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意法半导体碳化硅功率电子器件助力电动汽车快充研发

2019-09-10 14:49
意法半导体
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横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体 (STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM) 被雷诺 - 日产 - 三菱联盟指定为高能效碳化硅(SiC)技术合作伙伴,为联盟即将推出的新一代电动汽车的先进车载充电器(OBC)提供功率电子器件。

雷诺 - 日产 - 三菱联盟计划利用新的SiC功率技术研制更高效、更紧凑的高功率车载充电器,通过缩短充电时间和提高续航里程,进一步提高电动汽车的吸引力。作为雷诺 - 日产 - 三菱联盟的先进SiC技术合作伙伴,意法半导体将提供设计集成支持,帮助联盟最大限度提升车载充电器的性能和可靠性。

意法半导体还将为雷诺 - 日产 - 三菱联盟提供充电器相关组件,包括标准硅器件。含有意法半导体碳化硅的车载充电器计划于2021年投入量产。

“作为零排放电动汽车的先驱和全球领导者,我们的目标仍然是成为全球主流大众市场和经济型电动汽车第一大供应商,” 联盟电动和混动系统设计副总裁Philippe Schulz表示,“通过在OBC中使用ST的SiC技术实现小尺寸、轻重量和高能效,再加上电池效率的提高,我们将能够缩短充电时间,延长电动汽车的续航里程,从而加快电动汽车的应用普及。”

意法半导体市场营销、传播及战略发展总裁Marco Cassis表示SiC技术可以减少车辆对化石燃料的依赖度,提高能源的使用效率,有助于世界环保。 ST已成功开发出SiC制造工艺并建立了符合工业标准的商用SiC产品组合(包含汽车级产品)。在长期合作的基础上,我们正在与雷诺 - 日产 - 三菱联盟合作,实现SiC给电动汽车带来的诸多优势。此外,该合作项目还将提供性能优越且价格合理的高性能SiC芯片和系统,通过提高规模经济效益以确保取得成功。”

技术详情:

车载充电(OBC)

在缺少家用充电系统或超级充电桩时,电动汽车需要使用车载充电器来处理标准路边充电问题。充电时间取决于车载充电器的额定功率,今天,电动汽车车载充电器额定功率在3kW到9kW之间。

作为世界领先的电动汽车品牌,雷诺 - 日产 - 三菱联盟已经为Renault Zoe车型开发出一个22kW的车载充电器,可以在大约一小时内充满电。现在,通过升级车载充电器,利用意法半导体的SiC功率半导体(MOSFET和整流二极管)的卓越能效和小尺寸,雷诺 - 日产 - 三菱联盟可以进一步降低充电器的尺寸、重量和成本,同时提高充电能效,使未来的车型对用户更有吸引力,更环保。新的紧凑的高功率车载充电器使设计人员能够更自由地设计车辆外观,优化车身结构、重量分配和车辆驾驶性能。

碳化硅(SiC)技术

SiC是一种经过验证的功率半导体技术,可用于研制高能效的功率开关(MOSFET)和整流器(二极管),产品可靠性经过试验论证,有可信的测试数据。从工程技术角度看,SiC属于宽禁带(WBG)半导体材料的一种,与传统硅基材料相比,碳化硅的开关频率和工作温度更高,尺寸形状因子更小,这些优势使芯片设计人员能够更好地控制器件特性,更好地平衡重要参数,例如:物理尺寸、MOSFET导通电阻(RDS(ON))、二极管正向电压(VF),以及电容和栅极电荷等因素(影响开通/关断或反向恢复时间,以及开关耗散功率)。与传统硅相比,宽禁带半导体在单位面积内可以承受更高的输入电压,这使得轻量部件非常的耐用且高能效。

除了车载充电器等汽车用途外,意法半导体的SiC MOSFET和整流管还广泛用于可再生能源领域的功率调节和转换、工业自动化、高压直流配电、数据中心电源等其他设备,以及能效最重要的智能照明系统。


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