Maxim_textbanner_C_120502_120531

Thursday 17 May 22:08


Läs, bläddra och kommunicera interaktivt.


EMBEDDED
TECHNOLOGY
SPECIAL

Embeddedspecial
EMBworld_vänster knapp
ECS2011
EmbeddedSpecialen
eeTimes europe
SiC inleder nya era för fordonselektroniken Utskrift E-post
Skrivet av Gunnar Lilliesköld   
2010-06-23
Lars Hoffmann, ansvarig för kraftelektronik och elmaskiner i Saabs satsning på el-hybrider ser kiselkarbiden inleda en ny era inom bilektroniken.
Image
Lars Hoffmann, framför senaste Saab 9-5

Han var en bland talarna redan förra året, under "Silicon carbide power elektronic applications workshop", arrangerat av Bo Hammarlund, Transic, och Christian Vieider, Acreo, och kunde under årets konferens konstatera:
– Det har hänt kolossalt mycket på ett år, om man jämför det som presenterades då och nu på konferensen.
Lars Hoffman berömde de forskare som presenterade vad de hade åstadkommit:
Det är fantastiskt det ni har utfört. Vi måste skriva om skolböckerna, för lärarna vet inget om kiselkarbid!
Han tog upp fem faktorer som biltillverkare måste arbeta med utgångspunkt i:
* Alla konstruktioner måste vara så kompakta som möjligt.
* Lägsta möjliga vikt gäller.
* Kvaliteten är avgörande. Exempelvis ett batteri för en el- eller hybridbil måste fungera under bilens hela livstid.
* Just in time gäller för leveranser av alla delar till en bil. Det kan handla om leverans på minuter när.
* Konstruktioner måste vara kostnadseffektiva.
Givetvis står dessa punkter emot varandra. En dyrbarare konstruktion kan vara kostnadseffektiv om den exempelvis sparar utrymme och vikt. Men vad kostar ett extra kilo? Från en flygkonstruktör har Lars Hoffmann fått uppgiften att varje kg betyder omkring 50 000 kr i besparning per plan. Någon sådan siffra finns inte framräknad för en personbil, men helt klart leder minskad vikt till sparade pengar.

Tre komponenter
För kraftelektronik har det i stora drag funnits tre komponenter att välja mellan: tyristorer, GTR och IGBT i kisel.
– Ingen av dem kan användas direkt i en bil. De måste konstrueras om. Och det finns bara ett företag som gjort sin hemläxa, nämligen Toyota.
Lars Hoffmann ser nu en lösning.
– Nu börjar en ny era i form av kiselkarbid!
Detta halvledarmaterial skapar ännu en del tekniska flaskhalsar:
* Det finns inte kondensatorer som klarar den höga temperatur som SiC-komponenter tål.
* En fråga är: När kommer vi att kunna köpa en lösning från hyllan?
* När kommer denna teknologi att bli kostnadseffektiv för den svenska bilindustrin?
Lars Hoffmann tror att SiC-teknik först dyker upp i kommersiella produkter som tvättmaskiner, rullstolar, dimmers, farthållare upp till 25 kW och induktionsugnar.
– Jag hoppas att våra svenska kunskaper inom kiselkarbid kan omsättas till exportprodukter. Och jag skulle vilja testa denna teknik i en småskalig produkt som effektelektronik för elektronisk effektreglering, eller med kiselkarbidtekniken använd i sensorer. Slutligen skulle jag vilja se en svensk konceptbil använda denna teknologi till 100 procent.
Det finns fler system där effekthalvledare i SiC kan användas i bilar, sådana som elektronik för balansering av litium-batteristaplar, säkringslös kraftdistribution och i styrelektronik för exempelvis automatiska växellådor med dubbelkoppling.

