[发明专利]具有宽带隙功率晶体管的机动车功率电子器件

说明书

技术领域

本发明总体上涉及使用用于机动车应用的宽带隙功率半导体的功率电子器件。

背景技术

近年来，技术的发展以及样式的不断尝试使得机动车的设计产生了实质性改变。其中一种改变涉及机动车内电气系统的复杂性，特别是采用电压供应源的替代推进车辆，例如混合动力、蓄电池电动、以及燃料电池车辆。这种替代推进车辆通常使用一个或多个电动马达，通常由直流(DC)功率源提供动力，可能与另一个致动器结合以驱动车轮。

这种车辆通常使用两个独立电压源，例如蓄电池和燃料电池，以便为驱动车轮的电动马达提供动力。功率电子器件，例如直流-直流(DC/DC)变换器，通常用于管理和传输来自于一个电压源的DC功率并转换为更大或更小的电压。同样，由于替代推进机动车通常包括直流(DC)功率供应源，因而也设置直流-交流(DC/AC)逆变器(或功率逆变器)，以将DC功率变换为马达通常需要的交流(AC)功率。

现代功率电子器件通常使用电子部件，例如在硅半导体基底上形成的开关和二极管。这种部件具有不希望的特性，包括在以高频率(例如，超过16千赫(kHz))操作时的相对高的开关损失。此外，由于硅装置的操作温度与电气系统中的一些其它部件明显不同，因而必须使用多个冷却系统或“回路”，从而增加车辆的复杂性和制造成本。

随着替代燃料车辆中电气系统的功率需求继续增加，日益需要使得这种系统的电效率最大化。还不断期望减少电气系统内的部件的尺寸，以便使得车辆的总体成本和重量最小化。

因此，期望提供具有改进的性能特性的功率电子器件(或功率电子器件系统)以改进使用硅装置的不希望影响。此外，本发明的其它期望特征和特性将从随后的说明结合附图以及前述技术领域和背景技术显而易见。

发明内容

提供一种机动车功率电子器件系统。所述机动车功率电子器件系统包括支撑构件和安装到所述支撑构件上的至少一个电子模。所述至少一个电子模上形成有集成电路，所述集成电路包括至少一个宽带隙晶体管。

提供一种机动车功率电子器件推进系统。所述机动车功率电子器件推进系统包括支撑构件和安装到所述支撑构件上的多个电子模。每个电子模包括基底，所述基底上形成有集成电路。每个电子模的基底包括宽带隙半导体材料，每个集成电路包括至少一个宽带隙晶体管。

提供一种机动车推进系统。所述机动车推进系统包括电动马达、至少一个直流(DC)功率供应源、被联接到所述电动马达和所述至少一个DC功率供应源的功率逆变器、以及控制器，所述控制器与所述功率逆变器操作性连通且被联接到所述电动马达和所述至少一个DC功率供应源。所述功率逆变器包括支撑构件和安装到所述支撑构件上的至少一个电子模。所述至少一个电子模上形成有集成电路，所述集成电路包括至少一个宽带隙晶体管。所述控制器配置成操作所述至少一个宽带隙晶体管。

方案1.一种机动车功率电子器件系统，包括：

支撑构件；和

安装到所述支撑构件上的至少一个电子模，所述至少一个电子模上形成有集成电路，所述集成电路包括至少一个宽带隙晶体管。

方案2.根据方案1所述的机动车功率电子器件系统，其中，所述至少一个电子模包括基底，所述基底包括宽带隙半导体材料。

方案3.根据方案2所述的机动车功率电子器件系统，其中，所述宽带隙半导体材料具有大于1电子伏特(eV)的电子带隙。

方案4.根据方案3所述的机动车功率电子器件系统，其中，所述宽带隙半导体材料包括氮化镓、碳化硅或其组合。

方案5.根据方案4所述的机动车功率电子器件系统，还包括至少一个二极管，所述至少一个二极管安装到所述支撑构件且被联接到所述至少一个宽带隙晶体管。

方案6.根据方案5所述的机动车功率电子器件系统，其中，所述机动车功率逆变器是直流-交流(DC/AC)功率逆变器。

方案7.根据方案5所述的机动车功率电子器件系统，其中，所述机动车功率电子器件是直流-直流(DC/DC)功率变换器。

方案8.根据方案7所述的机动车功率电子器件系统，还包括被联接到所述至少一个宽带隙晶体管的电感器。

方案9.一种机动车功率电子器件推进系统，包括：

支撑构件；和

安装到所述支撑构件上的多个电子模，每个电子模包括基底，所述基底上形成有集成电路，每个电子模的基底包括宽带隙半导体材料，每个集成电路包括至少一个宽带隙晶体管。

方案10.根据方案9所述的机动车功率电子器件推进系统，还包括至少一个二极管，所述至少一个二极管安装到所述支撑构件且被联接到所述至少一个宽带隙晶体管。