실리콘 카바이드 전력 전자: 레이싱 vs. 일반 자동차
속도를 위해 설계됨
Jaguar I-TYPE 6 올-일렉트릭 레이스카와 소비자용 도로 자동차는 완전히 다른 기계들입니다. 개인용 차량은 일상적인 운전에 사용되며, 통근이나 심부름 등 제한되지 않은 다양한 용도로 사용되며 0-80mph 범위에서 작동합니다. Jaguar I-TYPE 6와 비교해 보면, 이 차량은 최고 속도 200mph에 이를 수 있으며 0-60mph 속도를 2.6초 만에 도달하는 놀라운 성능을 자랑합니다. 이 선구적인 올-일렉트릭 레이스카는 전기 레이스의 정점에서 경쟁할 수 있도록 설계되었으며, 성능, 효율성 및 지속 가능성을 보여주며, 도시 거리 서킷을 누비며 전 세계 챔피언십 타이틀을 목표로 16개의 경주를 치릅니다. 도로 차량과 전기 레이스카 모두 동일한 실리콘 카바이드 구성 요소를 사용하지만, Jaguar I-TYPE 6에 실리콘 카바이드를 설계하는 데는 다른 사고방식이 필요합니다. 잠시 흥미로운 요소를 살펴보겠습니다.
간략 정보
- 최고 속도(제한됨): 320 km/h (200 mph)
- 엔진 출력: 350 kW
- 배터리: 지속 가능하게 조달된 광물이 포함된 배터리 셀
- 전면 및 후면 파워트레인: 전면 250 kW와 후면 350 kW로, 회생 제동을 통해 총 600 kW의 전력 잠재력이 있습니다
- 고속 충전: 600 kW 초고속 충전, 현재 상용화된 어떤 충전기보다 거의 2배 빠릅니다
- 타이어: 타이어 화합물은 천연 고무 26%와 재활용 섬유로 구성되었으며, 레이싱 후 타이어는 완전히 재활용됩니다
- 크기: 5016 mm x 1700 mm x 1023 mm (16 ft 5 in x 5 ft 7 in x 3 ft 4 in)
- 질량: 854 kg (1883 lbs.)
고려할 사항
인버터 내부의 실리콘 카바이드 기술은 전기 모터 구동의 핵심 구성 요소입니다. 인버터는 배터리가 제공하는 직류(DC) 전력을 교류(AC)로 변환하여 모터를 회전시키는 데 사용됩니다. Wolfspeed의 실리콘 카바이드 소자는 표준 실리콘 소자보다 더 효율적으로 이를 수행할 수 있도록 합니다. 아래는 개인 자동차 차량과 비교하여 EV 경주용 실리콘 카바이드 인버터 설계를 독창적으로 만드는 몇 가지 요인들입니다.
- 지속 기간과 신뢰성: ABB FIA 포뮬러 E 월드 챔피언십에서는 레이스카 부품이 전기 자동차의 수명과 달리 하나의 동형 기간 동안만 지속되어야 합니다. 전기차 레이싱의 경쟁적이고 성능 의존적인 특성으로 인해 일반적으로 수명을 줄이는 영역에서도 자동차를 훨씬 더 강하게 밀어붙일 수 있습니다. 예를 들어, 더 높은 게이트 전압에서 작동할 수 있습니다. 대부분의 자동차 고객은 모터를 부드럽게 작동시키기 위해 외부 구성 요소를 사용하여 전력 모듈을 느리게 작동시킵니다. 그러나 레이싱 팀은 손실을 최대한 줄이는 것이 경주 시 효율성이 중요하기 때문에 전력 모듈을 조정하여 손실을 최소화합니다. 이는 더 짧은 수명 요건 덕분에 가능합니다.
재미있는 사실: Jaguar I-TYPE 6의 차체는 리넨과 탄소 섬유로 만들어졌으며, 일부는 은퇴한 Gen2 차량에서 재활용된 탄소입니다.