Batterier och motorer begränsar
I ett samtal efter konferensen berättar Lars Hoffmann om de två stora flaskhalsarna i utvecklingsarbetet av elbilar och elhybrider.
Det största problemet är att få fram tillräckligt bra batterier.
– Valet är någon form av litiumbatteri för att få ned vikten. Men vilken typ som till sist segrar är inte givet. Batterityperna har olika egenskaper. Helt klart seriekopplas de, för att minska strömmen vid belastning. Men Lars Hoffmann tror inte det blir aktuellt att gå över 1000 V. Högre spänningar skapar problem bl a med isolationen i elmotorer.
Den typ av motorer som är aktuella för elbilar är synkronmotorer med permanentmagnet. Ett bekymmer med denna motortyp är att det rör sig om relativt ny teknik. Dessutom kräver permanentmagneterna metaller som bara utvinns på några platser på jorden, däribland Kina.

Multihybrid
Vilken typ av bil kommer då att gå ut som segrare i framtiden? Jag ställer frågan med anledning av en dansk undersökning som visade att en liten dieselmotor kan resultera i lägre koldioxidutsläpp än en elbil, en jämförelse som naturligtvis är avhängig av hur elkraften produceras men också hur den distribueras: Förlusterna från producerad kraft fram till förbruknings/laddningsstället är med dagens kraftnät signifikanta. Var kommer gasen som drivmedel in i den här bilden?
Lars Hoffmanns svar är:
– Det blir troligen en kombination av alla tekniker. Bilarna kommer att kunna köras på alla möjliga olika bränslen, gas och el. Då blir bilen anpassad till olika kulturella skillnader.
En sådan bil måste givetvis ha avancerad styrelektronik.
– Jag blev så lycklig när jag nu såg hur SiC-utvecklingen har accelererat på ett år. Senast 2015 kommer det att finnas SiC-halvledare i bilar. Det har jag tidigare inte kunna tro.
Rent allmänt uttrycker han också entusiasm:
– Nu arbetar vi för fullt på Saab igen. Här råder en väldigt positiv syn hos både personal och företagsledning.

 

 
< Föregående   Nästa >
 
 
EiN_inset1_120426
 
 
 
 
 

Inloggning till EiN

Elektronik i Nordens avdelning för registerade läsare. Logga in och delta i debatten.





Glömt ditt lösenord?
Inget konto än? Skapa ett
Bli registrerad läsare. Var med och påverka. Sätt din prägel på nyhetsflödet. Vill du också vara med och Blogga. Tala med redaktionen om förutsättningarna.

Specialartikel

Revolutionerande oscillatorteknik ersätter YIG
Phase Matrix köptes under våren av National Instruments. Därmed fick de tillgång till den avancerade oscillatortekniken QuickSyn, som kombinerar fördelarna av lågt fasbrus från en YIG-oscillator med snabba frekvensbyten i en (bredbandig) fastlåst slinga PLL. Den här visade syntesoscillatorn kan utföra snabba frekvenshopp inom 0,1 till 20 GHz, samtidigt som fasbruset ligger är mycket lågt.
Image
Läs mer...
 
Kompaktare omvandlare med GaN
Det svenska företaget Seps Technologies AB föddes utifrån en affärsidé att ta fram kompakta AC/DC-omvandlare genom att använda halvledare med brett bandgap. De har ultralåg bygghöjd och är tänkta att kunna byggas in i datorer eller batteripack.
Image

Läs mer...
 
GaN och SiC utmanar Super Junction MOSFET
Alexandre Avron, marknadsanalytiker inom kraftelektronik hos Yole Dévellopement, gav på kiselkarbidkonferensen iSiCPEAW sin bild av hur Super Junction MOSFET kommer att stå sig i konkurrensen mot MOSFET utförda i galliumnitrid eller kiselkarbid.
Läs mer...
 
SiC för MOSFET, JFET eller bipolär transistor
För olika typer av transistorer i kiselkarbid, SiC, väntar olika användningsområden, beroende på deras egenskaper. Konferensen iSiCPEAW 2011 pekade ut några av dessa egenskaper.

Läs mer...
 
SiC-industrin vinner mark
Över 200 representanter från industri och forskning deltog i årets stora kiselkarbidkonferens, iSiCPEAW, i Kista, med Bo Hammarlund, SenSiC, och Christian Vieider, Acreo, som arrangörer. Deltagarna kom från 21 länder och i år kom 65 procent från industrin.
Image
Läs mer...
 
