Dimezzare la velocità di ricarica? Anche grazie alle nuove generazioni di inverter
Contratto da $2,7 miliardi per Delphi, che spreme efficienza per i suoi inverter a 800 volt dai nuovi materiali dei semiconduttori, presto diffusi anche nei caricabatteria delle auto elettriche
La raffica di novità ospitate dal Salone di Francoforte non ha riguardato solo le auto elettriche ma anche la componentistica. Delphi Technologies ha annunciato di essere la prima a poter produrre in grandi quantità inverter a 800 volt basati su MOSFET, ovvero moduli semiconduttori di potenza, realizzati in carburo di silicio (SiC).
I MOSFET in carburo di silicio rispetto ai diffusi MOSFET in silicio o al tipo IGBT si caratterizzano per l’elevata dispersione termica che consente di resistere egregiamente alle alte temperature e per le qualità di conduttività elettrica.
I nuovi inverter sono l’evoluzione di prodotti che Delphi sviluppa nel settore ormai da un quarto di secolo e secondo la casa si integreranno in modo particolarmente efficace nei nuovi sistemi elettrici ad 800 volt (il primo dei quali montato sulle nuove Porsche Taycan) contribuendo a estendere l’autonomia dei veicoli e soprattutto a dimezzare i tempi di ricarica.
Per la nuova generazione di inverter a 800 volt Delphi Technologies si è assicurata un recente contratto del valore di $2,7 miliardi per veicoli che saranno lanciati a partire dal 2022. Se l’azienda (nata da uno spin-off di reparti General Motors) non precisa a chi andrà la fornitura, non è un mistero che oltre a Porsche altri marchi premium abbiano in mente di mettere sul mercato auto elettriche di fascia alta con sistemi di bordo a 800 volt.
Delphi ha anche precisato che gli inverter di nuova generazione potranno contare sui nuovi MOSFET in carburo di silicio prodotti dal partner Wolfspeed, una divisione del gruppo Cree. La tecnologia di questi componenti è perfezionata dall’azienda americana ormai da cinque anni a questa parte.
Su un inverter installato su un modello recente di auto elettrica come può essere la Tesla Model 3 ci sono oggi 48 moduli MOSFET 650V/100A al carburo di silicio, componenti prodotti nella fabbrica di Catania da ST Microlectronics.
Delphi userà i moduli Wolfspeed per sfruttare le qualità dell’ultima generazione di questi componenti. Ha detto l’amministratore delegato del gruppo Richard F. Dauch: “raddoppiare il voltaggio rispetto ai 400 volt oggi tipici porta sostanziali benefici sull’autonomia sia all’utilizzatore del veicolo che alla casa che lo realizza. Abbiamo concepito questa tecnologia per semplificare le strategie multi-voltaggio della manifattura di veicoli via via che sono ampliate le autonomie dei veicoli elettrici ed ibridi”.
La nuova generazione di inverter a 800 volt integra un commutatore di potenza brevettato Viper di grande efficienza, anche grazie alle soluzioni di raffreddamento. Combinando i nuovi componenti Delphi sostiene di essere riuscita a produtte un inverter del 40% più leggero e il 30% meno ingombrante della concorrenza.
Anche l’ultima generazione di switch della gamma Viper è realizzata con carburo di silicio (SiC) invece che col tradizionale silicio. Ormai in alternativa a quest’ultimo la scelta di opzioni più moderne ed efficienti riguarda, oltre al SiC il nitruro di gallio e il nitruro di gallio su silicio, coi quali già numerosi gruppi hanno oggi prodotti disponibili.
e questo essendo un materiale semiconduttore a bandgap ampio supporta intrinsecamente applicazioni con valori di tensione, frequenze e temperatura molto più elevati rispetto ad altri materiali semiconduttori tradizionali.
Il risultato è che switch con queste caratteristiche supporteranno velocità di commutazione molto elevate, che si traducono in motori più compatti e leggeri che supporteranno migliore efficienza e consumi.
Le qualità della tecnologia SiC si fanno spazio anche al di là degli inverter: è delle ultime ore la notizia che ST Microelectronics fornirà all’Alleanza franco-giapponese nuovi componenti dell’elettronica di potenza sui caricatori imbarcati di bordo basati su questo materiale.
Dal 2021 i caricatori di bordo di Renault ad esempio, che oggi col Cameleon 2 hanno potenza di 22 kW, grazie alle dimensioni compatte, peso ridotto ed elevata efficienza energetica della tecnologia SiC potranno limare ulteriormente i tempi di carica, estendendo inoltre l’autonomia di guida.
