基于SiC器件的電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)效率的提高

目前，電動(dòng)汽車(chē)推進(jìn)驅(qū)動(dòng)的新興研究課題之一是其部件效率的提高，即推進(jìn)電機(jī)和相關(guān)逆變器的研究。本文著重于逆變器的效率，并分析了用碳化硅（SiC）金氧半場(chǎng)效晶體管（MOSFET）替代硅（Si）絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）器件后的效果。為此，本文首先推導(dǎo)出逆變器電壓-電流要求下推進(jìn)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速平面。然后，將MOSFET和續(xù)流二極管進(jìn)行集成制定了電機(jī)供電周期內(nèi)逆變器功率損耗的適當(dāng)模型。通過(guò)電壓、電流和器件功率損耗，計(jì)算出硅（Si）絕緣柵雙極型晶體管和碳化硅（SiC）金氧半場(chǎng)效晶體管逆變器的效率圖，并在轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速平面上進(jìn)行比較。其中Si IGBT逆變器的結(jié)果由市場(chǎng)上銷(xiāo)售的C型小型電動(dòng)汽車(chē)的測(cè)量提供，而SiC MOSFET逆變器的結(jié)果則通過(guò)專(zhuān)用的測(cè)試臺(tái)進(jìn)行測(cè)試提供。最后，通過(guò)計(jì)算電機(jī)效率來(lái)計(jì)算推進(jìn)驅(qū)動(dòng)的整體效率。本文主要對(duì)基于SiC MOSFET的效率提高進(jìn)行了定量評(píng)估。

本文將逆變器的電壓-電流和電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速構(gòu)造函數(shù)，得出兩種器件的功率損耗模型。并通過(guò)SiC MOSFET逆變器的效率結(jié)合推進(jìn)電機(jī)的效率來(lái)確定推進(jìn)驅(qū)動(dòng)的總體效率。該結(jié)果適用于市場(chǎng)上銷(xiāo)售的C型緊湊型電動(dòng)汽車(chē)的研究案例，其中在在轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速平面的某些區(qū)域，其效率的提高高達(dá)5%。