다음 세대의 새로운 에너지 모터 컨트롤러 개발-인버터 식
전기 자동차 드라이브 컨트롤러에 인버터 ac/DC 변환, 에너지에 대 한 핵심 구성 요소 이며 동안 운전을 하거나 모터의 제동 에너지 복구에 사용 됩니다. 시장은 점점 더 에너지 전송 효율, 전력 밀도와 가격 컨트롤러에 대 한 요구 하 고. 전원 모듈은 높은 전송 효율과 고 전력 밀도 달성 하기 위해 인버터의 핵심 구성 요소입니다. 현재, 대부분의 전기 자동차 드라이브 인버터는 전통적인 Si (실리콘) 장치 IGBT (절연된 게이트 양극성 트랜지스터) 전원 모듈 기반으로 합니다. 디자인은 낮은 스위칭 주파수와 큰 손실, 전기 자동차 드라이버의 전력 밀도의 향상을 제한의 단점이 다.
SiC (실리콘 카바 이드) 장점이 3 시 장치: 높은 고장 전압 힘; 낮은 손실; 높은 열전도율 이러한 특성 의미 SiC 장치 높은 전압, 높은 스위칭 주파수, 높은 전력 밀도 응용 프로그램에서에서 사용할 수 있습니다. SiC의 개선 수준, 제조 모듈 전원 식 될 것입니다 전기 자동차 드라이버에 대 한 더 적합 한 반도체 장치. SiC 디바이스의 사용 전기 자동차 드라이버의 높은 전력 밀도 달성 하는 효과적인 수단입니다. 현재, 점점 더 많은 연구는 모터 구동 인버터 SiC 파워 모듈의 응용 적용 되었습니다. 도요타 자동차 회사는 하이브리드 차량에 SiC 파워 모듈을 적용 하고있다.
시 장치에 비해, SiC 디바이스의 사용 큰 이점이 있다.
높은 효율성과 향상 된 차량 마일리지
이후는 SiIGBT의 턴 온 전압 강하 다이오드 특성을 전시: IGBT 큰 초기 턴 온 전압 강하가 전류에 작은 인 경우에. SiC MOSFET의 턴 온 전압 강하 저항 특성 전시: 그것의 턴 온 전압 강하는 턴 온 전류에 비례 이다. SiIGBT와 SiCMOSFET의 2 개의 다른 전압에 특성 현재 매우 큰 이며 SiCMOSFET의 전도 손실 대부분 전류에서 SiIGBT의 그것 보다 더 나은 경우에 SiCMOSFET의 전도 손실 SiIGBT 이상 인지 확인 간격입니다. 전체 차량 근무 조건에서 그들의 대부분은 작은 현재 작업 조건, 그리고 작은 비율에 대 한 조건 계정 전체도 스펙트럼에서 작동 하는 큰 토크. SiC 칩 기술 개발, SiCMOSFET의 온 저항 됩니다 SiIGBT 보다 더 나은 미래에.
따라서, SiC 장치를 사용 하 여 후는 인버터의 변환 효율 수 수 크게 향상, 같은 배터리 팩에 대 한 SiC 장치를 사용 하 여 효과적으로 향상 시킬 수 있습니다 전체 차량의 마일리지.
작은 크기와 높은 전력 밀도
SiC 디바이스의 낮은 손실로 인해 SiC 디바이스 Si 장치 보다 작은 칩 면적 같은 출력을 얻을 수 있습니다. 같은 시간에 SiC 장치는 전원 장치 주위 수동 부품의 크기를 줄일 수 있도록 하는 높은 주파수에서 동작할 수 있다. 미국 전자 제품을 개발한 SiC 인버터 동일한 전력 수준에서 승인된 시 인버터의 절반 이상이 볼륨입니다.
