寬禁帶器件在電動汽車中的研究和應用

董耀文，秦海鴻，付大豐，徐華娟，嚴仰光

（南京航空航天大學自動化學院，南京211106）

寬禁帶器件在電動汽車中的研究和應用

董耀文，秦海鴻，付大豐，徐華娟，嚴仰光

（南京航空航天大學自動化學院，南京211106）

硅基電力電子器件經過長期的發(fā)展，其性能已經逼近其材料極限，很難再大幅提升硅基電力電子裝置的性能。以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代寬禁帶半導體器件比硅器件具有更優(yōu)的器件性能，成為電力電子器件新的研究發(fā)展方向。首先主要介紹了電動汽車對電力電子變換器的要求及寬禁帶器件的發(fā)展，然后對寬禁帶器件在電動汽車中的研究現(xiàn)狀進行了分析和展望，最后指出了寬禁帶器件在電動汽車應用中面臨的主要問題。

寬禁帶器件；碳化硅；氮化鎵；電動汽車

引言

隨著全球經濟的發(fā)展，能源消耗越來越多，二氧化碳排放量也逐年上升。目前，全球25%的二氧化碳排放來自于汽車。據相關報告，截至2030年，全球CO2排放量將增至423億t［1］。因此，發(fā)展電動汽車是實現(xiàn)節(jié)能減排與汽車行業(yè)跨越式發(fā)展的必然措施。

根據汽車動力來源，電動汽車可分為純電動汽車EV（electric vehicle）、混合電動汽車HEV（hybrid electric vehicle）和燃料電池電動汽車FCEV（fuel cell electric vehicle），其中，純電動汽車和混合電動汽車是目前研究和發(fā)展的主要方向［2］。

汽車電氣化、機電一體化程度的提高，以及自動冷卻水平較低的限制，要求功率變換器能在更高的環(huán)境溫度下工作。電動汽車中主要單元的極限溫度限制［3］，為電機120℃，廢氣渦輪增壓機200℃，節(jié)流閥200℃，變速箱145℃，儀表盤110℃，傳動鏈175℃，車頂復合板85℃，排氣口650℃，各部分苛刻的工作環(huán)境對開關器件在高溫工作下的可靠性提出了更高的要求。……