長續航電動汽車碳化硅功率器件的有效實施

2076858 2022-11-25 | pdf | 433.41KB | 次下載 | 免費

資料介紹

雖然電動和混合動力電動汽車 (EV/HEV) 中的電池受到很多關注，但工程現實是用于整體電源管理的子系統——包括基本電機驅動、車載和外部充電器、電源使用等功能和再生制動——對于提高 EV 性能同樣重要。因此，隨著對 EV 的需求不斷增加，開發和采用可優化 EV 電池使用并延長車輛行駛里程的改進組件得到了極大的重視。雖然電動和混合動力電動汽車 (EV/HEV) 中的電池受到很多關注，但工程現實是用于整體電源管理的子系統——包括基本電機驅動、車載和外部充電器、電源使用等功能和再生制動——對于提高 EV 性能同樣重要。因此，隨著對 EV 的需求不斷增加，開發和采用可優化 EV 電池使用并延長車輛行駛里程的改進組件得到了極大的重視。從作為功率控制器件的標準金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 到基于碳化硅 (SiC) 襯底和工藝技術的 FET 的轉變代表了朝著提高 EV 的效率和整體系統級特性邁出的重要一步。然而，SiC 器件需要對其關鍵規格和驅動要求有新的認識，才能充分發揮其優勢。從作為功率控制器件的標準金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 到基于碳化硅 (SiC) 襯底和工藝技術的 FET 的轉變代表了朝著提高 EV 的效率和整體系統級特性邁出的重要一步。然而，SiC 器件需要對其關鍵規格和驅動要求有新的認識，才能充分發揮其優勢。本文概述了 EV 和 HEV 的功率要求，解釋了為什么基于 SiC 的功率器件非常適合此功能，并闡明了它們互補的器件驅動器的功能。在簡要討論 AEC-Q101 標準對汽車級分立器件的影響后，它介紹了本文概述了 EV 和 HEV 的功率要求，解釋了為什么基于 SiC 的功率器件非常適合此功能，并闡明了它們互補的器件驅動器的功能。在簡要討論 AEC-Q101 標準對汽車級分立器件的影響后，它介紹了ROHM SemiconductorROHM Semiconductor的兩款 AEC 級 SiC 功率器件，并強調了成功設計必須考慮的關鍵特性。的兩款 AEC 級 SiC 功率器件，并強調了成功設計必須考慮的關鍵特性。為 EV 和 HEV 提供動力為 EV 和 HEV 提供動力對所有車輛（內燃機 (IC)、EV 和 HEV）的動力子系統的需求一直呈指數級增長，以支持高級駕駛員輔助系統 (ADAS)、電動車窗、車門和后視鏡、內部網絡等功能和連接、雷達、娛樂系統、GPS 等。對所有車輛（內燃機 (IC)、EV 和 HEV）的動力子系統的需求一直呈指數級增長，以支持高級駕駛員輔助系統 (ADAS)、電動車窗、車門和后視鏡、內部網絡等功能和連接、雷達、娛樂系統、GPS 等。IC 車輛的主要電源通常是標準的 12 V、100 至 200 安時 (Ah) 鉛酸電池。然而，與 EV 電池的要求相比，這個功率量是適度的，EV 電池還需要提供“原動機”功率（圖 1）。因此，根據車輛功能、尺寸和供應商，電動汽車的電池組容量在 50 到 150 千瓦時 (kWh) 之間，典型電壓為 200 到 300 伏。要進行同類比較，請使用以下公式將其轉換為 Ah：Ah = (kWh × 1,000)/伏特。IC 車輛的主要電源通常是標準的 12 V、100 至 200 安時 (Ah) 鉛酸電池。然而，與 EV 電池的要求相比，這個功率量是適度的，EV 電池還需要提供“原動機”功率（圖 1）。因此，根據車輛功能、尺寸和供應商，電動汽車的電池組容量在 50 到 150 千瓦時 (kWh) 之間，典型電壓為 200 到 300 伏。要進行同類比較，請使用以下公式將其轉換為 Ah：Ah = (kWh × 1,000)/伏特。圖 1：EV 中基于電池的電源子系統為牽引電機和相關功能以及駕駛員期望的許多現在的標準特性和功能提供電源。（圖片來源：ROHM Semiconductor）圖 1：EV 中基于電池的電源子系統為牽引電機和相關功能以及駕駛員期望的許多現在的標準特性和功能提供電源。（圖片來源：ROHM Semiconductor）除了用于內部功能和充電的許多較小的 DC/DC 轉換器之外，許多（但不是全部）EV 通過直流 (DC)/AC 轉換器使用變頻交流電 (AC) 為其牽引電機供電。牽引電機的額定功率范圍從低端車輛的大約 150 馬力 (hp) 到頂級特斯拉的 500 hp 以上。鑒于一馬力相當于大約 750 瓦特 (W)，電機所需的電流量是巨大的。除了用于內部功能和充電的許多較小的 DC/DC 轉換器之外，許多（但不是全部）EV 通過直流 (DC)/AC 轉換器使用變頻交流電 (AC) 為其牽引電機供電。牽引電機的額定功率范圍從低端車輛的大約 150 馬力 (hp) 到頂級特斯拉的 500 hp 以上。鑒于一馬力相當于大約 750 瓦特 (W)，電機所需的電流量是巨大的。雖然許多因素決定了電源子系統的整體效率，但其中最重要的是開關穩壓器的性能。它們采用原始電池電量并將其轉換為動力傳動系統和電池充電所需的電壓/電流。