北汽新能源,国内首款高频SiC电机控制器!

发布时间:2020-10-16 浏览:140

随着性能的显著提高,许多巨头企业加入了SiC材料研发的战场。行业巨头凯瑞在2019年宣布,将投资10亿美元扩大SIC产能,在总部建设自动化碳化硅产品超级工厂,预计2024年完工。与此同时,博世宣布将在2020年生产用于电动汽车的下一代节能芯片,目标是在未来三年内为SIC产品找到量产路径,这是博世133年历史上最大的一笔投资。作为第一家将SiC模块批量应用于电动汽车的整车工厂,特斯拉预计每年消费500000片6英寸SiC晶圆。ST一直无法满足其供应需求。特斯拉正在寻找其他晶圆制造商为他提供充足稳定的供应。SiC材料控制器的前景迎来了可预见的发展时期。

与Si材料相比,SiC材料具有3倍的带隙场强、10倍的临界击穿场强、2倍的电子饱和漂移率和3倍的热导率。新能源汽车的选择由硅材料改为碳化硅材料,主要目的是通过改变控制器的控制方式、温度、体积、效率等参数,提高整个系统的效率指标,从而优化整车系统,实现同等里程下里程或成本优势的提升。根据相关测试结果分析,与硅基器件相比,接受SiC材料的控制器组件可以消除控制器5%的体积,减轻35%的重量,功耗从20%降低到5%,效率达到99%以上,车辆行驶里程增加5%以上。社会效益和经济效益是显而易见的。

在车辆技术方面,只有对SIC控制器进行优化,才能使整车的NEDC效率提高3%。对于控制器频率提升带来的更关键的技术突破--电机转速提升,北汽新能源研发了2万转以上的高极对数永磁电机,正在紧锣密鼓地测试中。预计未来,搭载完整超高频应用SIC控制系统的整车NEDC效率至少提升5%,整车重量降低10%以上,从而提升经济效益,提升整车盈利能力。提高了整车综合性能的应用目的。

与Si材料相比,SiC材料具有3倍的带隙场强、10倍的临界击穿场强、2倍的电子饱和漂移率和3倍的热导率,并具有频率更高、效率更高、耐高压、耐高温等特点。

SiC控制器的研发有许多困难,北汽新能源早期的结构面临挑战

然而,SiC材料的优点也给其带来了相应的挑战。在材料成本上,SiC材料的价格和成本偏高,使得产品无法大规模推广;在应用技术上,如何提高SiC控制器的开关频率,增强驱动技术的高宁静度,解决电磁兼容和电磁干扰(EMI)问题,降低SiC系统的散热损失,都是SiC产品批量应用需要攻克的难题。在应用技术上,如何提高SiC控制器的开关频率,增强驱动技术的高宁静度,解决电磁兼容和电磁干扰(EMI)问题,降低SiC系统的热损失,都是SiC产品批量应用需要攻克的难题。北汽新能源日前完成的夏季高温测试、未来即将开展的里程可靠性测试和冬季高山可靠性测试,正是在攻克难题的征程中,只会给用户带来更愉悦的驾驶体验。