IC för 600 grader
En av de stora fördelarna med kiselkarbid är dess tålighet mot höga temperaturer. Under årets kiselkarbidkonferens, ISiCPEAW, i Kista berättade professor Carl-Mikael Zetterling om ett nytt, SSF-finansierat projekt vid KTH, med avsikt att skapa temperaturtåliga integrerade kretsar.
Image
Läs mer...
 
Låt UV-sensorer garantera vattenkvaliteten
Avkänning i realtid av vattenkvalitet är bara en av de många möjliga tillämpningar som ny sensorteknik för ultravioletta ljusvåglängder ger. Acreos kompetenscenter IMAGIC forskar kring icke synligt ljus för avbildning och detektering och arbetar med en rad parallella spår, däribland UV-sensorer som kan resultera i banbrytande nya tillämpningar.
Image
Läs mer...
 
Grafen lovande material för halvledarkretsar
Under Halvledardagen på KTH, hösten 2010, gav professor Max Lemme en föreläsning om grafen (uttalas ”grafén”). Materialet har en rad unika egenskaper som kan utnyttjas inom halvledartekniken.
Image
Läs mer...
 
X-parametrar för olinjära RF-kretsar
De väletablerade S-parametrarna duger enbart för att karakterisera linjära komponenter. X-parametrar, däremot, kan karaktärisera även olinjära element och användas för att simulera exempelvis blandarsteg. Agilent satsar nu stort på lösningar för att mäta, karakterisera, modellera och simulera X-parametrar.
Image
Läs mer...
 
SiC går från forskning till kommersiell succé
Det har tagit mycket längre tid att utveckla kiselkarbidtekniken än vad man trodde i mitten av 90-talet. På "Silicon carbide power elektronic applications workshop 2010" berättade Chris Harris, Cree om företagets och branschens status. Här ger vi ett referat, kompletterat med en intervju.
Image
Chris Harris, europeisk affärsutvecklare för effekthalvledare inom CREE.
Läs mer...
 
SiC inleder nya era för fordonselektroniken
Lars Hoffmann, ansvarig för kraftelektronik och elmaskiner i Saabs satsning på el-hybrider ser kiselkarbiden inleda en ny era inom bilektroniken.
Image
Lars Hoffmann, framför senaste Saab 9-5
Läs mer...
 
RF-effekttransistorer i Si konkurrerar med GaN
Forskare vid Uppsala universitet har utvecklat en typ av LDMOS-transistor som skall kunna användas i switchade slutsteg, t ex klass E och F, på frekvenser där idag bara HEMT-transistorer i galliumnitrid fungerar. Tillverkningen i en kiselprocess blir dock avsevärt billigare. Nyckeln till tekniken är LDMOS i SOI-teknik och ett hybridsubstrat.
ImageLars Vestling granskar en lyckad produktion hos VTT av LDMOS på kiselkarbidsubstrat som tillverkats av Silex.
Läs mer...
 
Switchade RF-slutsteg kräver mer forskning
Nästa stora steg i utvecklingen av RF-slutsteg är att använda switchteknik. Det har man talat om länge, men det finns många problem att lösa och nya kommer till i takt med nya upptäckter. Under konferensen SSoCC gav Henrik Sjöland, professor vid institutionen för elektro- och informationsteknik vid Lunds Universitet (LU), en insikt i den pågående forskningen.
Image
Läs mer...
 
Kiselkarbid ger en framtid för kraftelektroniken
Vårens "Workshop on silicon carbide power electronics for automotive and traction applications", arrangerad av Transic, Acreo och KTH i samarbete, visade den potential som SiC-komponenter i sig har i effekttillämpningar
Läs mer...
 
SiC står inför sitt genombrott
Kiselkarbid, SiC, står nu, efter många års forskning, inför sitt genombrott. Det framkom i en "workshop", arrangerad av Transic, Acreo och KTH i samarbete TAM, då en rad potentiella användare kom till tals.
Image
Bo Hammarlund, Transic och prof Mietek Bakowski, Acreo och prof Hans-Peter Nee, KTH arrangerade seminariet.
Läs mer...