L'alliance Renault-Nissan-Mitsubishi utilisera des composants en carbure de silicium

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Message par Passant_Mbr le Lun 30 Sep 2019 - 13:08

https://www.silicon.fr/press-release/stmicroelectronics-fournira-renault-nissan-mitsubishi-des-composants-lectroniques-de-puissance-avancs-en-carbure-de-silicium-sic-pour-des-chargeurs-de-batterie-ultrarapides

Bon il faudra quelque temps avant que cela se concrétise par des produits embarqués.
Je n'ai  entendu parler que du côté chargeur, l'onduleur ne semble pas concerné.

Avantages possibles:
- meilleur rendement de charge (les pertes en commutation pourraient être réduites juquà 80% par rapport à des IGBT classiques)
- il en découlerait naturellement une charge plus rapide à puissance tirée égale
- pour la charge à domicile cela devrait également réduire la facture
- moins de besoin de refroidissement, peut être la possibilité de se passer de refroidissement à eau ? (en fait je ne sais si le chargeur actuel en a besoin). Ou alors de ventilateur.
- possibilité de travailler à plus haute fréquence d'où éventuellement réduction de la taille des composants passifs.
- avec ces composants plus compacts et peut être ces radiateurs moins volumineux, reduction de la masse, de la taille, et de la consommation de matières premières
- réduction des coûts de la pièce? Les composants SiC eux-mêmes sont plus chers, mais on peut gagner sur ce qu'il y a autour. Si oui, pas sûr que le client le voie ...

Pas certain que tous ces points puissent être réalisés en même temps, si on choisit une conception très compacte et dense en énergie travaillant à plus haute fréquence, il faudra peut être tout de même maintenir un refroidissement actif.
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Message par Ke2 le Lun 30 Sep 2019 - 13:57

@Passant_Mbr a écrit:Avantages possibles:
- meilleur rendement de charge (les pertes en commutation pourraient être réduites juquà 80% par rapport à des IGBT classiques)
- il en découlerait naturellement une charge plus rapide à puissance tirée égale
Il ne faut pas trop fantasmer non plus.
Les chargeurs actuels ont un rendement de près de 90%.
En admettant que toutes les pertes se concentrent dans les IGBT (ce qui n'est pas le cas), on pourrait donc gagner 80% de 10%, soit 8%.

La vitesse de charge pourrait augmenter de 8% dans le meilleur des mondes, de façon plus réaliste plutôt de 3 ou 4%.

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Message par Bouboune le Lun 30 Sep 2019 - 17:37

@Passant_Mbr a écrit:https://www.silicon.fr/press-release/stmicroelectronics-fournira-renault-nissan-mitsubishi-des-composants-lectroniques-de-puissance-avancs-en-carbure-de-silicium-sic-pour-des-chargeurs-de-batterie-ultrarapides

Bon il faudra quelque temps avant que cela se concrétise par des produits embarqués.
Je n'ai  entendu parler que du côté chargeur, l'onduleur ne semble pas concerné.

Ils passeraient au SiC pour le chargeur et pas l'onduleur, alors que c'est là son plus grand intérêt, et que tous les constructeurs l'intègrent dans leurs plans de développement ? Très étonnant.

Pour info la Model 3 est la première application d'onduleur utilisant des MosFET au SiC. Donc déjà dans la rue depuis deux ans...
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Message par Passant_Mbr le Mer 2 Oct 2019 - 13:29

Peut être pas une révolution, mais dans la chaine des rendements du VE, si le segment prise/batterie pouvait idéalement passer de
0,95 x 0,90 = 0,85 (rendement charge batterie x rendement electronique chargeur)
à
0,95 x 0,98 = 0,93

On serait au même niveau que les pertes en ligne (centrale /prise), et cela affaiblirait d'autant les arguments des détracteurs (même si le côté rendement est secondaire par rapport au côté GES).

Bien sûr il serait dommage de se priver de gagner également côté onduleur. Mais c'est peut être plus délicat de ce côté, vu la variété des points de fonctionnement à couvrir.

