Framtidens elhybridbilar ställer krav på värmetålig elektronik
Idag är transistorerna av kisel, men dessa klarar inte av högre temperaturer än upp till 200 grader. Ovanför den temperaturen blir de helt ledande, de förlorar sina halvledaregenskaper som är förutsättningen för att man ska kunna styra dem. Eftersom elmotorn ligger under motorhuven tillsammans med förbränningsmotorn blir temperaturen hög även för de elektroniska komponenterna. Kylvattnet i förbränningsmotorns kylsystem blir maximalt cirka 125 grader, den temperaturen är för hög för att kyla kiseltransistorerna. Dessa är inkapslade i plast och har en hög arbetstemperatur. - Risken är att plastkapseln bryts ner, säger Bo Hammarlund, vd och grundare till företaget TranSic som lanserar kiselkarbidtransistorer på marknaden. I dagens elhybridbilar har man därför ett separat kylsystem för elektroniken, men detta stjäl mycket plats. Det krävs dessutom att elektroniken placeras för sig med kablar intill de delar den ska styra. Kablar fungerar som antenner, så det blir lätt störningar av den typ som kan uppstå om man använder mobiltelefonen intill en radio. Därför vill man integrera transistorerna i motorn, bygga in dem i gjutgodset, och helt slippa det separata kylsystemet. Forskare vid KTH har tagit fram prototypchips på krafttransistorer av kiselkarbid som behåller sina halvledaregenskaper upp till 650 grader. TranSic tar nu vid för att göra kapslade produkter. Temperaturen är inget problem, inte heller spänningen. Det man arbetar på nu är att få fram komponenter som är tillräckligt stora och som klarar en tillräckligt stark ström. - Idag finns det kiselkarbidtransistorer som klarar tiotalet ampere, vi behöver fem till tio gånger mer, säger Mats Alaküla, professor vid Avdelningen för industriell elektroteknik vid Lunds Universitet och som bland annat driver ett hybridbilsprojekt medBo Hammarlund anser att om elhybridtekniken ska ha en chans så måste det helt enkelt till kiselkarbidtransistorer. - Och Volvo vill gärna ha en motor på varje hjul. Då passar det utmärkt med transistorer som klarar att vara integrerade i motorerna, säger han. Han berättar att med kiselkarbidtransistorer så kan de elektriska komponenterna, spolar och kondensatorer, minskas i storlek. Kiselkarbidtransistorerna klarar nämligen att koppla om snabbare än kiseltransistorer, och med högre frekvens kan spolar och kondensatorer dimensioneras ner. Tar man bort behovet av ett extra kylsystem, med slangar och kablage, och räknar med mindre dimensioner på elkomponenterna, kan man reducera totalvolymen av kringtillbehören till elmotorn i en hybridbil med uppemot 80 procent, enligt Bo Hammarlund. Kiselkarbidtransistorerna kommer, när de är färdigutvecklade, att vara cirka fem gånger dyrare än kiseltransistorerna. - Men det blir en lätt besparing om det extra kylsystemet, som kostar runt 1000 kronor, kan elimineras, säger Bo Hammarlund.