Como a adoção do SiC impactará os custos dos inversores de veículos elétricos? - Conhecimento

A adoção do carboneto de silício (SiC) em inversores de tração de veículos elétricos apresenta uma equação complexa de custo-benefício que está atualmente remodelando o setor. Embora os MOSFETs de SiC ofereçam eficiência e desempenho superiores em comparação aos IGBTs de silício tradicionais, seu custo inicial significativamente mais alto-atualmente3 a 5 vezes maior que os IGBTs de silício-é a principal barreira para a adoção generalizada. O impacto nos custos dos inversores não é, portanto, uma simples redução, mas uma mudança na composição dos custos que pode ser gerida estrategicamente.

O custo direto dos componentes da substituição do silício porSiCé substancial. Contudo, o cálculo torna-se mais favorável ao nível do sistema. A maior eficiência do SiC e as perdas de comutação reduzidas, que são aproximadamente39,8% menor do que os inversores-baseados em Si, pode reduzir o consumo geral de energia. Isso, por sua vez, pode permitir que as montadoras usem baterias menores para atingir o mesmo alcance, compensando o alto custo dos dispositivos SiC. Além disso, a condutividade térmica superior do SiC permite-lhe operar a temperaturas mais elevadas, potencialmentesimplificando ou reduzindo o tamanho do sistema de refrigeraçãoe gerando economias adicionais. Essa capacidade de reduzir despesas-no nível do sistema significa que o impacto do custo líquido é mais sutil do que o preço do módulo por si só sugere.

SiC Powder

Em resposta ao alto custo de um produto puroSiCsolução, surgiu uma grande inovação:módulos de potência híbridosque combinam MOSFETs de SiC com IGBTs de silício. Por exemplo, o HybridPACK Drive G2 Fusion da Infineon permite que um inversor de tração atinja eficiência de SiC quase-total-comapenas 30% de SiC e 70% de área de silício. Esse design reduz o conteúdo de SiC por veículo, mantendo um equilíbrio de custo{1}}desempenho muito mais próximo de todos os-projetos de silício. Os benefícios estão sendo validados no mercado; uma parceria entre a XPeng e o fabricante de semicondutores SMIC trouxe uma solução híbrida de SiC para produção em massa, com o objetivo de tornar as vantagens da plataforma de 800V mais acessíveis aos veículos convencionais.

O efeito da adoção do SiC nos custos do inversor também é uma funçãoavanços de escala e fabricação. As empresas estão investindo pesadamente em instalações de produção novas e maiores para reduzir os custos. Embora ainda se espere que o custo do SiC permaneça acima do silício nos próximos anos, a trajetória é descendente. Uma análise-baseada em modelo sugere que os interruptores híbridos são particularmente ideais para veículos plug-comCapacidade da bateria de 10 a 30 kWh, onde a compensação de-benefício-é mais favorável. No entanto, vale a pena notar que, para aplicações de alto-desempenho, algumas inovações do setor continuam a impulsionar todas as-soluções de SiC. Por exemplo, a Infineon introduziu recentemente um módulo SiC de 1300V capaz de operar a205 graus, o que pode reduzir significativamente a complexidade e os custos do sistema de refrigeração, mostrando que o caminho para a redução de custos é multi-facetado.