Le nitrure de gallium promet d’étendre les gains EV du carbure de silicium
L’électronique haute puissance exige des matériaux améliorés comme le nitrure de gallium, explique Odyssey Semiconductor.
Selon Alex Behfar, président-directeur général d’Odyssey Semiconductor Technologies, Inc., le remplacement du carbure de silicium par les semi-conducteurs conventionnels augmente suffisamment l’efficacité de l’électronique de puissance d’un véhicule électrique pour prolonger l’autonomie d’environ 6 %. remplacer le carbure de silicium par du nitrure de gallium (GaN) donnerait une amélioration similaire, représentant un gain total de 12% par rapport aux véhicules électriques conventionnels à base de semi-conducteurs en silicium d’aujourd’hui.
Lucid Motors se précipite vers la production du Lucid Air Luxury EV, qui utilisera des semi-conducteurs en carbure de silicium dans son électronique de puissance. Selon Lucid, les onduleurs de puissance en carbure de silicium produisent moins de chaleur et sont moins sensibles à la chaleur, ils ont donc des demandes de refroidissement plus faibles.
Texas Instruments a déjà discuté des avantages du passage au nitrure de gallium pour l’électronique du chargeur embarqué des véhicules électriques. Cela réduira la taille et le poids des chargeurs que les véhicules électriques transportent avec eux, et ces mêmes avantages peuvent également être appliqués à l’électronique de puissance haute tension des véhicules, selon Behfar.
Le résultat précis du passage au GaN dépend de la façon dont le constructeur automobile choisit de hiérarchiser les gains disponibles, a déclaré Behfar. Les options consistent à prioriser les gains d’efficacité tout en conservant une taille d’emballage similaire ou à cibler les réductions d’espace et de masse en maintenant le même niveau d’efficacité.
« Vous pouvez avoir la même taille qui est plus efficace ou une solution de taille beaucoup plus petite qui a la même efficacité », a-t-il expliqué. « C’est entre les mains des concepteurs ce qu’ils veulent optimiser. »
Dans un exemple testé par l’Université Cornell, l’électronique de puissance GaN qui était légèrement plus petite que le produit en silicium équivalent a réduit les pertes globales de 37%, a rapporté Behfar. Les clients potentiels souhaiteraient bien entendu vérifier ces résultats par eux-mêmes, c’est pourquoi Odyssey prévoit de qualifier ses semi-conducteurs auprès de ses clients cette année avec pour objectif de les commercialiser en 2022.
Odyssey possède ses propres salles blanches où elle fabrique des semi-conducteurs à son siège social d’Ithica, NY. « Nous avons notre propre fab », a déclaré Behfar. « Tout est en interne. Nous avons une usine de semi-conducteurs à part entière.
Les travaux y ont été largement épargnés par la pandémie en raison des exigences strictes de la fabrication des semi-conducteurs, a-t-il déclaré. « Nous n’aimons pas les virus ou les bactéries, nous sommes donc déjà conçus pour avoir un espace de travail sûr. »
Odyssey espère également appliquer sa technologie GaN à une nouvelle application : la recharge capacitive sans fil des véhicules électriques. D’autres systèmes de charge sans fil, comme la charge inductive largement utilisée par les téléphones portables, perdent de leur efficacité par rapport à la charge par branchement conducteur. Cela gaspille de l’électricité et ralentit le temps de charge.
Selon Behfar, la charge capacitive est à 98% aussi efficace que la charge plug-in. Il fonctionne à une fréquence de 13,56 MHz et peut atteindre des véhicules jusqu’à 12 cm à partir de bornes de recharge enterrées.
On s’attend à ce que cette technologie puisse faire ses preuves en gardant les robots d’entrepôt chargés alors qu’ils se précipitent pour remplir nos commandes en ligne. Mais une fois cela fait, il est possible que des installations de recharge sur autoroute complètent la puissance des semi-remorques électriques pour les maintenir en mouvement sans de longs arrêts pour recharger. « Cela permettrait au camion de traverser le pays sans avoir à s’arrêter », a observé Behfar.
En attendant, les conducteurs de véhicules électriques de tourisme apprécieront tous les avantages que GaN peut apporter pour étendre l’autonomie de leurs voitures et réduire leur poids.
