200 V,600 A额定全SiC模块(BSM600D12P3G001),其中包括一对SiC SBD和一对SiC MOSFET (图2)。
 
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2. SiC电源模块继续在Formule E中发展。(由Rohm提供)
 
第3季使用的逆变器位于电池顶部(图3)。然而,在第4季,Venturi Formula E团队将有更多的自由来定位逆变器。这是因为它会更小,因此更容易放置在汽车的较低点,从而使汽车更加快速和高效。
 
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这里,逆变器位于文丘里车队电池的顶部。(由FIA Formula E提供)
 
据Rohm介绍,与相同额定电流下的IGBT模块相比,全SiC模块可将开关损耗降低64%(芯片温度为125°C),大大提高了节能效果。为了获得更大的电流,Rohm通过优化SiC器件的内部布局以及端子配置和图案布局,最大限度地降低了封装内的电感23%。Rohm还声称将冷却机构和客户底板之间的热阻降低了57%。
 
Formula E推动了电力电子技术的极限,以找到使用电池能量的最有效方式。它导致了许多EV / HEV有希望的SiC器件应用(图4)。
 
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许多有前景的电动车应用可能会利用SiC器件。(由Rohm提供)
 
根据IDTEchEX的“ 电动汽车2017-2025电力电子 ”报告,该市场将在2027年达到3000亿美元。该报告还称,牵引式逆变器市场 - 这对牵引电机至关重要 - 将在2025年升级至450亿美元。
 
通过采用更简单的冷却系统,电动汽车将受益于新的SiC电源解决方案。此外,它们将延长EV电池的使用寿命,并且通过改进的板载充电器(OBC)和DC-DC转换器可以更快地为电池充电。
 
未来,电动汽车市场将从配方-E等优秀试验台提供的电力电子解决方案中获益匪浅。因此,毫不奇怪,更多的芯片制造商正致力于根据针对车载电力电子设备的宽带间隙设备的AEC-Q101标准获得汽车认证。预计电动汽车宽带隙技术解决方案将出现激增,不仅来自SiC芯片制造商,也来自GaN芯片制造商。
 
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