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CISSOID三相SiC MOSFET智能功率模块,应对电动汽车市场新挑战

关键词:新能源汽车 三相SiC MOSFET车机系统

时间:2020-06-09 11:32:27      来源:中电网

如今,人类社会正加速拥抱智能化,汽车行业也随之迎来变革。智能化将开启汽车新时代,智能汽车到底该如何定义?

如今,人类社会正加速拥抱智能化,汽车行业也随之迎来变革。智能化将开启汽车新时代,智能汽车到底该如何定义?

近期,中电网记者有幸采访到各行业所需高温半导体解决方案的领导者CISSOID首席技术官Pierre Delatte先生,Pierre Delatte认为,智能汽车最终将是一种自动的、零排放汽车,驾驶人员无需进行人工干预,通过网络和智能交通管理系统优化其能耗和自主性。汽车的智能化发展,意味着车机系统的功能变得越来越丰富,车辆功能的复杂性也随之答复提升,系统功能涉及不足、人员误用、外界干扰等因素,给行车安全带来一定的风险,智能驾驶汽车或将面临更大的安全挑战。Pierre Delatte称,系统设计、功能安全性(例如ISO 26262)和质量标准是解决方案的一部分。传感器和智能系统,诸如雷达或ADAS等,也将有助于全球汽车的安全性。互联系统解决方案的安全性将面临防止网络和汽车自动系统遭受恶意攻击的严峻挑战。

CISSOID首席技术官 Pierre Delatte

电动汽车用三相SiC MOSFET智能功率模块

近些年,节能减碳意识逐步兴起,这股风潮也连带席卷汽车产业,电动车需求快速攀升。为有效提升电动车整体功率并减少车体重量,采用新一代功率半导体可谓是势在必行,尤其是氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)的应用,或许将更快地推动未来电动汽车实现最佳性能的同时实现更低的能源损耗。很多半导体企业陆续调整在新材料方面的布局,包括CISSOID。

Pierre Delatte称,为延长电动汽车的行驶里程,降低整体系统成本,越来越多的电动汽车公司计划向800V电池过渡,制造商改用SiC功率晶体管作为牵引逆变器。只不过,目前很少有基于SiC的功率模块可供使用,这些功率模块需要针对电动机驱动进行优化,将快速开关SiC电源模块集成到优化的逆变器中,包括栅极驱动器、去耦和水冷却,这给设计带来了极大的挑战。而完全优化和高度集成(IPM)的解决方案可以节省大量的开发时间和工程资源。

CISSOID用于电动汽车的新型三相1200V SiC MOSFET(IPM)可扩展平台,是一个将水冷电源模块与内置栅极驱动器相集成的一体化解决方案。每相额定电流为450A的CXT-PLA3SA12450是该可扩展平台的首款产品。它具有低导通损耗、3.25mOhms的导通电阻和低开关损耗的特点,在600V / 300A时分别具有7.8mJ的导通能量和8mJ的关断能量。与最先进的IGBT电源模块相比,其损耗至少减少了三分之二。新模块通过轻质的AlSiC针翅式基板进行水冷,结到流体的热阻为0.15°C / W。该电源模块的额定结温可达175°C,并能承受高达3600V(50Hz,1min)的隔离电压。

该新平台优化了电源模块的电气、机械和散热设计及其邻近控制,从而为希望快速采用基于碳化硅的逆变器的电动汽车原始设备制造商缩短了上市时间。

除了提供新的可扩展平台之外,CISSOID还通过与许多战略合作伙伴紧密合作来重点支持中国市场,以真正利用向基于SiC的解决方案的过渡。同时,CISSOID还将开发可减小IPM尺寸的解决方案,以实现与电动汽车电机的更紧密的集成。通过与电机系统专家密切合作,以确保最佳的系统性能,并能在更高的温度下可靠地运行。

在制造方面,Pierre Delatte表示,目前CISSOID正与中国本地制造商合作以提供本地供应,并确保CISSOID能够提供电动汽车公司所期望的最高质量。

此外,CISSOID还与中国本土的一些SiC制造厂紧密合作,随着这些产品质量的提高,对它们的产品进行测试和认证,以便随着时间的推移提供越来越多的基于国内SiC芯片的产品系列。

CISSOID眼中充电桩行业的三大痛点

新能源汽车的普及离不开充电桩的支持,在被“新基建”点名后,充电桩市场日益高涨,预计需求量将达千亿级别市场空间,只不过充电桩市场仍有很多丞待解决的难题。

Pierre Delatte认为,首先,充电桩的数量对新能源汽车的长期成功和大规模采用至关重要,如果没有大规模的覆盖和足够的供给,新能源汽车将无法突破并成功取代内燃机(ICE)。

其次,充电速度也将是充电桩目前待解决的问题之一。未来充电桩可能会设置在服务站、酒店、咖啡厅、购物中心、以及任何您可以在那里休息30分钟的地方,这就意味着远离家庭的快速充电解决方案需要成为标准,这可能需要第三代半导体材料来提高效率和降低系统成本。

最后,Pierre Delatte认为在所有制造商之间制定一个涵盖1、2和3级充电的通用插头和充电标准,可有效改善各类型新能源汽车间充电桩插头的通用问题。

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