中國新能源汽車產銷量分別達到705.8萬輛和688.7萬輛,同比增長96.9%和93.4%,市場占有率達25.6%,新能源汽車產銷量已連續8年位居全球第一。不知道手機前的你是否也成為了電動汽車的車主
如果是的話,您是否有家用充電樁呢?每天又花多長時間來充電呢?普通的慢充充電時間要持續6-8小時,這個時間對于有家用充電樁的車主也許可以接受,白天開車,晚上充電。但是對于隨停隨走的需求顯然不能滿足,因此快充技術應運而生。
“充電五分鐘,通話兩小時”這曾是某手機廠商的廣告標語,而時代發展到現在,汽車領域也出現了“充電5分鐘,續航200公里”這樣的目標,這就是800V高壓快充平臺。
? ? ?當前主流新能源整車高壓電氣系統電壓范圍一般為230V-450V,取中間值400V,籠統稱之為400V系統;而伴隨著快充應用,整車高壓電氣系統電壓范圍達到550-930V,取中間值800V,可籠統稱之為800V系統。
那么為什么已經有了400V系統,還需要800V系統呢?
首先我們需要明確快充的關鍵是提高整車充電功率,實現的方法無非是提高電壓或者提高電流,但是加大充電電流需要更粗重的線束,這會增加汽車整體的重量,發熱量也會更高,所以提高電壓是更為可行的一個技術路線。
說了這么多前提背景介紹,那么回到標題的問題,電車快充的關鍵是什么呢?
答案就是碳化硅!
800V電子電器架構
由于整車架構由400V提高到800V,當前的OBC、DC/DC及PDU等電源產品都需要從400V等級提升至符合800V電壓平臺的應用,SiC的優異特性得以施展。相比于IGBT,SiC小體積、高效率、高開關速率及耐高溫的特點更適用于800V高壓充電平臺。
無圖無真相
正巧最近實驗室中出現SiCMOSFET一枚,
我們請出我們強有力的工具——
動態測試分析儀!
▲基礎款PD1500A
▲升級款PD1550A
他們不僅可以對傳統IGBT等功率器件進行測試,還適用于寬禁帶半導體VDS/VCE高達1360 V,ID/IC 高達1000A,同時可表征650V、1.2 kV和1.7 kV額定電壓的功率模塊。
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讓我們基于動態參數分析儀的實驗結果來看看SiC和IGBT的差別,尤其是動態參數方面。
測試之前,我們先來明確一下要對比哪些參數,根據之前的闡述,SiC具有更高的開關速率,更小的損耗,下面我們就從這兩個方面來進行解釋和對比:
1.開關速率——trtt
從簡單理解的開關速率入手,我們只需要對器件進行開通和關斷進行控制,觀察它的開通和關斷時間即可,時間長,速率低,時間短速率高。
*Notes:本次實驗我們選用1200V,40A SiC MOSFET以及Si IGBT進行對比,要注意的是,在不同廠商與技術代別中SiC器件與Si器件某一特性的具體數值和相對比例,一定是有區別的,但SiC器件與Si器件對比結果的趨勢是不變的。
首先我們先來看一下IGBT的開關時間是多少,我們選取了某知名品牌IGBT的數據手冊中的數據。
tr=30ns
tt=70ns
而同樣條件下,我們測得的SiC MOSFET開關時間如下:
真實測試結果
可以從實驗結果看出,SiCMOSFET開關時間tr=17.86ns,tt=18.73ns,二者都小于同等條件下Si IGBT的開關時間,足以證明SiC MOSFET確實開關速率更快這一特性。
2.能量損耗——EonEoff
接下來我們再對比一下器件損耗,根據IGBT手冊中的數據,器件開關損耗分別為:
Eon=2mJ
Eoff=2.2mJ
而根據儀器測試結果,SiC的開關損耗僅為Eon=0.201mJ,Eoff=0.205mJ,從測試結果對比可以看出,SiC的損耗確實遠遠小于Si IGBT。
真實測試結果
除了上述兩種參數外,我們還可以對寄生電容Qg,米勒電容Crss進行測試,來對比二者的差異,在之前我們也寫過相關的文章來解釋這些參數的含義,可以參考下列鏈接:
?
芯片測試大講堂——寬禁帶半導體模塊動態參數測試
?
雷軍花式安利的GaN充電器,憑啥成為充電神器?
如果想要查看測試use case和demo視頻,也可以參考下面的鏈接:
?
Solution Talks | 寬禁帶半導體(WBG)雙脈沖測試方案
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原文標題:電車快充的關鍵原來是它!
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