SiC-based automotive traction drives, opportunities and challenges

Chen, Chingchi; Су, Минг; Xu, Zhuxian; Lu, Xi

doi:10.1109/wipda.2017.8170497

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“…However, the relationship between variable device costs and the change in energy efficiency was not considered. Paper [18] introduced the challenges of applying SiC devices to EVs, but how the battery and device costs affected the system were not analyzed in detail. Thus, it is still not clear whether or when the system-level advantage brought by SiC inverters will outweigh its high price in automotive applications [19], [20].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Potential Impact of Using Traction Inverters With SiC MOSFETs for Electric Buses

Wang

Xing

et al. 2021

IEEE Access

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The efficiency improvements offered by adopting Silicon Carbide (SiC) devices in Electric Vehicle (EV) inverters has been widely reported in various studies. However, it has still not been established whether or when the efficiency benefits can counteract the high price of SiC devices, especially for the scenario of urban electric buses. In this paper, the potential impact of installing SiC devices on electric buses is analyzed from the perspective of economic benefits. The SiC inverter used in the drive system is based on a discrete MOSFET in parallel. For comparison, an Si inverter based on a sixthgeneration IGBT produced by Infineon is also evaluated. A vehicle simulation platform is established in Simulink for an evaluation of energy consumption for different scenarios. It is shown that significant energy savings can be gained when the vehicle operates mostly in the partial load area. While in the nominal load area, energy savings are very limited. Based on the analysis, the conditions for offsetting the cost premium of SiC devices to realize system-level advantages are discussed using a multi-dimensional analysis considering the change in battery and device prices, driving range, vehicle mass, and driving cycles.INDEX TERMS SiC devices, electric bus, energy consumption, system-level advantages, driving cycles.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Potential Impact of Using Traction Inverters With SiC MOSFETs for Electric Buses

Wang

Xing

et al. 2021

IEEE Access

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“…The effect of the inverter dead time is under investigation in many types of research, and decreasing the dead time was presented efficiently by using Silicon Carbide Bipolar Junction Transistor (SiC-BJT) in [81]. The demonstration of the suitability of SiC devices in power generation units for a transportation vehicle, where a significant cost reduction in the thermal management system is achieved, can be found in [82], [83] and [84].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

SiC-VSI with Sinusoidal Voltages for an Enhanced Sensorless Control of the Induction Machine

Al-Badrani

Feuersanger

Pacas

2018

2018 IEEE 4th Southern Power Electronics Conference (SPEC)

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In den letzten Jahren ist weltweit eine intensive Forschung auf dem Gebiet der Steuerung und Regelung von Drehstrommaschinen erfolgt. Die bekannten Regelverfahren in Verbindung mit den verfügbaren leistungselektronischen Umrichtern sowie mit Hilfe der sehr weit entwickelten, schnellen, elektronischen Signalverarbeitung, ermöglichte die Realisierung von elektrischen Antrieben mit hervorragenden Eigenschaften in einem weiten Drehzahl-und Drehmomentbereich. Ein geregelter Betrieb der Asynchronmaschine ohne Einschränkungen im Drehzahlstellbereich verlangt allerdings die Messung der Winkelposition des Rotors. Allerdings sind optische hochauflösende Encoder empfindlich gegen Umwelteinflüsse, wie Staub, Vibration und Temperatur, und reduzieren folglich die Systemzuverlässigkeit. Weiterhin erfordern sie zusätzliche Kabel und Schnittstellen. Daher hat man sich in den letzten Jahrzehnten, sowohl in der akademischen Welt als auch in der Industrie, mit der Entwicklung von Regelverfahren befasst, die ohne die Verwendung von mechanischen Drehgebern (Encodern) funktionieren. Diese sogenannten "sensorlosen" oder "geberlosen" Regelungen wurden in vielen Forschungsarbeiten intensiv untersucht und ständig verbessert, um eine hohe Dynamik mit Standard-Asynchronmotoren in einem weiten Drehzahlbereich zu erzielen. Es ist bekannt, dass eine Regelung der Asynchronmaschine mit alleiniger Verwendung der Klemmengrößen (Statorstrom und-spannung) ohne Messung der Rotorposition möglich ist. Leider versagen solche Methoden bei sehr kleinen Statorfrequenzen und finden deshalb nur bei höheren Drehgeschwindigkeiten Verwendung. Darüber hinaus, wird in solchen Verfahren die Messung der Klemmenspannungen vermieden und anstatt dessen die von der Regelung errechneten Sollgrößen verwendet. Die Realisierung wird deshalb komplexer, denn etwaige Nichtlinearitäten und Unzulänglichkeiten des Wechselrichters müssen im Modell berücksichtigt werden. Für die Speisung der Asynchronmaschine können auch mit SiC-Schaltern ausgestattete Wechselrichter verwendet und mit sehr hohen Schaltfrequenzen betrieben werden. In einigen Forschungsarbeiten wurden solche Systeme im Hinblick auf eine bessere Effizienz und Dynamik sowie auf die Glättung der Klemmenspannung untersucht. Die Vorliegende Arbeit verfolgt allerdings ein anderes Ziel, nämlich die Messung der nahezu sinusförmigen Statorspannungen zur Verbesserung der bekannten sensorlosen Regelverfahren sowie die Untersuchung der "Natürlichen Feldorientierten Regelung" und die Modell-Referenz-Regelung bei Speisung mit gemessenen Spannungen. vi Contents Acknowledgment .

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Review of Recent Trends in Design of Traction Inverters for Electric Vehicle Applications

Goli

Essakiappan

Sahu

et al. 2021

2021 IEEE 12th International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG)

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SiC-based automotive traction drives, opportunities and challenges

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The Potential Impact of Using Traction Inverters With SiC MOSFETs for Electric Buses

The Potential Impact of Using Traction Inverters With SiC MOSFETs for Electric Buses

SiC-VSI with Sinusoidal Voltages for an Enhanced Sensorless Control of the Induction Machine

Review of Recent Trends in Design of Traction Inverters for Electric Vehicle Applications

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