TI、EV向けSiCゲートドライバ「UCC5880-Q1」を発表

Texas Instruments(TI)は米国時間の5月9日、電気自動車(EV)向けSiCゲートドライバとして「UCC5880-Q1」を発表した。これに関してのオンラインでの説明会が5月16日に行われたので、その内容をご紹介したい。

TIはEVに向けてさまざまな製品展開を行っているが、今回のUCC5880-Q1はこの中でトラクション・インバータ向けとなっている(Photo01)。

• Photo01:EV向けの高電圧半導体は主に4つのカテゴリーに分類されるとしたうえで、今回のUCC5880-Q1は最初のもの、航続距離の最大化に貢献するとしている

トラクション・インバータとは何ぞや？　という話だが、要するにEVの走行用モータの制御を行うインバータの事である(Photo02)。

• Photo02:そもそもどっちが前なのか？　という話もあるが、ステアリング機構が向かって左には見えないので、多分右側が前である。ということで前輪と後輪にそれぞれ駆動用モーターが配されており、そのモータの脇にモータ制御のためのトラクション・インバータが置かれる格好になる

実のところEVの中で一番消費電力が多いのは当然ながら走行用モータな訳で、ここの効率化を図ればそれだけ航続距離が長くなる訳だが、実はそんなことはもう業界でも理解しており、既存のトラクション・インバータの効率は概ね90％を超えている(Photo03)。

• Photo03:同じ走行距離なら効率を上げるとそれだけバッテリー容量を減らす事が可能で、それだけ軽量化できるからより効率が改善できる。まぁ重箱の隅をつつくような改善ではあるのだが

そこでIGBTベースのトラクション・インバータをSiCベースに切り替えると、それだけスイッチング速度が高速化できる=スイッチングロスが減るため、その分効率化が図れる、というのが今回の主眼である。実際にはUCC5880-Q1+SiC MOSFETの組み合わせでは、従来製品に比べて最大2％程度の効率化が図れるとしており、これは航続距離にすると7mile(≒11.2Km)相当になるという訳だ。

• Photo04:週3回充電するとすると、年間あたり150回程度の充電回数になり、それぞれ7mileずつ航続距離が延びるとするとトータルで1050mile相当になる、という計算

UCC5880-Q1は±5Aと±15Aの2つの駆動電流出力が可能で、最大で±20A出力となる。5Aと15Aの2つがすでに発表されている絶縁型バイアス電源モジュールであるUCC141410-Q1と組み合わせて利用すると、さらに部品点数を減らせるとしている(Photo05)。

• Photo05:パッケージはこのSSOPのみ。外形寸法は10.5mm×7.5mm

実はSiC MOSFETだけでなくIGBTの駆動も可能になっているが、IGBTを利用すると省電力化の効果が薄れるので、SiC MOSFETと組み合わせるのがメインとなるかと思う。またISO 26262 ASIL-Dまでに対応するためのドキュメントが提供される。当然AEC-Q100準拠である。

すでに評価キットとして 「UCC5880-Q1 evaluation module」が249ドルで提供されている(Photo06)他、WolfspeedのSiC MOSFETを組み合わせたトラクション・インバータのリファレンスデザインもすでに存在している(Photo07)。

• Photo06:UCC141410-Q1とUCC5880-Q1の組み合わせが2組搭載された評価基板

UCC5880-Q1は現在サンプル出荷中で、1000個発注時の価格は1個あたり5.90ドル。量産開始時期は明らかにされていない。

• Photo07:要するに3相モータのHigh SideとLow Sideの両方にSiC MOSFETを入れるため、全部で6組のUCC5880-Q1が装着される格好。基板そのものはUCC5880-Q1 evaluation moduleとは別のものである模様