Che impatto avrà l’adozione del SiC sui costi degli inverter per veicoli elettrici? - Conoscenza

L'adozione del carburo di silicio (SiC) negli inverter per la trazione dei veicoli elettrici presenta una complessa equazione costi-benefici che sta attualmente rimodellando il settore. Sebbene i MOSFET SiC offrano efficienza e prestazioni superiori rispetto ai tradizionali IGBT in silicio, il loro costo iniziale significativamente più elevato-attualmenteDa 3 a 5 volte quello degli IGBT al silicio-costituisce l'ostacolo principale a un'adozione diffusa. L’impatto sui costi degli inverter non è quindi una semplice riduzione, ma un cambiamento nella composizione dei costi che può essere gestito strategicamente.

Il costo diretto del componente per sostituire il silicio conSiCè sostanziale. Tuttavia, il calcolo diventa più favorevole a livello di sistema. Maggiore efficienza del SiC e perdite di commutazione ridotte, che sono approssimativamente39,8% inferiori rispetto a quelli degli inverter basati su Si-, può ridurre il consumo energetico complessivo. Ciò, a sua volta, potrebbe consentire alle case automobilistiche di utilizzare un pacco batteria più piccolo per ottenere la stessa autonomia, compensando l’alto costo dei dispositivi SiC. Inoltre, la conduttività termica superiore del SiC gli consente di funzionare potenzialmente a temperature più elevatesemplificando o ridimensionando il sistema di raffreddamentoe generare ulteriori risparmi. Questa capacità di ridurre le spese a livello di sistema- fa sì che l'impatto sui costi netti sia più sfumato di quanto suggerisca il solo prezzo del modulo.

SiC Powder

In risposta al costo elevato di un puroSiCsoluzione, è emersa un’importante innovazione:moduli di potenza ibridiche combinano MOSFET SiC con IGBT in silicio. Ad esempio, HybridPACK Drive G2 Fusion di Infineon consente a un inverter di trazione di raggiungere un'efficienza SiC quasi-completa-consolo il 30% di SiC e il 70% di silicio. Questo design riduce il contenuto di SiC per veicolo mantenendo un equilibrio tra costi-prestazioni molto più vicino a tutti i-design in silicio. I vantaggi vengono convalidati sul mercato; una partnership tra XPeng e il produttore di semiconduttori SMIC ha portato una soluzione SiC ibrida alla produzione di massa, con l'obiettivo di rendere i vantaggi della piattaforma 800 V più accessibili ai veicoli tradizionali.

Anche l’effetto dell’adozione del SiC sui costi degli inverter è in funzione diprogressi di scala e di produzione. Le aziende stanno investendo molto in impianti di produzione nuovi e più grandi per ridurre i costi. Anche se si prevede che il costo del SiC rimarrà superiore al silicio per i prossimi anni, la traiettoria è al ribasso. Un'analisi basata su modelli-suggerisce che gli interruttori ibridi sono particolarmente ottimali per i veicoli plug-con aCapacità della batteria 10-30 kWh, dove il compromesso costi-benefici- è più favorevole. Tuttavia, vale la pena notare che per le applicazioni ad alte-prestazioni, alcune innovazioni del settore continuano a spingere tutte le-soluzioni SiC. Ad esempio, Infineon ha recentemente introdotto un modulo SiC da 1300 V in grado di funzionare a205 gradi, che può ridurre significativamente la complessità e i costi del sistema di raffreddamento, dimostrando che il percorso verso la riduzione dei costi è multi-sfaccettato.