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發(fā)布時(shí)間:2023-04-19作者來源:薩科微瀏覽:1954
電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)汽車電機(jī)時(shí),絕大部分電能都轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能,但是還有一小部分被消耗掉了,變成了熱。
這個(gè)被消耗掉的部分,一方面是電機(jī)本身的損耗,還有一方面,就是電機(jī)控制器中功率半導(dǎo)體工作時(shí)的損耗,畢竟能源轉(zhuǎn)化肯定沒辦法做到100%
電機(jī)我不太懂,今天主要介紹電機(jī)控制器的損耗(逆變器中功率半導(dǎo)體模塊的損耗)
功率半導(dǎo)體模塊一般參數(shù)有靜態(tài)損耗和動(dòng)態(tài)損耗。靜態(tài)主要是IGBT的Vcesat(對(duì)MOSFET而言是Rdson)和續(xù)流二極管FWD的Vf。動(dòng)態(tài)損耗主要是IGBT/MOSFET的開通損耗Eon,關(guān)斷損耗Eoff,還有二極管的反向恢復(fù)損耗Erec。
這么多參數(shù),頭都繞暈了,《矛盾論》里面講過,分析事物要抓住主要矛盾,兼顧次要矛盾,那我們來看看,哪個(gè)類型的參數(shù)對(duì)電動(dòng)汽車的功率損失影響[敏感詞]?
以最常見的10k Hz工況為例,我們看到,對(duì)于Si IGBT模塊來講
對(duì)于Si IGBT器件來說,一共產(chǎn)生了297kW的總發(fā)熱,其中IGBT的通態(tài)損耗Vcesat占比[敏感詞],其次是關(guān)斷損耗Eoff,這不是巧了這是,恰巧這倆是最不好對(duì)付的。。一般是你優(yōu)化了這個(gè),另一個(gè)指標(biāo)就變差了。
FWD反向恢復(fù) | 23.40% |
FWD通態(tài)損耗 | 4.26% |
IGBT/MOSFET關(guān)斷損耗 | 27.66% |
IGBT/MOSFET開通 | 17.02% |
IGBT/MOSFET通態(tài)損耗 | 27.66% |
sum | 100.00% |
再看全SiC模塊的表現(xiàn),全sic器件的發(fā)熱就很低了,相比IGBT模塊297的發(fā)熱,SiC MOSFET模塊只產(chǎn)生了85W的發(fā)熱,逆變器效率大大提升。
那么對(duì)于SiC模塊而言,哪個(gè)指標(biāo)才是最重要的呢?看圖
FWD反向恢復(fù) | 0.5 | 2.50% |
FWD通態(tài)損耗 | 1.5 | 7.50% |
IGBT/MOSFET關(guān)斷損耗 | 3 | 15.00% |
IGBT/MOSFET開通 | 6.5 | 32.50% |
IGBT/MOSFET通態(tài)損耗 | 8.5 | 42.50% |
sum | 20 | 100.00% |
我們看到,SiC的通態(tài)損耗占比42.5%,也就是Rdson指標(biāo)占大頭,其次是MOSFET的開通損耗Eon,然后是關(guān)斷損耗Eoff,二極管通態(tài)壓降Vf和反向恢復(fù)能量Erec。
也就是說,SiC芯片在10K的工作頻率下,決定其性能好壞的關(guān)鍵因數(shù)是Rdson,這個(gè)指標(biāo)直接決定了SiC芯片的發(fā)熱,也就是逆變器的效率,進(jìn)而影響整車的效率。
當(dāng)然,SiC比IGBT的效率要高很多,也正是Rdson*I=Vdson在小電流情況下要比IGBT的通態(tài)壓降Vcesat天然低(為什么低我們下次談),同時(shí)MOSFET是單極型器件,IGBT是雙極型器件,開關(guān)損耗也天然比mos高。因此,整體上應(yīng)用SiC模塊的電動(dòng)車可以比IGBT模塊的電動(dòng)車能源效率高大約5%,想象一下,如果是500km的續(xù)航,那就可以多跑25km,或者說省4度電的電池成本(4度電的電池成本3000元左右),所以,高端車型上SiC,不僅性能好,科技感,還有實(shí)實(shí)在在的成本優(yōu)勢(shì)!
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