长续航电动汽车碳化硅功率器件的有效实施

2076858 2022-11-25 | pdf | 433.41KB | 次下载 | 免费

资料介绍

虽然电动和混合动力电动汽车 (EV/HEV) 中的电池受到很多关注，但工程现实是用于整体电源管理的子系统——包括基本电机驱动、车载和外部充电器、电源使用等功能和再生制动——对于提高 EV 性能同样重要。因此，随着对 EV 的需求不断增加，开发和采用可优化 EV 电池使用并延长车辆行驶里程的改进组件得到了极大的重视。虽然电动和混合动力电动汽车 (EV/HEV) 中的电池受到很多关注，但工程现实是用于整体电源管理的子系统——包括基本电机驱动、车载和外部充电器、电源使用等功能和再生制动——对于提高 EV 性能同样重要。因此，随着对 EV 的需求不断增加，开发和采用可优化 EV 电池使用并延长车辆行驶里程的改进组件得到了极大的重视。从作为功率控制器件的标准金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 到基于碳化硅 (SiC) 衬底和工艺技术的 FET 的转变代表了朝着提高 EV 的效率和整体系统级特性迈出的重要一步。然而，SiC 器件需要对其关键规格和驱动要求有新的认识，才能充分发挥其优势。从作为功率控制器件的标准金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 到基于碳化硅 (SiC) 衬底和工艺技术的 FET 的转变代表了朝着提高 EV 的效率和整体系统级特性迈出的重要一步。然而，SiC 器件需要对其关键规格和驱动要求有新的认识，才能充分发挥其优势。本文概述了 EV 和 HEV 的功率要求，解释了为什么基于 SiC 的功率器件非常适合此功能，并阐明了它们互补的器件驱动器的功能。在简要讨论 AEC-Q101 标准对汽车级分立器件的影响后，它介绍了本文概述了 EV 和 HEV 的功率要求，解释了为什么基于 SiC 的功率器件非常适合此功能，并阐明了它们互补的器件驱动器的功能。在简要讨论 AEC-Q101 标准对汽车级分立器件的影响后，它介绍了ROHM SemiconductorROHM Semiconductor的两款 AEC 级 SiC 功率器件，并强调了成功设计必须考虑的关键特性。的两款 AEC 级 SiC 功率器件，并强调了成功设计必须考虑的关键特性。为 EV 和 HEV 提供动力为 EV 和 HEV 提供动力对所有车辆（内燃机 (IC)、EV 和 HEV）的动力子系统的需求一直呈指数级增长，以支持高级驾驶员辅助系统 (ADAS)、电动车窗、车门和后视镜、内部网络等功能和连接、雷达、娱乐系统、GPS 等。对所有车辆（内燃机 (IC)、EV 和 HEV）的动力子系统的需求一直呈指数级增长，以支持高级驾驶员辅助系统 (ADAS)、电动车窗、车门和后视镜、内部网络等功能和连接、雷达、娱乐系统、GPS 等。IC 车辆的主要电源通常是标准的 12 V、100 至 200 安时 (Ah) 铅酸电池。然而，与 EV 电池的要求相比，这个功率量是适度的，EV 电池还需要提供“原动机”功率（图 1）。因此，根据车辆功能、尺寸和供应商，电动汽车的电池组容量在 50 到 150 千瓦时 (kWh) 之间，典型电压为 200 到 300 伏。要进行同类比较，请使用以下公式将其转换为 Ah：Ah = (kWh × 1,000)/伏特。IC 车辆的主要电源通常是标准的 12 V、100 至 200 安时 (Ah) 铅酸电池。然而，与 EV 电池的要求相比，这个功率量是适度的，EV 电池还需要提供“原动机”功率（图 1）。因此，根据车辆功能、尺寸和供应商，电动汽车的电池组容量在 50 到 150 千瓦时 (kWh) 之间，典型电压为 200 到 300 伏。要进行同类比较，请使用以下公式将其转换为 Ah：Ah = (kWh × 1,000)/伏特。图 1：EV 中基于电池的电源子系统为牵引电机和相关功能以及驾驶员期望的许多现在的标准特性和功能提供电源。（图片来源：ROHM Semiconductor）图 1：EV 中基于电池的电源子系统为牵引电机和相关功能以及驾驶员期望的许多现在的标准特性和功能提供电源。（图片来源：ROHM Semiconductor）除了用于内部功能和充电的许多较小的 DC/DC 转换器之外，许多（但不是全部）EV 通过直流 (DC)/AC 转换器使用变频交流电 (AC) 为其牵引电机供电。牵引电机的额定功率范围从低端车辆的大约 150 马力 (hp) 到顶级特斯拉的 500 hp 以上。鉴于一马力相当于大约 750 瓦特 (W)，电机所需的电流量是巨大的。除了用于内部功能和充电的许多较小的 DC/DC 转换器之外，许多（但不是全部）EV 通过直流 (DC)/AC 转换器使用变频交流电 (AC) 为其牵引电机供电。牵引电机的额定功率范围从低端车辆的大约 150 马力 (hp) 到顶级特斯拉的 500 hp 以上。鉴于一马力相当于大约 750 瓦特 (W)，电机所需的电流量是巨大的。虽然许多因素决定了电源子系统的整体效率，但其中最重要的是开关稳压器的性能。它们采用原始电池电量并将其转换为动力传动系统和电池充电所需的电压/电流。