A tecnologia de isolamento e driver NOVOSENSE permite SiC + 800V em NEVs

Jun 18, 2023

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31 de março de 2023, 19h36 CST

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XANGAI, 31 de março de 2023 /PRNewswire/ -- Atualmente, os veículos emergentes representados por veículos de nova energia estão substituindo rapidamente os veículos movidos a combustível tradicional. Embora os novos veículos energéticos estejam a tornar-se a escolha de mais pessoas, não há dúvida de que ainda apresentam pontos problemáticos na experiência do consumidor. Uma é a experiência de carregamento inconveniente ou a velocidade de carregamento lenta e a outra é a ansiedade de alcance.

Para expandir o futuro mercado de veículos de novas energias, é necessário partir da perspectiva da eficiência da eletrificação, e a importante tendência atual é a utilização de arquitetura elétrica 800V + dispositivos de potência SiC, nos quais a tecnologia de isolamento e driver é indispensável.

Nova tendência de eletrificação de veículos

A tendência de eletrificação de veículos é primeiro desenvolver uma arquitetura de alta tensão, aumentando a potência de carga sob a condição de aumentar a tensão de carga e a corrente de carga constante, de modo a atingir a meta de dirigir 200 quilômetros carregando por 5 minutos. Atualmente, alguns modelos de veículos nacionais e estrangeiros têm usado pilha de supercarregamento, e a tensão do barramento de 800V também foi aplicada e produzida em massa para muitos modelos. A pesquisa de mercado mostra que até 2025, espera-se que o volume de vendas de novos veículos energéticos com arquitetura de alta tensão de 800V atinja cerca de 1 milhão de unidades, e a CAGR de três anos (taxa composta de crescimento anual) alcance 270%; em 2025, as vendas globais de novos veículos energéticos equipados com arquitetura 800V deverão atingir 2 milhões de unidades.

A segunda tendência é o uso de dispositivos de energia SiC de alta tensão; sua vantagem é que os dispositivos semicondutores de terceira geração apresentam alta tensão, baixa perda liga-desliga, tamanho pequeno e outras vantagens, ajudando a melhorar a eficiência do acionamento elétrico, otimizar o peso do acionamento elétrico e aumentar o alcance em 10% -15% .

As duas tendências acima apresentam requisitos novos e mais elevados para IC de isolamento e IC de driver. Em primeiro lugar, o nível de tensão da bateria, do motor e dos sistemas de controlo eléctrico (incluindo OBC, DC-DC e BMS) da plataforma de alta tensão de 800V, bem como do compressor de ar, PTC e controlador eléctrico será aumentado em conformidade.

Isolamento e tecnologia de condução em veículos de novas energias

Em primeiro lugar, o isolamento de novos veículos energéticos é baseado em requisitos de certificação de segurança para proteger a segurança pessoal e do equipamento na tensão da bateria 400V-800V, e processadores e outros dispositivos de corrente fraca também requerem chip de isolamento para isolamento elétrico do lado de alta tensão; o segundo é o requisito de terreno comum, que precisa usar o dispositivo de isolamento para realizar a função de conversão de nível; o terceiro são os requisitos de alta resistência ao ruído para obter maior CMTI (imunidade transitória de modo comum) e evitar grandes interferências de ruído, resultando na abertura incorreta do tubo de alimentação; em particular, a aplicação de SiC pode aumentar a frequência de comutação, causando ruído dv/dt relativamente grande.

A fuga também é um dos requisitos da conformidade de segurança, que representa a distância da superfície da embalagem do chip para produzir flashover ou quebra (marcação). A distância de fuga comum na bateria de alta tensão, motor e sistema de controle elétrico de veículos de energia nova é o dispositivo de isolamento de 8 mm. Com a atualização da bateria, motor e sistema de controle elétrico para tensão de 800V, a distância de fuga também aumentará.

Além disso, o grande pico de corrente de saída requer a ativação do tubo de comutação com corrente maior para atender ao requisito de abertura e fechamento rápido do tubo de alimentação. Os veículos de nova energia dependem de compressores de ar elétricos para funcionar, e o acionador do motor principal e o PTC também exigem isolamento elétrico de alta tensão.

Atualmente, existem várias tecnologias de isolamento convencionais na indústria, e o NOVOSENSE adota a tecnologia de isolamento capacitivo baseada em acoplador de capacitância. Em um chip de isolamento de capacitor, os capacitores de isolamento estão localizados em dois chips separados. Como adota tecnologia de isolamento superior aprimorada para isolamento elétrico, duas placas capacitivas são conectadas em série para obter isolamento em uma arquitetura aprimorada. O meio de isolamento entre eles é o dióxido de silício, que é um tipo de meio de isolamento com maior resistência de isolamento. A tensão suportável de cada isolamento de mícron pode atingir mais de 400V, que é 5-6 vezes maior que o meio de isolamento (resina epóxi) usado pelo acoplador óptico. Teoricamente, a grade de isolamento com espessura de 30 mícrons pode atingir tensão de isolamento superior a 10kV. A tensão suportável medida em 60 segundos também pode atingir o nível de 12kV. Além disso, a arquitetura de transmissão diferencial isolada por capacitância por canal também ajuda a melhorar a supressão de ruído de modo comum.