相较IGBT,SiC如何优化混动和电动汽车的能效和性能.pdf
《相较IGBT,SiC如何优化混动和电动汽车的能效和性能.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《相较IGBT,SiC如何优化混动和电动汽车的能效和性能.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、相较IGBT,SiC如何优化混动和电动汽车的能效和性能?安森美高级产品线经理Jonathan Liao随着人们对电动汽车(EV)和混动汽车(HEV)的兴趣和市场支持不断增加,汽车制造商为向不断扩大的客户群提供优质产品,竞争日益激烈。由于EV的电机需要高于瓦时电源来驱动,传统的12V电池已让位于400-450V DC数量级的电池绍,成为EV和HEV的主流电池电压。市场已经在推动向更高电压电池的转变。800V DC和更大的电池将变得更占优势,因为使用更高的电压意味着系统可以在更低的电流下运行,同时实现相同的功率输出。较低电流的优点是损耗较低,需要管理的热耗散较少,还有利于使用更小的电缆为整个车辆供
2、电。不断发展的电动汽车技术对千在全球范围内实现更可持续的交通运输至关重要。到2024年底,道路上将有超过700万辆汽车搭载安森美(onsemi)VE-Trac功率模块,仅这些车辆就可以每年减少2900万吨的二氧化碳排放量(见图1)。45000000 40000000 35000000 30000000 25000000 20000000 15000000 10000000 5000000。岊积的二气化碳X持圣(公吨)日V2021 1098195 Y2022 Y2023 Y2024 Y202S Y2026 3917420 14 971220 32103153 37397933 4 10089岱图
3、1减少车辆搭载安森美VE-Trac功率模块后可减少的二氧化碳排放量主驱逆变器电池的主要负载是车辆的电机,使用交流电机的EV和HEV依赖千主驱逆变器将直流电池电源转换为交流电(见图2)。主驱逆变器是电动汽车的心脏,提供驱动汽车前进所需的扭矩和加速度。主驱逆变器的两个主要设计考虑因素包括转换效率和峰值功率。图2.主驱逆变器将直流电池电源转换为交流电源,提供扭矩和加速度从DC到AC的电源转换效率越高,车辆就可以使用更小的电池做更多的事情。更高的效率还意味着系统可以提供更多的功率,并减少需要管理的散热。峰值功率决定了车辆的整体性能,特别是车辆的瞬时扭矩和加速能力。效率(续航里程)和峰值功率(性能)共同
4、决定了车辆的应用和使用场景。如今,许多EV和HEV都是基于IGBT技术构建的。随着碳化硅(SiC)技术的问世,更高的效率和性能成为可能。碳化硅的优势IGBT技术通常为中低档车辆提供更具成本效益的解WWW.CA168.COM 31 g.电力电子专栏决方案,SiC提供出色的效率和峰值功率,尤其是在较高1.00%电压下,适用于非常重视续航里程和性能的车辆,系统成本也更加灵活。每个芯片阻抗更低,可实现出色的效率和热优化。在这些功能的共同作用下,每英里的电池消耗得以降低。虽然SiC的成本高于IGBT,但在许多应用中,这被SiC提高的能效所带来的整车其他方面的成本节省所抵消。图3到图6 比较了IGBT效率
5、与SiC效率。在图3和图4中,NVH820S75L4SPB是IGBT模块(方形连线图),而NVXR17S90M2SPB是SiC模块(圆形连线图)。这两张图显示了IGBT因开关频率和RMS负载电流具有更高的功率损耗。图5和图6 显示,以更高频率运行的SiC可实现出色的效率增益。7000D-NVH820S75L4SPB6000O-NVXR17S90M2SPB500040003000200010000+0100200300400500600700800900RMS负载电流(A)图3.8 kHz开关频率时的功率损耗7000DNVH820S75L4SPB6000O-NVXR17S90M2SPB50004
6、00030002000100000100200300400500600700800900RMS负载电流(A)图4.15kHz开关频率时的功率损耗0.90%0.80%0.70%0.60%0.50%0.40%0.30%0.20%0.10%0.00%01.40%1.20%1.00%率0.80%0.60%0.40%0.20%0.00%0转换效率就本质而言,当前的IGBT技术会随着电压的增加而变得更厚且效率更低,从而导致需要更高的阻断电压。可以基于IGBT构建更高电压的逆变器,但随着电动汽车的电压达到8 0 0 V及以上,SiC的效率将大大高于IGBT。在更高电压下,SiC不必像IGBT一样厚也能实现阻
7、断电压。在标准负载下,IGBT的效率约为94%。然而,在较低负载下,其效率下降至92%,例如当车辆以巡航速度运行时。相比之下,SiC在标准负载下可达到98%,增益为4%。SiC在较低负载下具有95%的效率,增益为3%。增加行驶里程口一个10 0 千瓦时的电池和基于IGBT的逆变器解决方案,可以产生30 0 英里的最大行驶里程。使用SiC,效率提高3%以上,将使车辆的续航里程增加9英里或更多。对于具有更大电池的车辆,例如长途运输卡车,续航里50图5.8 kHz时的效率增益50100输出功率(kW)图6.15kHz时的效率增益100输出功率(kW)15015020020025030025032TH
8、EWORLDOFINVERTERSTHEWORLDOFINVERTERS变频器世界May2023程会更远。更小直径的布线电机可以用较低的电流驱动,因为基于SiC的主驱逆变器在较高电压下运行效率更高。这样,就可以使用直径较小的电缆。贯穿车辆的布线的直径变小,减少了整体重量,这样只需更少的电力就能驱动车辆并增加总的行驶里程。此外,更小直径的布线成本更低,抵消了使用高压SiC主驱逆变器的成本。系统尺寸SiC技术的效率更高,使高压主驱逆变器在尺寸上更加紧凑,而不会影响效率或峰值功率。较小的逆变器使设计人员在逆变器的放置方面具有更大的灵活性,并最大限度地增加了车内的乘客空间和可用空间。热管理管理车辆内的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 相较 IGBT CSiC 如何 优化 电动汽车 能效 性能
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。