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        利用碳化硅改善燃料電池汽車升壓轉(zhuǎn)換器效率的研究

        2017-12-05 16:34:04陳丁躍
        汽車文摘 2017年5期
        關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體器件肖特基碳化硅

        利用碳化硅改善燃料電池汽車升壓轉(zhuǎn)換器效率的研究

        以硅(Si)為主要材料的電力電子功率半導(dǎo)體器件是純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重要部件,直接影響這些電動(dòng)汽車的動(dòng)力性、可靠性和成本等。目前,以碳化硅(SiC)為主要材料的電力電子功率半導(dǎo)體器件開(kāi)始得到關(guān)注,其在耐壓等級(jí)、工作溫度、開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)速度上的表現(xiàn)顯著優(yōu)于以Si為主要材料的電力電子功率半導(dǎo)體器件。為此,研究了將SiC應(yīng)用在燃料電池汽車升壓轉(zhuǎn)換器上對(duì)升壓轉(zhuǎn)換器效率的影響。

        燃料電池汽車上燃料電池反應(yīng)產(chǎn)生的電能必須經(jīng)過(guò)升壓轉(zhuǎn)換器升壓,升至650V以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。升壓轉(zhuǎn)換器中功率模塊的尺寸、損耗和轉(zhuǎn)換頻率等直接決定了升壓轉(zhuǎn)換器的性能。升壓轉(zhuǎn)換器的功率模塊通常包括Si標(biāo)準(zhǔn)二極管和Si肖特基二極管。使用SiC代替上述兩個(gè)部件的Si材料,形成SiC標(biāo)準(zhǔn)二極管和SiC肖特基二極管。由于SiC具有較小的寬帶間隙,因而SiC標(biāo)準(zhǔn)二極管和SiC肖特基二極管的尺寸較小,使其內(nèi)部電阻也隨之降低,而轉(zhuǎn)換的響應(yīng)速度則隨之提高,實(shí)現(xiàn)了升壓轉(zhuǎn)換器功率模塊尺寸和電能損耗的降低,以及轉(zhuǎn)換頻率的升高。在日本豐田汽車公司和日野汽車公司聯(lián)合生產(chǎn)的Oiden燃料電池汽車上,對(duì)SiC標(biāo)準(zhǔn)二極管和SiC肖特基二極管的性能進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示,與Si標(biāo)準(zhǔn)二極管和Si肖特基二極管相比,SiC標(biāo)準(zhǔn)二極管的電能損耗減少至少90%,SiC肖特基二極管的電能損耗減少將近70%,從而使升壓轉(zhuǎn)換器的效率改善了0.5%。

        Toshikazu Sugiura et al.SAE 2016-01-1234.

        編譯:陳丁躍

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