Hvordan vil SiC-adoption påvirke omkostningerne til elektriske køretøjer? - Viden

Indførelsen af siliciumcarbid (SiC) i traktionsinvertere til elektriske køretøjer præsenterer en kompleks cost-benefit-ligning, der i øjeblikket er ved at omforme industrien. Mens SiC MOSFET'er tilbyder overlegen effektivitet og ydeevne sammenlignet med traditionelle silicium IGBT'er, er deres væsentligt højere forudgående omkostninger-i øjeblikket3 til 5 gange mere end silicium IGBT'er-er den primære barriere for udbredt adoption. Indvirkningen på inverteromkostningerne er derfor ikke en simpel reduktion, men et skift i omkostningssammensætningen, der kan styres strategisk.

De direkte komponentomkostninger ved at erstatte silicium medSiCer væsentlig. Beregningen bliver dog mere gunstig på systemniveau. SiC's højere effektivitet og reducerede koblingstab, som er nogenlunde39,8 % lavere end Si--baserede invertere, kan reducere det samlede energiforbrug. Dette kan igen give bilproducenter mulighed for at bruge en mindre batteripakke for at opnå samme rækkevidde, hvilket opvejer de høje omkostninger ved SiC-enhederne. Ydermere gør SiC's overlegne varmeledningsevne det muligt at fungere ved højere temperaturer, evt.forenkling eller nedskæring af kølesystemetog generere yderligere besparelser. Denne evne til at reducere omkostningerne på -systemniveau betyder, at nettoomkostningseffekten er mere nuanceret, end modulprisen alene antyder.

SiC Powder

Som svar på de høje omkostninger ved en renSiCløsning, er en stor innovation dukket op:hybride strømmodulerder kombinerer SiC MOSFET'er med silicium IGBT'er. Infineons HybridPACK Drive G2 Fusion tillader f.eks. en trækkraftinverter at opnå næsten-fuld-SiC-effektivitet medkun 30 % SiC og 70 % siliciumareal. Dette design reducerer SiC-indhold pr. køretøj, samtidig med at der opretholdes en omkostnings--ydelsesbalance, der er meget tættere på alle-siliciumdesigns. Fordelene bliver valideret på markedet; et partnerskab mellem XPeng og halvlederproducenten SMIC har bragt en hybrid SiC-løsning til masseproduktion med det formål at gøre 800V platformsfordele mere tilgængelige for almindelige køretøjer.

Effekten af SiC vedtagelse på inverter omkostninger er også en funktion afskala og produktionsfremskridt. Virksomheder investerer kraftigt i nye, større produktionsfaciliteter for at få omkostningerne ned. Mens omkostningerne til SiC stadig forventes at forblive over silicium i de næste par år, er kursen nedadgående. En model-baseret analyse tyder på, at hybridkontakter er særligt optimale til plug-køretøjer med en10-30 kWh batterikapacitet, hvor cost-benefit-afvejningen-er mest fordelagtig. Det er dog værd at bemærke, at for applikationer med høj-ydelse fortsætter nogle industriinnovationer med at skubbe til alle-SiC-løsninger. For eksempel introducerede Infineon for nylig et 1300V SiC-modul, der er i stand til at fungere på205 grader, som kan reducere kølesystemets kompleksitet og omkostninger betydeligt, hvilket viser, at vejen til omkostningsreduktion er mange-facetteret.