MOSFETs für hocheffiziente BMS
Siliziumkarbid lautet das Zauberwort
BMS von Elektroautos werden immer kompakter und leistungsfähiger. Deshalb setzt Batterie-Produzent CATL auf SiC-Leistungs-MOSFETs von Toward Relays. Ihr Vorteil: Sie bieten eine höhere Spannungsfestigkeit als Silizium-MOSFETs und ermöglichen so den serienmäßigen Einsatz effizienter Hochvolttechnik.
Elektroautos sind in der Regel mit einer 400-Volt-Systemspannung ausgestattet. Für den Schutz der Batteriesysteme genügten daher bisher reine Silizium-MOSFETs.
Hochklassige E-Autos verfügen inzwischen allerdings schon über Batterie-Management-Systeme, die mit einer Lastspannung von 800 Volt arbeiten. Durch die höhere Spannung verringert sich die Verlustleistung im Kabel und die Ladeleistung beim Schnellladen wird nahezu verdoppelt.
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Voraussetzung sind Siliziumkarbid-MOSFETs
Damit die effiziente Hochvolttechnik auch in Mittelklasse-PKW serienmäßig eingesetzt werden kann, müssen die Voraussetzungen stimmen. Bisher fehlten dafür die passenden Bauelemente, da herkömmliche Silizium-MOSFETs zu hohe Schalt- und Leitungsverluste erzeugen.
Dem taiwanesischen Hersteller Bright Toward ist es durch den Einsatz von Siliziumkarbid gelungen, die Effizienz und Leistungsfähigkeit seiner SMOSFET-Relais deutlich zu steigern. Sie lassen sich daher auch mit Lastspannungen von bis zu 3300 Volt verwenden. Darüber hinaus entwickelt das Unternehmend zurzeit ein SiC-MOSFET mit 6600 Volt Lastspannung für Anwendungen mit noch höheren Spannungen sowie eine Ausführung mit 65 A Laststrom.
In den Batteriepacks verschiedener Hersteller weltweit werden unter anderem die SiC-MOSFETs der Baureihen 53 und 58 von Bright Toward verbaut, die mit Lastspannungen von bis zu 1800 Volt bezziehungsweise 3300 Volt betrieben werden können. Diese MOSFETs gewinnen für Batterie-Management-Systeme in Elektroautos immer mehr an Bedeutung.
SiC-MOSFETs ermöglichen hocheffiziente Energiesysteme
Siliziumkarbid ermöglicht die deutliche Steigerung der Spannungsfestigkeit und Schaltfrequenz von Leistungshalbleitern, weshalb auf SiC-Basis gefertigte MOSFETs die optimale Basis für noch kompaktere und effizientere Energiesysteme sind.
Halbleiterrelais mit Siliziumkarbid-MOSFET-Ausgang eignen sich aber nicht nur für die Integration in Batterie-Management-Systeme von Elektrofahrzeugen. Sie sind auch geeignet für Anwendungen wie Wechselrichter oder Ladestationen im Außenbereich, da sie auch rauen Umgebungsbedingungen und Temperaturschwankungen zwischen -40 °C und+125 °C standhalten. Falls die Standard-MOSFETs den Anforderungen einer Anwendung nicht genügen, nimmt Bright Toward auch kundenspezifische Anpassungen vor.
Der Hersteller fertigt seine SiC-MOSFETs in Reinräumen der Klasse 1k, die nach ISO 9001 und IATF 16949 zertifiziert sind. Die Bauteile besitzen die UL-Zertifizierung, für die Baureihe 58 liegt zudem die Q101-Zulassung vor.
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