Siliziumcarbid (SiC) ist die Basis für immer effizientere E-Fahrzeuge und Ladeinfrastrukturen. Onsemi bietet ein breites Portfolio an SiC-Lösungen und praktische Unterstützung beim Design.
Siliziumcarbid SiC entwickelt sich immer mehr zum Treiber der Elektrifizierung in der Mobilität. Das Wide-Band-Gap-Material ist bei hohen Spannungen hocheffizient und ist die Basis von 800-Volt-Antriebssystemen. Damit ebnet SiC den Weg für leichtere Elektrofahrzeuge mit größerer Reichweite. Zudem ist es unerlässlich, um schnelle Batterieladezeiten zu erreich, die mit der Tankfüllung herkömmlicher Fahrzeuge vergleichbar sind.
Umfassendes SiC-Portfolio
Angesichts der steigenden Nachfrage nach SiC ist die Wahl des richtigen Lieferanten und Partners von entscheidender Bedeutung. onsemi bietet unter dem Namen „EliteSiC” ein breites Angebot an hocheffizienten intelligenten Stromversorgungslösungen auf Basis von SiC: Das Produktangebot umfasst SiC-Dioden, SiC-MOSFETs, SiC-Module und Silizium- und SiC-Hybridmodule. Neuste Mitglieder der Reihe sind der 1700-V-EliteSiC-MOSFET und zwei 1700-V-Avalanche-taugliche EliteSiC-Schottky-Dioden. Die neuen 1700-V-EliteSiC-Bauelemente bieten einen klassenbesten Wirkungsgrad bei reduzierter Verlustleistung und stehen damit exemplarisch für die hohen Leistungs- und Qualitätsstandards der Produkte der EliteSiC-Familie.
Fertigung von End to End
Doch nicht nur mit seiner führenden Technologie erfüllt onsemi die Anforderungen der industriellen Energieinfrastruktur und der Anbieter von Industrieantrieben – dank der End-to-End-SiC-Fertigungskapazitäten können sich Anwender auch auf eine hohe Liefersicherheit verlassen. onsemis Lieferkette beginnt bei bereits mit der Züchtung des einkristallinen Siliziumkarbidmaterials im Werk in Hudson, New Hampshire. Der gesamte Herstellungsprozess ist durchgehend vertikal integriert. Das ist die Basis für eine hohe Qualität, ermöglicht eine vollständige Kostenkontrolle und eine schnelle Skalierung der Produktionsfläche sowie eine Prozessoptimierung durch schnelles Feedback in der gesamten Wertschöpfungskette.
Praktische Erfahrung im Design
Darüber hinaus bietet onsemi technische Unterstützung durch spezialisierte Automotive-Fachleute und Experten für das Design von Gleichstrom-Schnellladestationen. Durch komplette Design-Tools für das Ökosystem und eine detaillierte technische Dokumentation von physikalischen, skalierbaren SPICE-Modellen werden Kunden in jeder Phase ihres Designs und ihrer Entwicklung zusätzlich unterstützt.
Beispiel DC-Schnelladestation
Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen steigt auch die Nachfrage nach Gleichstrom-Schnellladegeräten. Doch deren Design ist oftmals noch Neuland für Anwendungs-, Produkt- oder Entwicklungsingenieure. Um ihnen zu zeigen, was die wichtigsten Designüberlegungen sind und wie sie angegangen werden sollten, hat das Systemtechnik-Team von onsemi EMEA exemplarisch ein 25-kW-Gleichstrom-Schnellladegerät auf der Basis von SiC-Power Integrated Modules (PIM) designt.
Das Ladegerät verfügt über bidirektionale Fähigkeiten, deckt einen weiten Ausgangsspannungsbereich ab und ist in der Lage, 400-V- und 800-V-Batterien zu laden. Die Eingangsspannung ist für EU 400-Vac und U.S. 480-Vac Dreiphasennetze ausgelegt. Die Leistungsstufe liefert 25 kW über den Spannungsbereich von 500 V bis 1000 V. Unterhalb von 500 V wird der Ausgangsstrom auf 50 A begrenzt, wodurch die Leistung in Übereinstimmung mit den Profilen von Gleichstrom-Ladestandards wie CCS oder CHAdeMO reduziert wird. Isolierte CAN-, USB- und UART-Schnittstellen ermöglichen eine Kommunikation zwischen Stromversorgungsblöcken, Ladesystem-Controller, Fahrzeug, Service und Wartung.
Insgesamt folgt das Design den Richtlinien der Normen IEC-61851-1 und IEC-61851-23 für das Laden von Elektrofahrzeugen. Dementsprechend begann der Entwicklungsprozess mit der Definition der Systemanforderungen, durchlief Machbarkeitsstudien und führte in mehreren Iterationen schließlich zu einem finalen Entwurf. Dabei wurden auch Leistungssimulationen mit SPICE-Modellen sowie Steuerungssimulationen mit MATLAB und Simulink durchgeführt. Auf Basis des finalen Entwurfs entstanden dann konkrete Schaltpläne, das Layout der Leiterplatte und schließlich reale Prototypen.
Know-how aus der Praxis für die Praxis
Durch die Entwicklung des DC-Schnellladegeräts hat das onsemi-Team wichtige Erkenntnisse zum Zusammenspiel der Komponenten und zum Entwicklungsprozess gewonnen. Von diesem Know-how können Kunden von onsemi direkt profitieren – viele Herausforderungen beim Design können so schnell gemeistert und das neue System in deutlich verkürzter Entwicklungszeit auf den Markt gebracht werden.