시스템 소음을 최적화 하기 위해 높은 스위칭 주파수
현재, Si 인버터의 일반적인 스위칭 주파수는 5-10 kHz, 그리고 시스템 5-20 kHz 스위칭 잡음, 인간의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위에서 불편을 일으킬를 쉽게 생성 합니다. SiC 장치을 40 kHz 스위칭 주파수를 증가 하 여 스위칭 잡음 주파수는 시스템에 의해 생성 된 인간의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위를 초과할 수 있습니다. 동시에 스위칭 주파수는 현재 제어 고조파, 전자파 잡음을 줄여 고 차량 운전 경험을 향상을 줄일 수 있도록 증가 됩니다.
하지만 SiC 디바이스의 현재 사용은 또한 큰 도전을 선물 한다.
식 장치는 더 비싼
현재 SiC 칩 프로세스 시로 성숙한 이므로, 주로 4 인치 웨이퍼에 대 한 소재 이용 비율은 높지 않다, 그리고 Si 칩 웨이퍼 8 인치 또는 12 인치도 개발 되었습니다. 다른 한편으로, SiC 칩 시장에 대 한 수요는 아직 증가 하지, 그리고 다른 한편으로, SiC 칩의 비용이 상대적으로 높습니다.
장치 포장 기술 개발이 뒤진 원문
현재, 많은 주류 전원 장치 공급 업체는 세계에서 연구 하 고 개발 SiC 칩, 하지만 반면, SiC 디바이스의 포장 기술 개발 뒤에 lags. 시 칩에 비해, SiC 칩은 더 높은 온도 저항 하 고 그것의 온도 200도 초과할 수 있습니다. 그러나, SiC 모듈에 사용 된 봉인 기술이 여전히 시 모듈 설계 되었습니다 그리고 그것의 신뢰성과 생활 200도 만날 수 없다. 작업 요구 사항입니다. SiC 칩의 응용 조건 제한 됩니다.
드라이브 보호 기술
시 칩과 비교는 단락 견딜 칩은 크게 감소 하는 SiC의 기능. 따라서,에 방지 하기 위해서는 작업 중 SiC 디바이스의 실패를 단락 회로, 구동 회로 SiC 장치 드라이브 회로의 보호 기술에 대 한 제안 더 낮은 응답 시간을가지고. 큰 문제입니다.
열 설계
단일 SiC 칩의 면적이 작기 때문에, 높은 전원 출력을 달성 하기 위하여 그것은 동시에 더 많은 칩을 사용 하는 데 필요한. 어떻게 칩 사이의 열 균형을 보장 하는 칩의 핫 스팟 온도 모니터링 모듈 내부 칩의 합리적인 레이아웃 디자인 수 있도록 큰 도전이 이다.
높은 스위칭 속도 의해 발생 하는 EMI 및 단 열 문제
시 장치에 비해, SiC 디바이스의 스위칭 속도 크게 향상 시킬 수 있습니다, 하 고 di/dt, dv/dt 스위칭 과정에서 개선, 비록이 소자의 스위칭 손실을 줄이기 위해 도움이 됩니다 하지만 그것은 다른 한편으로 심각한 EMI를 생산할 예정 이다 문제, 어떻게 제대로 디자인 컨트롤 회로, 필터 회로 EMI 억제 또한 중요 한 문제 이다. 높은 dv/dt에는 같은 시간에 나 멜된 와이어 등 절연 반지, 따라서 모터의 절연 설계에 새로운 도전을 가져온 보 온 부품의 노화를 가속 수 있습니다 모터 권선의 절연을 부정적인 영향을 줍니다.
정리해 보면
비록 현재 SiC 장치 과정은 Si로 성숙, SiC 패키지의 개발은 상대적으로 떨어지고 있다, 그리고 장치는 여러 번 이상 시의. 그러나, 장치 기술 및 시장에서 SiC 디바이스에 대 한 수요 증가의 성숙,이 불리는 점차적으로 밖으로 부드럽게 수, 및 SiC 디바이스는 본질적으로 높은 내전압, 높은 스위칭 주파수, 낮은 손실 등등. 이점 또한 그것 사용 될 수 있다는 매우 경쟁력 있는 자료로는 점점 더 광범위 하 게 미래에 결정 합니다.
