Leistungselektronik aus Siliziumkarbid: Rennsport vs. Serienfahrzeuge
Für Geschwindigkeit entwickelt
Der Jaguar I-TYPE 6 vollelektrische Rennwagen und ein Straßenfahrzeug für Verbraucher sind zwei völlig unterschiedliche Maschinen. Privatfahrzeuge werden für den täglichen Fahrbedarf genutzt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf das Pendeln zur Arbeit und das Erledigen von Besorgungen, wobei sie sich im Geschwindigkeitsbereich von 0-80 mph bewegen. Vergleichen Sie dies mit dem Jaguar I-TYPE 6, der eine Höchstgeschwindigkeit von 200 mph erreichen kann und beeindruckende 0-60 mph in nur 2,6 Sekunden schafft. Diese bahnbrechenden vollelektrischen Rennwagen wurden entwickelt, um auf dem Höhepunkt des elektrischen Rennsports zu konkurrieren und dabei Leistung, Effizienz und Nachhaltigkeit zu demonstrieren. Sie treten in packenden Duellen auf Stadtkursen in 16 Rennen gegeneinander an, kämpfen Rad an Rad um den Weltmeisterschaftstitel. Obwohl sowohl Straßenfahrzeuge als auch elektrische Rennwagen dieselben Siliziumkarbid-Komponenten verwenden, erfordert die Integration von Siliziumkarbid in den Jaguar I-TYPE 6 eine andere Herangehensweise. Lassen Sie uns einige der faszinierenden Faktoren genauer betrachten.
Schnelle Fakten
- Höchstgeschwindigkeit (reguliert): 320 km/h (200 mph)
- Motorleistung: 350 kW
- Batterie: Batteriezellen aus nachhaltig gewonnenen Mineralien
- Vordere und hintere Antriebseinheiten: Mit 250 kW vorne und 350 kW hinten gibt es ein Gesamtleistungspotenzial von 600 kW durch regeneratives Bremsen
- Schnellladen: 600 kW ultra-hochschnelles Laden, fast doppelt so schnell wie jeder kommerziell verfügbare Ladegerät
- Reifen: Reifenmischung mit 26 % Naturkautschuk und recycelten Fasern, wobei die Reifen nach dem Rennen vollständig recycelt werden
- Größe: 5016 mm x 1700 mm x 1023 mm (16 ft 5 in x 5 ft 7 in x 3 ft 4 in)
- Gewicht: 854 kg (1883 lbs.)
Zu berücksichtigen
Die Siliziumkarbid-Technologie im Wechselrichter ist ein Schlüsselfaktor für den Antrieb des Elektromotors. Der Wechselrichter wandelt den vom Akku bereitgestellten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der zum Antrieb des Motors genutzt wird. Wolfspeeds Siliziumkarbid-Bauelemente ermöglichen eine effizientere Durchführung dieses Prozesses im Vergleich zu Standard-Silizium-Bauelementen. Nachfolgend sind einige der Faktoren aufgeführt, die das Design eines Siliziumkarbid-Wechselrichters für das EV-Racing im Vergleich zu Fahrzeugen für den privaten Gebrauch so einzigartig machen.
- Dauer und Zuverlässigkeit: Im ABB FIA Formel-E-Weltmeisterschaft müssen die Teile eines Rennwagens nur eine Homologationsperiode überstehen, im Gegensatz zur Lebensdauer eines elektrischen Straßenfahrzeugs. Aufgrund der wettbewerbsorientierten und leistungsabhängigen Natur des Elektrofahrzeug-Rennsports können wir das Fahrzeug in Bereichen, die normalerweise die Lebensdauer verkürzen würden, mit wesentlich mehr Intensität belasten. Zum Beispiel können wir mit höheren Gate-Spannungen arbeiten. Die meisten Automobilkunden verwenden externe Komponenten, um die Leistungsmodule zu verlangsamen und den Motor schonend zu betreiben. Das Rennteam hingegen steuert die Leistungsmodule so, dass Verluste so weit wie möglich reduziert werden, da Effizienz während der Rennen entscheidend ist. Dies ist aufgrund der kürzeren Anforderungen an die Lebensdauer möglich.
Wusstest du schon? Die Karosserie des Jaguar I-TYPE 6 besteht aus Leinen und Kohlefaser, wobei ein Teil davon recyceltes Carbon aus ausgemusterten Gen2-Fahrzeugen ist.
