使用SiC技術(shù)攻克汽車挑戰(zhàn)

　　摘要 – 在未來幾年投入使用SiC技術(shù)來應(yīng)對(duì)汽車電子技術(shù)挑戰(zhàn)是ECSEL JU 的WInSiC4AP項(xiàng)目所要達(dá)到的目標(biāo)之一。ECSEL JU和ESI協(xié)同為該項(xiàng)目提供資金支持，實(shí)現(xiàn)具有重大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的研發(fā)活動(dòng)。由DTSMNS(Distretto Tecnologico Sicilia Micro e Nano Sistemi)牽頭，20個(gè)項(xiàng)目合作方將在技術(shù)研究、制造工藝、封裝測(cè)試和應(yīng)用方面展開為期36個(gè)月的開發(fā)合作。本文將討論本項(xiàng)目中與汽車相關(guān)的內(nèi)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，功率電子

　　Introduction

　　簡(jiǎn)介

　　WInSiC4AP聯(lián)盟由來自4個(gè)歐盟國(guó)家(意大利、法國(guó)、德國(guó)和捷克共和國(guó))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(jī)構(gòu)。在這種背景下，企業(yè)(汽車制造、航空電子設(shè)備、鐵路和國(guó)防)和垂直產(chǎn)業(yè)鏈(半導(dǎo)體供應(yīng)商，電感器和電容器廠商)以及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和研究實(shí)驗(yàn)室將合作設(shè)計(jì)解決方案，解決技術(shù)難題，分享專有知識(shí)，同時(shí)也可能出現(xiàn)無法預(yù)料的結(jié)果。WInSiC4AP的核心目標(biāo)是為高能效、高成本效益的目標(biāo)應(yīng)用開發(fā)可靠的技術(shù)模塊，以解決社會(huì)問題，克服歐洲在其已處于世界領(lǐng)先水平的細(xì)分市場(chǎng)以及汽車、航空電子、鐵路和國(guó)防領(lǐng)域所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。WInSiC4AP方法是依靠產(chǎn)業(yè)垂直整合的優(yōu)勢(shì)，按照應(yīng)用需求優(yōu)化技術(shù)，發(fā)展完整的生態(tài)系統(tǒng)，并將相關(guān)問題作為可靠性問題給予全面分析。在當(dāng)今美日等國(guó)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(xiàng)目將提升歐盟工業(yè)、一級(jí)和二級(jí)供應(yīng)商以及產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。項(xiàng)目組將針對(duì)目標(biāo)應(yīng)用開發(fā)新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和架構(gòu)，在實(shí)驗(yàn)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(xiàn)有技術(shù)水平與技術(shù)規(guī)范的極高要求之間的差距。

　　在開始討論技術(shù)和開發(fā)目標(biāo)前，先看一下圖1的電動(dòng)汽車概念的簡(jiǎn)單示意圖。在這種情況下，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和牽引電機(jī)所用的電子元器件是本項(xiàng)目的研究方向。

　　圖1：電動(dòng)汽車工作原理示意圖[資料來源：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。在開關(guān)頻率不是重點(diǎn)的汽車應(yīng)用中，卓越的驅(qū)動(dòng)性能和寬廣的工作溫度范圍讓SiC成為電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)者的首選功率器件。

　　圖2：Si、SiC和GaN的特性優(yōu)值比較[來源：YoleDéveloppement]

　　I. WInSiC4AP 的主要目標(biāo)

　　A. 主要目標(biāo)

　　WInSiC4AP致力于為高能效、高成本效益的目標(biāo)應(yīng)用開發(fā)可靠的技術(shù)模塊，以解決社會(huì)問題，并克服歐洲在其已處于世界領(lǐng)先水平的細(xì)分市場(chǎng)以及汽車、航空電子、鐵路和國(guó)防領(lǐng)域所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　B. 演示品

　　所有技術(shù)開發(fā)和目標(biāo)應(yīng)用的講解和展示都是使用含有本項(xiàng)目開發(fā)出來的SiC技術(shù)模塊和封裝的原型演示品：

　　汽車與鐵路：

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

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

　　3. 鐵路機(jī)車智能功率開關(guān)(IPS-RA)

　　4. 航空級(jí)智能功率開關(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(zhuǎn)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(xiàng)目的實(shí)施分為三個(gè)主要階段：規(guī)范和用例定義，技術(shù)開發(fā)，原型演示品開發(fā)。