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新能源汽车的技术含量体现在哪里?

2022-01-03汽车

新能源带动了很多领域的发展与迭代。本期说两点,电控&电机转子新工艺

电机控制器SiC MOSFET的应用

碳化硅MOS的发展迎来了新的革命,SiC MOSFET和Si MOSFET的结构相比,有三个主要进化,所以我们可以说碳化硅组件的好处。

  1. 它具有更好的介电击穿场强度
  2. 比硅基器件具有更多的带隙
  3. 具有更好的导热性

其实知道这三点,对普通用户的选买来说都已经超纲了,如果有人求知欲比较强,其实可以理解为,碳化硅器件可以以最小的开关损耗和传导损耗用于高功率的应用,最近不是很多电动车都采用800V架构了么?这就属于高功率应用,相较于硅(0.3MV/cm),SiC具有更高的击穿临界电场电压(2.8MV/cm),从而可大幅降低导通电阻。更高的击穿电场使得SiC器件比硅器件更薄,从而降低开关损耗,提高电流载荷能力并加快开关速度。因此,SiC MOSFET可以像硅MOSFET一样支持高频开关,但电流和电压额定值与IGBT接近,非常适用于电动汽车中的功率变换器。

另外,近期很多品牌的SiC都采用 4引脚封装,这样做 是为了进一步改善 SiC MOSFET的开关损耗 。包括SiC MOSFET在内的电源开关用MOSFET和IGBT被作为开关元件广泛应用于各种电源应用和电源线路中。

降低这种开关元件产生的开关损耗和传导损耗是今后的趋势。但不同的应用,其降低损耗的方法也不尽相同。近年来发布了一种4引脚的新型封装,即在MOSFET的源极、漏极、栅极三个引脚之外,另外设置了驱动器源极引脚。

加上通过采用最新的沟槽栅极结构,实现更低的导通电阻和传导损耗;通过采用4引脚封装,进一步发挥出SiC本身具有的高速开关性能,并降低开关损耗。当然4引脚的这个SiC很早就有,不是专门为了电动车才开发的,但不得不说很多电机采用4-pin的SiC这一个现象,可以说是电动车带来的一些产业设计尝试。

电机转子材料

之前我给大家分享过小米27000rpm和35000rpm的转子高强度铁心使用的转子工艺,其实现如今铁芯的使用与研发已经达到了一定高度。主要有两大技术支撑,分别是高强度硅钢片和碳纤维包覆,前者我们说过了,后者小米汽车还采用了一种叫做激光转子缠绕的技术。

这个据我所知是比特斯拉的湿法缠绕更先进,先进点在于,为了克服材料膨胀率不一样的难题,激光转子缠绕可以最大限度将碳纤维/热塑性复合材料直接缠绕到金属结构上。

即使对于永磁电机等高转速应用,预张紧复合材料也能使其保持在适当的位置。之前与NASA的一些外部研究机构特瑞堡这家公司有过短暂技术交流,当时我的业务是做密封,技术展示环节他们分享了他们曾是负责波音 737 电动客机概念验证的供应商。他们使用的PMM 转子碳纤维/PEEK 套筒就是由类似激光原位固化工艺来做的,卷绕机现在也都是全自动的。碳纤维在电机上不存在手工缠绕的余地。

总结

新能源带来的技术革命体现在众多领域,从电机电控,到固态电池,再到车身的悬架系统、一体压铸工艺、域控制器的整合以及主被动安全和辅助驾驶,都让产业进行升级。但我们在这个高速发展的时代也需要静下心来思考,哪些新技术新概念是用户不需要的,如果说一味追高,为了参数胜利和忽略实际用户需求,则会造成黑科技攀比的灾难性营销后果——产品也终究会被时代所淘汰。

那么对于上述领域,哪些技术你认为并不需要?欢迎随时交流,我是老王,下期见!