- Erfassung von echten Streckendaten: Testläufe werden sowohl vor der Saison als auch vor den Rennen durchgeführt, um Optimierungen zu validieren, und aufgezeichnete Daten werden nach den Rennen abgespielt, um zu analysieren, welche Optimierungen auf Basis der echten Streckendaten vorgenommen werden könnten. Das Team nutzt zudem die gemessenen Daten, um seinen hochmodernen Simulator zu verbessern, in dem die Fahrer praktisch sämtliche Rennstrecken unter verschiedenen Wetter-, Strecken- und Fahrzeugvariablen üben können.
Wusstest du schon? Alle Formel-E-Fahrer fahren in praktisch demselben Auto. Von den Batteriepacks und Reifen bis hin zum Chassis selbst bekommen alle Teams das gleiche Basisfahrzeug. Das führt zu einem hart umkämpften Rennen, da der Antriebsstrang, die Rennstrategie und die Fahrerkunst, die Fahrwerksabstimmung und die Leistungselektronik die wesentlichen Unterschiede ausmachen.
- Angriffsmodus: Formel-E-Fahrer müssen während des Rennens einen Energieboost nutzen. Der Angriffsmodus ermöglicht den Fahrern, zusätzlichen 50 kW Leistung zu erhalten, insgesamt 350 kW, für mehrere Minuten pro Rennen. Dies kann einem Fahrer helfen, ein schwieriges Überholmanöver durchzuführen, aufzuholen, sich gegen ein Überholmanöver zu verteidigen oder seine Führung auszubauen. Allerdings verbraucht der Hochleistungsmodus mehr Energie, wenn mit maximaler Leistung gefahren wird.
Spaßige Tatsache: Im Allgemeinen erfordert die Aktivierung des Attack Mode, dass man auf einer markierten Kurve die Rennlinie verlässt. Dies kann oft dazu führen, dass man einige Plätze zurückfällt, da die Strecke nicht optimal ist, falls nicht genügend Abstand zum nächsten Fahrer besteht. Die Fahrer müssen pro Rennen zwei Attack Modes nutzen (ansonsten droht eine Strafe), haben jedoch einige Optionen, wie diese aufgeteilt werden. Die genaue Dauer des Attack Mode wird vor einem Rennen festgelegt. Ein mögliches Szenario ist, wenn der Attack Mode insgesamt vier Minuten dauert, dass die Fahrer eine Aufteilung von einer und drei Minuten, jeweils zwei Minuten oder drei und einer Minute wählen können.
- Reichweite: Die Gesamtdistanz eines Formel-E-Rennens variiert je nach Strecke, beträgt jedoch typischerweise etwa 80 Kilometer. Jedes Auto ist mit einer einzigen Batterie ausgestattet, die für die gesamte Rennstrecke ausreichen muss. Im Vergleich dazu haben einige straßentaugliche Elektroautos eine Reichweite von über 480 Kilometern mit einer einzigen Ladung. Die Formel E ist darauf ausgelegt, ein aggressives, aber effizientes Fahrverhalten zu erfordern. Alle Fahrzeuge verfügen über die gleiche Batterie, und die nutzbare Batteriekapazität ist je nach Rennstrecke begrenzt. Die durchschnittlich nutzbare Energie beträgt während der Saison 38 kWh. Dies bedeutet, dass ein besonders effizienter Antriebsstrang aggressiveres Fahren ermöglichen kann, da Energie während des Betriebs eingespart wird.
Ein dynamisches Duo: Wolfspeed und Jaguar TCS Racing
Der Sieg in der Formel E erfordert mehr als nur einen leistungsstarken und effizienten Elektromotor. Es braucht leichtere Materialien, optimierte Batterieausnutzung, fahrerisches Können und ein unterstützendes Team. Die Siliziumkarbid-Leistungsmodulen von Wolfspeed, die im Inverter eingesetzt werden, sind ein entscheidender Bestandteil zur Steigerung der Effizienz und Leistung auf der Strecke. Wolfspeed nutzt den Jaguar I-TYPE 6 als Testplattform, um die Bedingungen zu untersuchen, denen unsere Komponenten standhalten können, und um herauszufinden, wie weit wir die Technologie treiben können. Um unsere Lernkurve zu beschleunigen, setzen wir stark auf Modellierung und Tests, die uns dabei helfen, die Leistung der Bauteile schneller und präziser vorherzusagen. Es ist ein Innovationslabor auf Rädern, angetrieben von Wolfspeed.
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