搭载800V SiC，劳斯莱斯打破4项记录
发布时间：2022-07-18
来源：tcsic.net
时隔四年，2022 年范堡罗航展（Farnborough air show）即将召开，空客、波音、现代集团等众多企业将会参展，其中劳斯莱斯的“创新精神（Spirit of Innovation）”飞机最受关注，原因有3个：● 更为重要的是，这款飞机采用了800V碳化硅逆变器。劳斯莱斯认为，他们的电动飞机有望在2023年实现跨太平洋飞行，今天，“行家说三代半”就跟大家扒一扒他们的电动飞机和碳化硅逆变器。据外媒 The National News 6月14日报道，劳斯莱斯的老板Warren East预测，他们的电动飞机有望在2023年底首次完成6个小时的跨大西洋飞行 ，这种飞机由氢燃料提供动力。但是，Warren认为，经济可行的氢燃料可能要到2040年左右才会大规模应用，“那就太晚了”，而劳斯莱斯开发的电池驱动电动飞机很快就能够带着乘客飞上天空。他认为，通过电气技术，预计到本世纪中期，劳斯莱斯动力飞机依靠纯电动，将搭载10位付费乘客，进行250英里的短距离飞行。为了实现这项技术突破，劳斯莱斯正在开发能量存储系统 (ESS)，未来十年内对ESS的投资超过8000万英镑（约5.3亿人民币）。据介绍，劳斯莱斯的“创新精神”电动飞机是基于Accel项目的成果，多家公司和组织参与其中，包括航空电池系统公司Electroflight和电动机公司YASA，目的在于开发400kW (500+hp)的电动动力总成和电池组。劳斯莱斯的电动飞机具有3个“H”技术，即“高功率”、“混合动力系统”和“高可扩展性”，最多可开发支持19个座位的固定翼飞机的系统。其中，电池技术是劳斯莱斯“创新精神”不可或缺的一部分，该飞机包含超过6000个电池，足以为250个家庭供电，能够将螺旋桨运行到全速（约2400rpm）。据介绍，劳斯莱斯设计了10种不同的航空电池系统，其中四种设计已经在三架飞机上飞行，积累了超过250小时的飞行经验，还有两种设计于2021年完成首次飞行。到2035 年，劳斯莱斯计划每年将超过500万个电池单元集成到模块化系统中。
据介绍，劳斯莱斯“创新精神”电动飞机已经创下4项世界纪录，成为世界上最快的电动飞机。● 在三公里内达到了 555.9 公里/小时的最高时速；● 15 公里内飞行速度达到了532.1公里/小时，比之前的记录快了292.8公里/小时；但是即使在623公里/小时最高飞行速度运行期间，“创新精神”的全电动动力系统能效也依然高达90%，而其他电动方程式赛车峰值速度下的能效仅为50%。碳化硅逆变器是劳斯莱斯实现更快速度和更高能效的关键。电动飞机的电源转换器需要高功率密度，以减小滤波器尺寸，减少整体转换器的重量，提高能效。然而，硅基IGBT已经不适用了，原因有2：1、硅基IGBT的开关频率通常限制在20kHz以下。2、电动飞机的趋势是直接将带有功率转换器的电启动器/发电机（ESG）安装在燃气涡轮发动机的轴上，然而，硅基功率器件的最高结温通常低于150℃，难以承受高于 200℃的高环境温度。SiC功率器件可实现高开关频率，理论上结温可高达 600℃。而且与硅基功率转换器相比，在实现相同效率情况下，SiC功率转换器的拓扑结构更简单，可降低控制器设计的复杂性，比如三相两电平拓扑。据介绍，劳斯莱斯的电动飞机采用了迈凯伦应用公司800V碳化硅逆变器。
McLaren的800V碳化硅逆变器
迈凯伦认为，800V 碳化硅逆变器可提高其开关频率，缩小整体产品尺寸；同时更高的开关频率使得电动飞机可以使用更小、更轻、更高效的高速电机。而由于碳化硅效率更高，这意味着电池组可以变得更小更轻。目前，劳斯莱斯和机身制造商Tecnam目前正在与航空公司Widerøe合作，为通勤市场提供电动客机，该客机计划于2026年投入运营。据预测，2025年第一批商用空中出租车将会上市，十年后将有23000辆。乐观的预测认为，到2035年，超过45%的飞机至少部分会采用电动驱动系统。7月7日，欣锐科技、英飞凌、Wolfspeed、三菱电机、芯干线、纳微、工信部电子5所、百识电子和恒普科技等企业将出席“新能源趋势下第三代半导体产业化发展论坛”，他们将共同探讨碳化硅和氮化镓在新能源汽车、储能、光伏等领域的最新动态和技术方向。欣锐科技、英飞凌、Wolfspeed、三菱电机、芯干线、百识电子和恒普科技演讲议题已出炉，其他企业的演讲议题即将揭晓。
