董耀文，秦海鸿，付大丰，徐华娟，严仰光

（南京航空航天大学自动化学院，南京211106）

宽禁带器件在电动汽车中的研究和应用

董耀文，秦海鸿，付大丰，徐华娟，严仰光

（南京航空航天大学自动化学院，南京211106）

硅基电力电子器件经过长期的发展，其性能已经逼近其材料极限，很难再大幅提升硅基电力电子装置的性能。以碳化硅和氮化镓为代表的第三代宽禁带半导体器件比硅器件具有更优的器件性能，成为电力电子器件新的研究发展方向。首先主要介绍了电动汽车对电力电子变换器的要求及宽禁带器件的发展，然后对宽禁带器件在电动汽车中的研究现状进行了分析和展望，最后指出了宽禁带器件在电动汽车应用中面临的主要问题。

宽禁带器件；碳化硅；氮化镓；电动汽车

引言

随着全球经济的发展，能源消耗越来越多，二氧化碳排放量也逐年上升。目前，全球25%的二氧化碳排放来自于汽车。据相关报告，截至2030年，全球CO2排放量将增至423亿t［1］。因此，发展电动汽车是实现节能减排与汽车行业跨越式发展的必然措施。

根据汽车动力来源，电动汽车可分为纯电动汽车EV（electric vehicle）、混合电动汽车HEV（hybrid electric vehicle）和燃料电池电动汽车FCEV（fuel cell electric vehicle），其中，纯电动汽车和混合电动汽车是目前研究和发展的主要方向［2］。

汽车电气化、机电一体化程度的提高，以及自动冷却水平较低的限制，要求功率变换器能在更高的环境温度下工作。电动汽车中主要单元的极限温度限制［3］，为电机120℃，废气涡轮增压机200℃，节流阀200℃，变速箱145℃，仪表盘110℃，传动链175℃，车顶复合板85℃，排气口650℃，各部分苛刻的工作环境对开关器件在高温工作下的可靠性提出了更高的要求。……