新能源帶動了很多領域的發展與叠代。本期說兩點,電控&電機轉子新工藝
電機控制器SiC MOSFET的套用
碳化矽MOS的發展迎來了新的革命,SiC MOSFET和Si MOSFET的結構相比,有三個主要前進演化,所以我們可以說碳化矽元件的好處。
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- 它具有更好的介電擊穿場強度
- 比矽基器件具有更多的帶隙
- 具有更好的導熱性
其實知道這三點,對普通使用者的選買來說都已經超綱了,如果有人求知欲比較強,其實可以理解為,碳化矽器件可以以最小的開關損耗和傳導損耗用於高功率的套用,最近不是很多電動車都采用800V架構了麽?這就屬於高功率套用,相較於矽(0.3MV/cm),SiC具有更高的擊穿臨界電場電壓(2.8MV/cm),從而可大幅降低導通電阻。更高的擊穿電場使得SiC器件比矽器件更薄,從而降低開關損耗,提高電流載荷能力並加快開關速度。因此,SiC MOSFET可以像矽MOSFET一樣支持高頻開關,但電流和電壓額定值與IGBT接近,非常適用於電動汽車中的功率變換器。
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另外,近期很多品牌的SiC都采用 4引腳封裝,這樣做 是為了進一步改善 SiC MOSFET的開關損耗 。包括SiC MOSFET在內的電源開關用MOSFET和IGBT被作為開關元件廣泛套用於各種電源套用和電源路線中。
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降低這種開關元件產生的開關損耗和傳導損耗是今後的趨勢。但不同的套用,其降低損耗的方法也不盡相同。近年來釋出了一種4引腳的新型封裝,即在MOSFET的源極、漏極、柵極三個引腳之外,另外設定了驅動器源極引腳。
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加上透過采用最新的溝槽柵極結構,實作更低的導通電阻和傳導損耗;透過采用4引腳封裝,進一步發揮出SiC本身具有的高速開關效能,並降低開關損耗。當然4引腳的這個SiC很早就有,不是專門為了電動車才開發的,但不得不說很多電機采用4-pin的SiC這一個現象,可以說是電動車帶來的一些產業設計嘗試。
電機轉子材料
之前我給大家分享過小米27000rpm和35000rpm的轉子高強度鐵心使用的轉子工藝,其實作如今鐵芯的使用與研發已經達到了一定高度。主要有兩大技術支撐,分別是高強度矽鋼片和碳纖維包覆,前者我們說過了,後者小米汽車還采用了一種叫做雷射轉子纏繞的技術。
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這個據我所知是位元斯拉的濕法纏繞更先進,先進點在於,為了克服材料膨脹率不一樣的難題,雷射轉子纏繞可以最大限度將碳纖維/熱塑性復合材料直接纏繞到金屬結構上。
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即使對於永磁電機等高轉速套用,預張緊復合材料也能使其保持在適當的位置。之前與NASA的一些外部研究機構特瑞堡這家公司有過短暫技術交流,當時我的業務是做密封,技術展示環節他們分享了他們曾是負責波音 737 電動客機概念驗證的供應商。他們使用的PMM 轉子碳纖維/PEEK 滑套就是由類似雷射原位固化工藝來做的,卷繞機現在也都是全自動的。碳纖維在電機上不存在手工纏繞的余地。
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總結
新能源帶來的技術革命體現在眾多領域,從電機電控,到固態電池,再到車身的懸架系統、一體壓鑄工藝、域控制器的整合以及主被動安全和輔助駕駛,都讓產業進行升級。但我們在這個高速發展的時代也需要靜下心來思考,哪些新技術新概念是使用者不需要的,如果說一味追高,為了參數勝利和忽略實際使用者需求,則會造成黑科技攀比的災難性行銷後果——產品也終究會被時代所淘汰。
那麽對於上述領域,哪些技術你認為並不需要?歡迎隨時交流,我是老王,下期見!