使用SiC技術(shù)攻克汽車(chē)挑戰

　　摘要 – 在未來(lái)幾年投入使用SiC技術(shù)來(lái)應對汽車(chē)電子技術(shù)挑戰是ECSEL JU 的WInSiC4AP項目所要達到的目標之一。ECSEL JU和ESI協(xié)同為該項目提供資金支持，實(shí)現具有重大經(jīng)濟和社會(huì )影響的優(yōu)勢互補的研發(fā)活動(dòng)。由DTSMNS(Distretto Tecnologico Sicilia Micro e Nano Sistemi)牽頭，20個(gè)項目合作方將在技術(shù)研究、制造工藝、封裝測試和應用方面展開(kāi)為期36個(gè)月的開(kāi)發(fā)合作。本文將討論本項目中與汽車(chē)相關(guān)的內容，重點(diǎn)介紹有關(guān)SiC技術(shù)和封裝的創(chuàng )新。

　　關(guān)鍵詞 - SiC，封裝，汽車(chē)，功率電子

　　Introduction

　　簡(jiǎn)介

　　WInSiC4AP聯(lián)盟由來(lái)自4個(gè)歐盟國家(意大利、法國、德國和捷克共和國)的20個(gè)合作伙伴組成，包括大型企業(yè)、中小企業(yè)、大學(xué)和政府科研機構。在這種背景下，企業(yè)(汽車(chē)制造、航空電子設備、鐵路和國防)和垂直產(chǎn)業(yè)鏈(半導體供應商，電感器和電容器廠(chǎng)商)以及學(xué)術(shù)機構和研究實(shí)驗室將合作設計解決方案，解決技術(shù)難題，分享專(zhuān)有知識，同時(shí)也可能出現無(wú)法預料的結果。WInSiC4AP的核心目標是為高能效、高成本效益的目標應用開(kāi)發(fā)可靠的技術(shù)模塊，以解決社會(huì )問(wèn)題，克服歐洲在其已處于世界領(lǐng)先水平的細分市場(chǎng)以及汽車(chē)、航空電子、鐵路和國防領(lǐng)域所面臨的技術(shù)挑戰。WInSiC4AP方法是依靠產(chǎn)業(yè)垂直整合的優(yōu)勢，按照應用需求優(yōu)化技術(shù)，發(fā)展完整的生態(tài)系統，并將相關(guān)問(wèn)題作為可靠性問(wèn)題給予全面分析。在當今美日等國家正在發(fā)展碳化硅技術(shù)，新企業(yè)搶占市場(chǎng)的背景下，該項目將提升歐盟工業(yè)、一級和二級供應商以及產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)的競爭力。項目組將針對目標應用開(kāi)發(fā)新的拓撲結構和架構，在實(shí)驗室層面模擬操作環(huán)境，推進(jìn)目前急需的還是空白的技術(shù)、元器件和演示產(chǎn)品的研發(fā)工作，以縮小現有技術(shù)水平與技術(shù)規范的極高要求之間的差距。

　　在開(kāi)始討論技術(shù)和開(kāi)發(fā)目標前，先看一下圖1的電動(dòng)汽車(chē)概念的簡(jiǎn)單示意圖。在這種情況下，功率轉換系統和牽引電機所用的電子元器件是本項目的研究方向。

　　圖1：電動(dòng)汽車(chē)工作原理示意圖[資料來(lái)源：卡塔尼亞大學(xué)演講文稿]

　　圖2是大家都熟悉的硅和寬帶隙材料(SiC，GaN)的比較圖。在開(kāi)關(guān)頻率不是重點(diǎn)的汽車(chē)應用中，卓越的驅動(dòng)性能和寬廣的工作溫度范圍讓SiC成為電動(dòng)汽車(chē)設計者的首選功率器件。

　　圖2：Si、SiC和GaN的特性?xún)?yōu)值比較[來(lái)源：YoleDéveloppement]

　　I. WInSiC4AP 的主要目標

　　A. 主要目標

　　WInSiC4AP致力于為高能效、高成本效益的目標應用開(kāi)發(fā)可靠的技術(shù)模塊，以解決社會(huì )問(wèn)題，并克服歐洲在其已處于世界領(lǐng)先水平的細分市場(chǎng)以及汽車(chē)、航空電子、鐵路和國防領(lǐng)域所面臨的技術(shù)挑戰。

　　B. 演示品

　　所有技術(shù)開(kāi)發(fā)和目標應用的講解和展示都是使用含有本項目開(kāi)發(fā)出來(lái)的SiC技術(shù)模塊和封裝的原型演示品：

　　汽車(chē)與鐵路：

　　1.PHEV(插電式混動(dòng)汽車(chē))或BEV(純電動(dòng)汽車(chē))車(chē)載充電器

　　2.HEV(混動(dòng)汽車(chē))、BEV和FC(燃料電池汽車(chē))隔離式DC-DC轉換器

　　3. 鐵路機車(chē)智能功率開(kāi)關(guān)(IPS-RA)

　　4. 航空級智能功率開(kāi)關(guān)(IPS-AA)

　　納 / 微電網(wǎng)與航空電子：

　　5.用于納米/微電網(wǎng)V2G / V2H的高效雙向SiC功率轉換器

　　6.航空電子逆變器。

　　航空電子：

　　7. LiPo接口

　　8.引擎控制器 - 逆變器

　　該項目的實(shí)施分為三個(gè)主要階段：規范和用例定義，技術(shù)開(kāi)發(fā)，原型演示品開(kāi)發(fā)。