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SiC功率模块解决多个车载逆变器技术难题

2019-03-25 10:53:42 来源:大比特商务网 作者:杨博怀 点击:3742

【大比特导读】随着新能源汽车产业的蒸蒸日上,全球汽车电动化渗透率不断提高,车载逆变器行业将会迎来整体规模的迅速扩张。

  随着新能源汽车产业的蒸蒸日上,全球汽车电动化渗透率不断提高,车载逆变器行业将会迎来整体规模的迅速扩张。
 
  根据估测,随着全球汽车电动化快速推进,新能源汽车电机系统与逆变器市场将随之快速扩张,行业总体具备较大上升空间,预期到2030年市场规模年均增速将在18%-20%左右。其中逆变器市场销售收入规模将从2015年的$12亿上升至2030年的133亿。
 新能源汽车逆变器
  然而车载逆变器目前仍存在相应的缺点;由于车载逆变器产品后部较重,汽车在行驶过程中容易将车载逆变器抖掉或引起接触不良,而且车载逆变器的外壳一般是塑料材质,塑料不耐高温,车载逆变器跟点烟器插座接触部分又会通过大电流会产生高温,导致头部变形或熔化,严重还会引起火灾。

SiC功率模块应用

  面对逆变器存在的缺点,企业都做出了应对措施,例如特斯拉(Tesla)的电动汽车-特斯拉Model 3,这是一款集成全SiC功率模块的高级电动汽车。由于与意法半导体的合作,特斯拉逆变器由24个1-in-1功率模块组成,这些模块组装在针翅式(pin-fin)散热器上。意法半导体SiC功率模块包含两个采用创新的芯片贴装解决方案的碳化硅MOSFET,并通过铜板实现散热。碳化硅MOSFET采用意法半导体最新的技术进行设计和制造,可降低传导损耗和开关损耗。

 
  另一方面,日本半导体企业ROHM为文图瑞Formula E车队提供将SiC-MOSFET和SiC-SBD模块化的全SiC功率模块,与搭载SiC-SBD的第3赛季逆变器相比,实现了30%的小型化与4kg的轻量化,与未使用SiC功率元器件的第2赛季逆变器相比,实现了43%的小型化和6kg的轻量化。
 
  此次文图瑞Formula E车队赛车逆变器所搭载的全SiC功率模块,是采用了ROHM独有的内部结构和优化了散热设计的新封装,成功提高了额定电流。另外,与普通的同等额定电流的IGBT+FRD模块相比,开关损耗降低了75%(芯片温度150℃时)。
 
  不仅如此,利用SiC功率元器件的优势——高频驱动,不仅可实现外围部件的小型化,与IGBT相比,高速运行时的开关损耗更小、发热量更少,从而还可实现冷却系统的小型化,使系统整体的体积显著减小。
 
  冷却系统对于逆变器的表现也日渐重要,日产最近声称在聆风2017新车型中,依靠提升逆变器冷却系统,将电机的输出功率从80kw提升至110kw。
 
  国内企业比亚迪方面则表示,公司已经成功研发了SiC MOSFET,有望于2019年推出搭载SiC电控的电动车。预计到2023年,比亚迪将在旗下的电动车中,实现SiC基车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代,将整车性能在现有基础上再提升10%。
比亚迪SiC晶圆
 
  在国内产业化方面,北京泰科天润半导体科技的技术团队经过两年攻关,研发的SiC肖特基二极管产品已成功量产,产品涵盖600V—3300V等中高压范围,其产品成品率达到了国际先进水平。


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