實(shí)現(xiàn)SiC器件與高速電機(jī)、電控系統(tǒng)的全方位優(yōu)化、匹配,追求最佳效率、功率密度及可靠性,滿足工業(yè)和新能源汽車應(yīng)用的更高需求
2020-03-30
來源:CISSOID
比利時·蒙 - 圣吉貝爾和中國·武漢 – 2020年3月30日 – 各行業(yè)所需高溫半導(dǎo)體解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者CISSOID日前宣布:公司已與華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院達(dá)成深度戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將攜手研發(fā)針對碳化硅(SiC)功率電子應(yīng)用的全方位優(yōu)化、匹配的電機(jī)和電控系統(tǒng),以充分發(fā)揮SiC器件的高頻、高壓、高溫、高效率、高功率密度等性能優(yōu)勢,更好地滿足工業(yè)和新能源汽車應(yīng)用的廣泛需求。
近年來,為了追求更高的轉(zhuǎn)換效率和功率密度,在工業(yè)和新能源汽車等領(lǐng)域,系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們逐步開始采用SiC器件替代傳統(tǒng)的、基于硅(Si)工藝的IGBT器件。然而,這種替代目前仍然處于早期階段,在大部分應(yīng)用中,包括SiC功率模塊及電力驅(qū)動總成,依然在借用原有的、繼承自IGBT部件的構(gòu)型設(shè)計(jì)。例如,在新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)中使用SiC MOSFET時,多數(shù)方案仍在沿用IGBT功率模塊的封裝形式,以及沿用較大體積的總線電容、水冷系統(tǒng);在動力輸出方面,則沿用了適配IGBT較低開關(guān)頻率的低速電機(jī)和變速箱(特斯拉的Model 3型新能源汽車甚至釆用了分立器件封裝形式,而不是整合的功率模塊封裝)。這些情況,顯然束縛了整個動力驅(qū)動總成效率的提升,影響了SiC MOSFET性能優(yōu)勢的充分發(fā)揮。
為了解除這些束縛,使得SiC功率器件能夠充分發(fā)揮其卓越的性能優(yōu)勢(高頻、高壓、高溫、高效率和高功率密度),有必要將SiC功率模塊與電機(jī)、電控系統(tǒng)進(jìn)行全方位的匹配,以使整個動力驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的優(yōu)化。此次CISSOID與華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,正是要發(fā)揮合作雙方各自的優(yōu)勢能力,開展前沿技術(shù)的研究開發(fā)。合作的重點(diǎn)包括:
·研發(fā)適用于SiC較高開關(guān)頻率的小型高速電機(jī),及對應(yīng)的變速箱;
·研發(fā)匹配SiC特點(diǎn)的小型、耐高溫的功率模塊封裝,并在模塊內(nèi)部芯片布局的設(shè)計(jì)上,努力減小模塊自身的寄生電感;
·釆用CISSOID的耐高溫門級驅(qū)動IC設(shè)計(jì)SiC 功率驅(qū)動方案,并合理布局,盡可能縮小SiC驅(qū)動與功率模塊之間的安裝距離,以求實(shí)現(xiàn)驅(qū)動回路的寄生電感最小化;
·從整機(jī)規(guī)劃入手,采用較小的總線電容和冷卻系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)智能功率模塊、控制器、總線電容和冷卻系統(tǒng)的高整合度,實(shí)現(xiàn)小型化,顯著提高動力總成的轉(zhuǎn)換效率和能量密度。
“無論是在研究還是在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中,業(yè)界一直都在追求電機(jī)和電氣的完美整合。如今,工業(yè)和新能源汽車技術(shù)正在快速發(fā)展,大規(guī)模的電機(jī)和電氣應(yīng)用將牽引、推動這一追求達(dá)到極致?!比A中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院孔武斌副教授表示?!澳壳埃诟呖煽啃許iC器件的應(yīng)用在匹配電機(jī)的電氣設(shè)計(jì)方面已有很大改善;但業(yè)界原有的、基于硅器件的門級驅(qū)動,可靠性等方面還相對較弱,這已成為了實(shí)現(xiàn)高水平應(yīng)用的瓶頸。CISSOID的高溫半導(dǎo)體芯片和封裝技術(shù),及其在石油、航空航天等高端應(yīng)用領(lǐng)域所積累的高可靠系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),將極大地幫助我們實(shí)現(xiàn)完美的電機(jī)和電氣一體化設(shè)計(jì),滿足未來工業(yè)及新能源汽車領(lǐng)域的更高需求?!?/p>
“我們很高興能與華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院展開合作;該學(xué)院是中國一流的科研機(jī)構(gòu),擁有完備的科研創(chuàng)新平臺,承擔(dān)了多批國家重要研究項(xiàng)目,并持續(xù)推動電機(jī)與電氣技術(shù)向前發(fā)展,以及在工業(yè)、汽車及航空航天領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用。此次雙方開展研發(fā)合作,將會針對SiC功率電子應(yīng)用,開發(fā)出完全匹配、且經(jīng)過全方位優(yōu)化的電機(jī)和電控系統(tǒng),旨在為工業(yè)應(yīng)用,特別是新能源汽車應(yīng)用提供更為優(yōu)秀的產(chǎn)品?!盋ISSOID首席執(zhí)行官Dave Hutton先生表示?!癈ISSOID一直都十分注重與中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展,我們已經(jīng)融入了來自中國的投資,并已在芯片制造、封裝測試等方面與中國公司進(jìn)行了廣泛的合作。此次與中國的一流科研機(jī)構(gòu)合作,則進(jìn)一步凸顯了CISSOID力求廣泛融入中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)的戰(zhàn)略?!?/p>
根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù),繼2018年之后,2019年中國新能源汽車產(chǎn)銷量再次雙雙突破120萬輛,分別為124.2萬輛和120.6萬輛。新能源汽車的發(fā)展持續(xù)處于高位,使得SiC功率器件得到了越來越多的重視和應(yīng)用。但是,隨著功率半導(dǎo)體的平均結(jié)溫不斷上升,在大量應(yīng)用SiC功率器件的同時,如何通過耐高溫驅(qū)動器提供良好配合,就變得異常重要。此次CISSOID公司和華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院開展合作,正是要利用業(yè)界領(lǐng)先的耐高溫驅(qū)動器件,為SiC功率組件提供支持,實(shí)現(xiàn)電機(jī)與電控系統(tǒng)的完美匹配和全面優(yōu)化,進(jìn)而獲得最佳的效率和功率密度。未來,合作雙方將攜手推出高可靠性的解決方案,包括高質(zhì)量的、優(yōu)化的SiC智能功率模塊(IPM)和擁有
最佳匹配性能的電機(jī)、電控系統(tǒng)參考設(shè)計(jì),以助力中國工業(yè)和新能源汽車領(lǐng)域加速發(fā)展。