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意法碳化矽元件 協助下一代電動汽車快充技術

2019-09-16 20:19經濟日報 楊連基

橫跨多重電子應用領域的半導體供應商意法半導體(STMicroelectronics,簡稱ST)被雷諾-日產-三菱聯盟指定為高效能碳化矽(SiC)技術合作夥伴,為即將推出的新一代電動汽車的先進車載充電器(On-Board Charger,OBC),提供功率電子元件。

意法半導體提供先進的碳化矽功率電子元件,協助雷諾-日產-三菱聯盟研發下一代電動汽...
意法半導體提供先進的碳化矽功率電子元件,協助雷諾-日產-三菱聯盟研發下一代電動汽車快充技術。 意法半導體/提供

雷諾-日產-三菱聯盟計畫利用新的SiC功率技術研發更高效、功率密度更高的車載充電器,透過縮短充電時間和提升續航里程,以進一步提升電動汽車的吸引力。作為雷諾-日產-三菱聯盟的先進SiC技術合作夥伴,意法半導體將提供設計整合支援,協助該聯盟最大限度提升車載充電器的性能和可靠性。並將為雷諾-日產-三菱聯盟提供充電器相關元件,包括標準矽元件。搭載意法半導體碳化矽的車載充電器計畫將於2021年投入量產。

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聯盟電動和混動系統設計副總裁Philippe Schulz表示, 作為零排放電動汽車的先驅和全球領導者,我們的目標仍然是成為全球主流市場和經濟型電動汽車的第一大供應商。透過在OBC中使用ST的SiC技術實現小尺寸、輕量化和高效能,再加上電池效率的提升,我們將能縮短充電時間、延長電動汽車的續航里程,進而加快電動汽車的應用的普及。

意法半導體行銷、傳播及策略發展總裁Marco Cassis表示,SiC技術可以減少車輛對化石燃料的依賴度,並提升能源的使用效率,這有助於環保。 ST已成功開發出SiC製程並建立了符合工業標準的商用SiC產品組合(包含汽車級產品)。在長期合作的基礎上,我們正在與雷諾-日產-三菱聯盟合作,使SiC為電動汽車帶來諸多優勢。此外,該合作專案還將提供性能優越且價格合理的高性能SiC晶片和系統,透過提升規模經濟效益以確保成功。

技術資訊:

車載充電(On-Board Charging,OBC)

在附近缺乏家用充電系統或超級充電樁時,電動汽車需要使用車載充電器來處理標準路邊充電問題。充電時間取決於車載充電器的額定功率。現今電動汽車車載充電器額定功率在3kW到9kW之間。

作為世界領先的電動汽車品牌,雷諾-日產-三菱聯盟已經為雷諾Zoe車款開發出一個22kW的車載充電器,可在大約一小時內充滿電量。現在,透過升級車載充電器,並利用意法半導體的SiC功率半導體(MOSFET和整流二極體)所提供之卓越效能和小尺寸等優勢,使雷諾-日產-三菱聯盟可以進一步降低充電器的尺寸、重量和成本,同時提升充電效能,讓未來的車款更具吸引力,而且更環保。新款電路配置緊密的高功率密度車載充電器方便設計人員更自由地設計車輛外觀、優化車身結構、重量分配,以及駕駛性能。

碳化矽(SiC)技術

SiC是一種經過驗證的功率半導體技術,可用於研發高效能的功率開關(MOSFET)和整流器(二極體),產品可靠性經過試驗論證,其具備可信賴的測試資料。從工程技術角度來看,SiC屬於寬能隙(Wide Bandgap,WBG)半導體材料的一種,相較傳統矽基材料,碳化矽的切換頻率和工作溫度更高,而且尺寸形狀因數更小,這些優勢使晶片設計人員能夠更便利地控制元件特性,同時更好地平衡重要參數,例如:物理尺寸、MOSFET導通電阻(RDS(ON))、二極體正向電壓(VF),以及電容和閘極電荷等因素(影響開通/關斷或反向恢復時間,以及切換耗散功率)。與傳統矽相比,寬能隙半導體在單位面積內可以承受更高的輸入電壓,使輕量元件更耐用且具備更高效能。

除了車載充電器等車用用途之外,意法半導體的SiC MOSFET和整流器還廣泛用於可再生能源領域的功率調節和轉換、工業自動化、高壓直流配電、資料中心電源等其他設備,以及最注重效能的智慧照明系統。

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