[發(fā)明專利]具有寬帶隙功率晶體管的機動車功率電子器件

無效

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• 申請日: 2010-06-17
• 公開（公告）號: CN101931365A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·R·伍迪;S-J·楊;T·G·沃德;S·J·赫爾西
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作公司
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 范曉斌;曹若

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及使用用于機動車應(yīng)用的寬帶隙功率半導體的功率電子器件。

背景技術(shù)

近年來，技術(shù)的發(fā)展以及樣式的不斷嘗試使得機動車的設(shè)計產(chǎn)生了實質(zhì)性改變。其中一種改變涉及機動車內(nèi)電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性，特別是采用電壓供應(yīng)源的替代推進車輛，例如混合動力、蓄電池電動、以及燃料電池車輛。這種替代推進車輛通常使用一個或多個電動馬達，通常由直流(DC)功率源提供動力，可能與另一個致動器結(jié)合以驅(qū)動車輪。

這種車輛通常使用兩個獨立電壓源，例如蓄電池和燃料電池，以便為驅(qū)動車輪的電動馬達提供動力。功率電子器件，例如直流-直流(DC/DC)變換器，通常用于管理和傳輸來自于一個電壓源的DC功率并轉(zhuǎn)換為更大或更小的電壓。同樣，由于替代推進機動車通常包括直流(DC)功率供應(yīng)源，因而也設(shè)置直流-交流(DC/AC)逆變器(或功率逆變器)，以將DC功率變換為馬達通常需要的交流(AC)功率。

現(xiàn)代功率電子器件通常使用電子部件，例如在硅半導體基底上形成的開關(guān)和二極管。這種部件具有不希望的特性，包括在以高頻率(例如，超過16千赫(kHz))操作時的相對高的開關(guān)損失。此外，由于硅裝置的操作溫度與電氣系統(tǒng)中的一些其它部件明顯不同，因而必須使用多個冷卻系統(tǒng)或“回路”，從而增加車輛的復(fù)雜性和制造成本。

隨著替代燃料車輛中電氣系統(tǒng)的功率需求繼續(xù)增加，日益需要使得這種系統(tǒng)的電效率最大化。還不斷期望減少電氣系統(tǒng)內(nèi)的部件的尺寸，以便使得車輛的總體成本和重量最小化。

因此，期望提供具有改進的性能特性的功率電子器件(或功率電子器件系統(tǒng))以改進使用硅裝置的不希望影響。此外，本發(fā)明的其它期望特征和特性將從隨后的說明結(jié)合附圖以及前述技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容

提供一種機動車功率電子器件系統(tǒng)。所述機動車功率電子器件系統(tǒng)包括支撐構(gòu)件和安裝到所述支撐構(gòu)件上的至少一個電子模。所述至少一個電子模上形成有集成電路，所述集成電路包括至少一個寬帶隙晶體管。

提供一種機動車功率電子器件推進系統(tǒng)。所述機動車功率電子器件推進系統(tǒng)包括支撐構(gòu)件和安裝到所述支撐構(gòu)件上的多個電子模。每個電子模包括基底，所述基底上形成有集成電路。每個電子模的基底包括寬帶隙半導體材料，每個集成電路包括至少一個寬帶隙晶體管。

提供一種機動車推進系統(tǒng)。所述機動車推進系統(tǒng)包括電動馬達、至少一個直流(DC)功率供應(yīng)源、被聯(lián)接到所述電動馬達和所述至少一個DC功率供應(yīng)源的功率逆變器、以及控制器，所述控制器與所述功率逆變器操作性連通且被聯(lián)接到所述電動馬達和所述至少一個DC功率供應(yīng)源。所述功率逆變器包括支撐構(gòu)件和安裝到所述支撐構(gòu)件上的至少一個電子模。所述至少一個電子模上形成有集成電路，所述集成電路包括至少一個寬帶隙晶體管。所述控制器配置成操作所述至少一個寬帶隙晶體管。

方案1.一種機動車功率電子器件系統(tǒng)，包括：

支撐構(gòu)件；和

安裝到所述支撐構(gòu)件上的至少一個電子模，所述至少一個電子模上形成有集成電路，所述集成電路包括至少一個寬帶隙晶體管。

方案2.根據(jù)方案1所述的機動車功率電子器件系統(tǒng)，其中，所述至少一個電子模包括基底，所述基底包括寬帶隙半導體材料。

方案3.根據(jù)方案2所述的機動車功率電子器件系統(tǒng)，其中，所述寬帶隙半導體材料具有大于1電子伏特(eV)的電子帶隙。

方案4.根據(jù)方案3所述的機動車功率電子器件系統(tǒng)，其中，所述寬帶隙半導體材料包括氮化鎵、碳化硅或其組合。

方案5.根據(jù)方案4所述的機動車功率電子器件系統(tǒng)，還包括至少一個二極管，所述至少一個二極管安裝到所述支撐構(gòu)件且被聯(lián)接到所述至少一個寬帶隙晶體管。

方案6.根據(jù)方案5所述的機動車功率電子器件系統(tǒng)，其中，所述機動車功率逆變器是直流-交流(DC/AC)功率逆變器。

方案7.根據(jù)方案5所述的機動車功率電子器件系統(tǒng)，其中，所述機動車功率電子器件是直流-直流(DC/DC)功率變換器。

方案8.根據(jù)方案7所述的機動車功率電子器件系統(tǒng)，還包括被聯(lián)接到所述至少一個寬帶隙晶體管的電感器。

方案9.一種機動車功率電子器件推進系統(tǒng)，包括：

支撐構(gòu)件；和

安裝到所述支撐構(gòu)件上的多個電子模，每個電子模包括基底，所述基底上形成有集成電路，每個電子模的基底包括寬帶隙半導體材料，每個集成電路包括至少一個寬帶隙晶體管。

方案10.根據(jù)方案9所述的機動車功率電子器件推進系統(tǒng)，還包括至少一個二極管，所述至少一個二極管安裝到所述支撐構(gòu)件且被聯(lián)接到所述至少一個寬帶隙晶體管。