Hochmoderne Produkte für den EV-Markt
Leistungselektronik auf Basis von Siliziumkarbid(SiC) wird die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöhen, Ladezeiten verkürzen und Kosten senken – und so den Markt wiederbeleben.
27. 2024년 6월일관적인
Hauptelemente eines EV-Antriebsstrangs
Die Verkäufe von Elektrofahrzeugen(전기 자동차, EV) Stagnieren, vor allem aufgrund der Abneigung unter Verbrauchern gegenüber längeren Ladezeiten und höheren Kaufpreisen im Vergleich zu Autos mit herkömmlichen Antriebsarten. Um diese Probleme zu lösen, wechseln EV-Hersteller zu 800 V-Systemen, die verschiedene zusätzliche Vorteile bieten.
Aber der Übergang zu 800 V erfordert mehr als nur einen Akku mit höherer Spannung. Tatsächlich schafft eine Spannung von 800 V ganz andere Herausforderungen für die Leistungselektronik. Daher hat Siliziumkarbid(SiC) 대안 Halbleitermaterial an Verbreitung gewonnen, da es gegenüber dem traditionalell für Hochvolt-Leistungselektronik verwendeten Silizium die Hindernisse eliminiert, mit denen ältere Technologien zu kämpfen haben. Sehen wir uns an, warum und wie es das schafft.
Höhere Spannung = höhere Leistung
In ihrem Bestreben, die Effizienz von Elektrofahrzeugen zu erhöhen und sie für Verbraucher attraktiver zu machen, konzentrieren sich Autohersteller auf die Einführung von elektrischen Systemen mit 800 V Spannung. Diese höhere Spannung bedeutet nicht einfach nur ein technisches Upgrade, es handelt sich um einenTransformativen Ansatz im Antrieb von Elektrofahrzeugen, der wesentliche Vorteile gegenüber den 400 V-Systemen aufweist, die bisher hauptsächlich zur Anwendung kommen.
Einer der Hauptvorteile der 800 V-Technologie ist eine Dramatische Verkürzung der Ladezeiten. Denn wenn sich die Spannung erhöht, kann der Strom schneller in den Akku des Fahrzeugs fließen. Diese Fähigkeit bedeutet nicht nur höheren Komfort, sondern ist eine kritische Entwicklung in dem Bestreben, den Einsatz von Elektrofahrzeugen für Verbraucher praktikabler zu gestalten.
Außerdem verbessern Systeme mit 800 V die Gesamtenergieeffizienz von Elektrofahrzeugen. Die Beziehung zwischen Leistung, Stromstärke und Widerstand(Leistung = Stromstärke × Spannung oder Leistung = Stromstärke² × Widerstand) sagt uns, dass durch eine Erhöhung der Spannung und eine Verringerung der Stromstärke während der Leistungsübertragung weniger 에너지는 Wärme verloren geht와 같습니다.
Eine Reduzierung der Stromstärke ermöglicht zudem den Einsatz eines leichteren Kabelbaums im Fahrzeug, wodurch sich sowohl die Herstellungskosten als auch das Fahrzeuggewicht erheblich senken lassen. Und ein leichteres Fahrzeug wiederum führt zu einer erhöhten Reichweite. Das sind nur einige der Gründe dafür, Warum Autohersteller wie Porsche, Audi, Genesis, Hyundai 및 Kia는 Fahrzeuge mit 800 V-Akkus herstellen을 제공합니다.
800V 최적 nutzen
Um die Vorteile der 800 V-Architektur in einem Elektrofahrzeug voll ausschöpfen zu können, ist eine wichtige Innovation erforderlich. Insbesondere muss die Leistungselektronik aktualisiert werden, um auch bei dieser höheren Spannung Optimal zu arbeiten.
Unter Leistungselektronik versteht man Systeme für die Kontrolle und Umwandlung der elektrischen Leistung. Der Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs verwendet hohe Spannungen. Üblicherweise entspricht die Busspannung der Batteriespannung – in diesem Fall 800 V.
Der Traktionswechselrichter (der den Motor antreibt und die Räder in Bewegungversetzt) unterstützt hohe Leistungen bis zu einigen 100kW. Diese Wechselrichter-Topologie erfordert hocheffiziente Schalter mit der Fähigkeit, hohe Stromstärken zu übertragen und hohen Spannungen zu widestehen. Diese bewegen sich bei 800 V-Systemen nahe an 2kV.
In der Vergangenheit handelte es sich bei diesen Leistungsschaltern üblicherweise um Bipoletransistoren mit isoliertem Gate(IGBT), die aus Silizium gefertigt wurden. Leider funktionieren Silizium-IGBTs bei hohen Schaltfrequenzen nicht besondersgut, sondern leiden an Effizienzverlusten und unterstützen keine Spannungen über 1.500 V.
Der Breitband-Halbleiter Siliziumkarbid(SiC) bietet sich hierfür als Lösung an. SiC 기반 금속 산화물-할블리터-펠드펙트 트랜지스터(MOSFET) weisen entscheidende Vorteile gegenüber Silizium-basierten Kompontenen auf, darunter höhere Temperaturtoleranzen, schnellere Schaltgeschwindigkeiten und gesteigerte Effizienz. Sie sind geradezu Ideal für die höheren Spannungsanforderungen von EV-Systemen mit 800 V.
Wärmemanagement mit SiC 기반 Materialien für 800 V-Leistungsmodule
Zusätzlich zu ihrer Eigenschaft als Hochleistungsschalter lösen SiC-basierte Systeme direkt eine weitere große Herausforderung in der EV-Fertigung, nämlich das Wärmemanagement. 양식에서reaktionsgebundenen Si/SiC-Verbundstoffs(RBSiC)weist SiC eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. 따라서 kann es die Wärme in den Leistungsmodulen, in denen sich diese Leistungsschalter befinden, effektiv abführen. Zudem ist es dank seiner hervorragenden Wärmeausdehnungseigenschaften, der Fähigkeit zum Betrieb auch bei hohen 온도, seiner hohen Stärke und dem hohen Stärke-pro-Gewicht-Verhältnis Ideal alsLeistungsmodule을 위한 Grundplattenmaterialgeeignet.
Zusammengefasst ermöglichen SiC-Kompontenen durch ihren effizienten Betrieb bei höheren Spannungen und Stromstärken bei gleichzeitig geringerer Wärmeentwicklung 800 V-Systeme – sowohl als Halbleiter-Leistungsschalter als auch als Verbundmaterial für das Wärmemanagement. Gemeinsam senken sie den Bedarf nach teuren und großen Kühlsystemen, wodurch sich das Fahrzeuggewicht und die Systemkomplexität weiter verringern lassen. 일관된 unterstützt diesen Technologiewandel mit unseren umfassenden Fähigkeiten zur Großmengenproduktion vonSiC-웨이퍼undSiC-에피택시. Zudem sieht unser langfristiger Plan die Herstellung von SiC-basierten Geräten zusammen mit Fähigkeiten zur hochvolumigen Wärmeableitung für Wärmemanagement-Lösungen vor.
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