基于SiC器件的电动汽车驱动效率的提高

目前，电动汽车推进驱动的新兴研究课题之一是其部件效率的提高，即推进电机和相关逆变器的研究。本文着重于逆变器的效率，并分析了用碳化硅（SiC）金氧半场效晶体管（MOSFET）替代硅（Si）绝缘栅双极型晶体管（IGBT）器件后的效果。为此，本文首先推导出逆变器电压-电流要求下推进电机的工作转矩-转速平面。然后，将MOSFET和续流二极管进行集成制定了电机供电周期内逆变器功率损耗的适当模型。通过电压、电流和器件功率损耗，计算出硅（Si）绝缘栅双极型晶体管和碳化硅（SiC）金氧半场效晶体管逆变器的效率图，并在转矩-转速平面上进行比较。其中Si IGBT逆变器的结果由市场上销售的C型小型电动汽车的测量提供，而SiC MOSFET逆变器的结果则通过专用的测试台进行测试提供。最后，通过计算电机效率来计算推进驱动的整体效率。本文主要对基于SiC MOSFET的效率提高进行了定量评估。

本文将逆变器的电压-电流和电机转矩-转速构造函数，得出两种器件的功率损耗模型。并通过SiC MOSFET逆变器的效率结合推进电机的效率来确定推进驱动的总体效率。该结果适用于市场上销售的C型紧凑型电动汽车的研究案例，其中在在转矩-转速平面的某些区域，其效率的提高高达5%。