Inverter al nitruro di gallio, sono il futuro grazie a ricarica più veloce e ridotto degrado delle batterie

Inverter al nitruro di gallio, sono il futuro grazie a ricarica più veloce e ridotto degrado delle batterie

L'inverter è forse l'elemento più importante di un veicolo elettrico e il miglioramento delle sua chimica comporta a cascata innumerevoli vantaggi, non solo nella velocità di ricarica ma nella durata della batteria.

di pubblicata il , alle 09:31 nel canale Scienza e tecnologia
 

In qualsiasi veicolo elettrico, l'inverter di trazione svolge un ruolo essenziale effettuando la conversione della corrente continua dalla batteria del veicolo elettrico alla corrente alternata utilizzata dal motore per azionare il sistema di propulsione del veicolo: migliorare le prestazioni di quest'unico componente genera a catena diversi vantaggi, fra cui tempi di ricarica ridotti, maggiore durata della vita della batteria e la possibilità di adottare batterie più piccole avendo la stessa autonomia dei pacchi più grandi. Uno studio pubblicato sul Aspencore Network ha preso in considerazione le diverse architetture di inverter di trazione basate su dispositivi IGBT (Transistor bipolare a gate alternato) SiC (carburo di silicio) e GaN (nitruto di gallio): dalla ricerca è emerso che il nitruro di gallio ne aumenta sensibilmente l'efficienza.

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I veicoli elettrici utilizzano motori a corrente alternata trifase che funzionano a tensioni fino a 1 kV e frequenze di commutazione fino a 20 kHz. Questi requisiti sono molto impegnativi per MOSFET e IGBT basati su carburo di silicio, attualmente utilizzati negli inverter di trazione, poiché sono molto vicini ai limiti teorici di tali dispositivi.

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L'utilizzo del GaN ha mostrato un'intensità di campo elettrico critico molto elevata, che consente ai MOSFET GaN di funzionare senza guasti a tensioni più elevate rispetto a un transistor a base di silicio di dimensioni comparabili; grazie alla sua maggiore mobilità di elettroni, il transistor GaN raggiunge una resistenza specifica molto inferiore rispetto a un MOSFET equivalente a base di Sic, dimezzando le perdite di conduzionee generando meno calore.

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Inoltre il GaN ha un gate e una carica di uscita inferiori rispetto a un dispositivo equivalente basato sul Sic ed è in grado di fornire tempi di accensione e velocità di risposta più rapidi con perdite ridotte. Per un inverter di trazione montato su un'auto elettrica, ciò significa che sia la conduzione che la commutazione possono essere ridotte, aumentando l'autonomia della batteria o la possibilità di usare batterie più piccole.
2 Commenti
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Sandro kensan23 Agosto 2022, 16:37 #1
Complimenti, il primo articolo tecnico che leggo su un sito generalista di tecnologia.
Sandro kensan23 Agosto 2022, 16:42 #2
Ma gli switching loss di quanto sono in qualche caso tipico? perché sembra dall'articolo che sia sostanzioso e che alte velocità di switching date dalla maggiore rapidità di commutazione del GaN, possa aumentare la durata della batteria.

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