安川电机开发出了采用SiC功率半导体元件的电动汽车(EV)用马达行驶系统“SiC-QMET”。SiC功率元件被用于罗姆开发的沟道型MOSFET和肖特基势垒二极管 (Schottky Barrier Diode,SBD)上。
EV用系统由行驶马达和其驱动部分等构成。采用了根据马达转速来切换线圈的技术,特点是同时提高了全速度区域的功率输出性能和效率。此次,在马达驱动用逆变器的主电路和马达的线圈切换部位使用了SiC功率元件。此前一直使用Si功率元件。通过将Si替换成SiC,逆变器和马达线圈切换部位的体积降至原来的一半以下,并且效率提高了2%。
另外,该公司以前曾与罗姆共同试制出使用SiC功率元件的系统。新马达驱动系统由马达、电子式线圈切换电路(以下称线圈切换电路)及逆变器构成。线圈切换电路嵌入马达后端,与马达结为一体。
嵌入SiC功率半导体的是线圈切换电路和逆变器。整流部位采用了SiC肖特基势垒二极管(SBD),开关元件采用了SiC MOSFET。不过,逆变器的开关元件选用降低了导通电阻的沟道型。
以前,线圈切换电路和逆变器均使用硅(Si)功率半导体。开关元件全部采用IGBT(绝缘栅型双极晶体管),整流部位采用Si二极管。
除了使功率半导体实现“全SiC”化外,安川电机还积极采用了小型电子部件。由此,逆变器和马达后端部分(嵌入线圈切换电路的部分)的体积均缩小至以前的一半左右。
为保持整体的小型化,新马达驱动系统采用水冷式冷却装置。不过,马达只冷却机身部分(缠有线圈的定子和转子部分)。因此,仅在马达机身的壳体部分设置了水路,壳体后端(嵌入线圈切换电路的部分)没有设置水路。简化冷却部也为实现小型化做出了贡献。
这是一次完全不考虑成本的挑战,今后将验证通过全SiC化可将马达驱动系统缩小到何种程度、以及能承受何种程度的高温环境等。同时,安川电机将高举SiC化的“旗帜”,加速汽车业界的SiC化的进程。
马达。后端部(照片前侧)嵌入了采用SiC功率半导体的线圈切换电路。该部分没有冷却
|