Est-ce que Tesla a chiffré le gain obtenu ?
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Message par Bouboune le Mer 2 Oct 2019 - 16:38

Je n'ai pas trouvé de lecture côté Tesla, mais ici une étude du Fraunhofer sur l'apport des SiC Infineon
--> Evaluation of potentials for Infineon SiC-MOSFETs in automotive inverter applications Part 2 Drive-Cycle Efficiency

On y trouve des tableaux d'efficacité suivant le cycles de conduite considéré, à partir de la page 19.
Dans certains cas favorables on gagne plusieurs % comparés aux classiques IGBTs.

Selon Infineon la voie d'avenir est clairement tracée côté Onduleur : 800V et Sic MOSFETs !
--> https://www.infineon.com/dgdl/2017-03-16++Bernstein+xEV+and+Energy+Storage+Conference+-+Adlkofer.pdf?fileId=5546d4615acbac61015ad290fdab0641 (slide 6 et suivants)


Dernière édition par Bouboune le Jeu 3 Oct 2019 - 6:42, édité 1 fois
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Message par Passant_Mbr le Mer 2 Oct 2019 - 23:27

Je crains que le premier lien ne soit un peu cassé, mais merci tout de même.

En tous cas que ce soit par les vertus du Sic ou d'autres astuces, la zone des 98 à 99% ne semble pas irréaliste, on annonce 98,6% ici pour un montage de validation ciblant la recharge des véhicules électrifiés:

http://www.ti.com/tool/TIDA-01604#
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Message par Bouboune le Jeu 3 Oct 2019 - 6:43

1er lien réparé. Oui on vise bien de très hauts rendements avec les composants au SiC.
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Message par Passant_Mbr le Jeu 3 Oct 2019 - 13:00

Celui-ci fait 97% mais sur des puissances de type Green'Up:

https://www.electronicdesign.com/power/electric-vehicle-charger-hits-new-efficiency-level

Par ailleurs il ne suit pas la mode, il est basé sur des composants au nitrure de gallium plutôt que du SiC.
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Message par Passant_Mbr le Jeu 3 Oct 2019 - 13:21

Ok vu le premier lien. Donc des gains pouvant atteindre 5% en cycle urbain et des rendements au delà de 99% sur autoroute (98,9% en 400 V).

On ne fera guère mieux, je suppose. C'est peut être dommage qu'ils aient inclu une consommation de 150W de l'instrumentation, même si c'est le cas réaliste, j'aurais préféré que ce soit compté à part, pour avoir une évaluation de la chaine de traction seule.

Au moins du silicium et du carbone, ça utilise ses éléments abondants. Si on pouvait récuperer le carbone à partir du CO2 atmosphérique ce serait encore mieux, mais ça plomberait sans doute un peu plus le coût des composants.
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Message par Passant_Mbr le Sam 5 Oct 2019 - 23:27

Ici ils ont un prototype de borne rapide dans les 50 kW avec 97,6% de rendement en SiC, mais qui en plus s'affranchit du transformateur, et accessoirement du soubassement en béton nécessaire pour en supporter le poids. Economie très significative de matériaux , d'énergie grise, et donc sans doute aussi économie tout court.

https://www.powerelectronics.com/automotive/sic-power-devices-lead-more-efficient-smaller-ev-battery-charger#close-olyticsmodal
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Message par Pixel le Dim 6 Oct 2019 - 8:20

@Passant_Mbr a écrit:Ici ils ont un prototype de borne rapide dans les 50 kW avec 97,6% de rendement en SiC, mais qui en plus s'affranchit du transformateur
Je croyais qu'il n'y avait pas de transformateur dans les bornes DC (info TomC).

Edit : j'ai compris. Ils parlent du transfo secteur moyenne tension - basse tension.
Si je comprends bien, la borne s'alimente directement sur le réseau moyenne tension 20 000 V !
J'espère que tout ça est bien isolé et que la terre est bonne.
Pour le coup, il faudra des installateurs qualifiés ! Twisted Evil

Edit 2 : ce n'est pas 20 000 V mais 2 400 V.
Ça existe ça, chez nous, une distribution en moyenne tension 2 400 V ?

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