- 실제 트랙 데이터 기록: 최적화를 검증하기 위해 시즌 전 및 레이스 전 테스트가 수행되며, 레이스 후 기록된 데이터를 재생하여 실제 트랙 데이터에서 어떤 최적화가 이루어질 수 있는지 확인합니다. 팀은 또한 측정된 데이터를 사용하여 최첨단 시뮬레이터를 개선하며, 이를 통해 드라이버들이 다양한 날씨, 트랙 및 차량 변수 하에서 레이스 서킷을 연습할 수 있습니다.
재미있는 사실: 포뮬러 E 드라이버들은 사실상 동일한 물리적 차량으로 경주를 펼칩니다. 배터리 팩과 타이어에서 섀시 자체에 이르기까지 모든 팀은 동일한 기본 차량을 지급받습니다. 이는 파워트레인, 레이스 전략과 드라이버의 기술, 서스펜션 설정, 전력 전자 장치가 주요 차이점이기 때문에 치열한 경쟁으로 이어집니다.
- 공격 모드: 포뮬러 E 드라이버는 레이스 중 에너지 부스트를 사용해야 합니다. 공격 모드는 드라이버가 각 레이스에서 몇 분 동안 추가로 50kW의 전력을 얻어 총 350kW의 전력을 사용할 수 있게 합니다. 이를 통해 드라이버는 어려운 추월을 실행하거나, 격차를 줄이거나, 추월을 방어하거나, 리드를 확장할 수 있습니다. 그러나 고출력 모드는 최대 전력으로 주행할 때 더 많은 에너지를 소모합니다.
재미있는 사실: 일반적으로 어택 모드를 활성화하려면 표시된 코너의 레이싱 라인을 벗어나 주행해야 합니다. 이것은 다음 드라이버와의 간격이 충분하지 않으면 비효율적인 경로로 인해 몇 자리가 뒤로 밀리는 결과를 초래할 수 있습니다. 드라이버는 경기당 두 번의 어택 모드를 사용해야 하며(그렇지 않으면 페널티를 받게 됨), 이를 어떻게 나눌지는 선택 사항입니다. 어택 모드의 정확한 지속 시간은 경주 전에 설정됩니다. 가능한 시나리오 중 하나는 어택 모드의 총 지속 시간이 4분인 경우, 드라이버들은 1분과 3분, 각 2분, 또는 3분과 1분으로 나누어 사용할 수 있는 것입니다.
- 범위: 포뮬러 E 레이스의 총 거리는 트랙에 따라 다르지만 일반적으로 약 50마일입니다. 각 차량에는 단일 배터리가 장착되어 있으며, 이 배터리는 전체 레이스 동안 사용해야 합니다. 이에 비해, 일부 도로 주행용 EV는 단일 충전으로 300마일 이상의 주행 거리를 제공합니다. 포뮬러 E는 공격적이지만 효율적인 운전을 요구하도록 설정되었습니다. 모든 차량은 동일한 배터리를 사용하며, 사용 가능한 배터리 에너지는 서킷에 따라 제한됩니다. 시즌 전체의 평균 사용 가능 에너지는 38kWh입니다. 이는 에너지 절약을 통해 더 높은 효율의 드라이브트레인이 더 공격적인 운전을 가능하게 할 수 있음을 의미합니다.
다이내믹 듀오: Wolfspeed와 Jaguar TCS 레이싱
포뮬러 E에서 승리하려면 강력하고 효율적인 전기 모터 이상이 필요합니다. 가벼운 소재, 최적화된 배터리 활용, 드라이버 기술, 지원 팀이 필요합니다. 인버터에서 사용되는 Wolfspeed의 실리콘 카바이드 파워 모듈은 트랙 효율성과 성능을 가속화하는 핵심 요소입니다.
Wolfspeed는 Jaguar I-TYPE 6을 테스트 베드로 사용하여 부품이 견딜 수 있는 조건과 기술을 얼마나 밀어붙일 수 있는지 연구하고 있습니다. 학습 속도를 높이기 위해 우리는 모델링과 테스트에 크게 의존하여 장치 성능을 더 빠르고 정확하게 예측합니다. 이것은 바퀴 위의 혁신 실험실이며, Wolfspeed가 동력을 제공합니다.
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