Page 211 - 机械自动化设计与制造研究

第六章 汽车电机驱动系统设计与技术

因松动而产生振动；且电机设计、生产时，须保证电机转子安装轴中心对中；(5)
选取合适的驱动电机和电机控制器结构，避免产生共振。

第二节 新能源汽车电机驱动系统关键技术

一、新能源汽车驱动控制器关键技术

（一）功率半导体器件技术
电机控制系统的优化和创新，依赖于硅绝缘栅双极型晶体管、单侧散热等

特点，其正在朝宽禁带半导体、双面散热集成等方向发展。然而，在实际应用中，
硅绝缘栅双极型晶体管具有性价比高的特点，是难以被取代的，所以在今后相当
一段时期内，硅绝缘栅双极型晶体管仍然是世界范围内电机控制系统的第一选择。
就硅IGBT芯片工艺而言，相比常规硅器件，宽禁带半导体器件的能级可能会更高。

这是因为研究人员将其归入了第 3 代功率器件的范畴，从实际应用来看，宽禁带
半导体器件的性能更为优越。第 3 代功率半导体器件具有热导率高、耐击穿能力
强、饱和电子漂移快等诸多优势，并且具有较小的开关损耗和导通损耗。这种特
点使其可以适应高频开关工作，因而是一种较好的选择。采用铜导线连接、反向

芯片放置、瞬时液态焊等先进封装工艺，可大幅提高硅绝缘栅双极型晶体管在功
能区域的电流密度和耐用性。因此，目前的研究者十分热衷于这项技术的研究。
（二）智能门极驱动技术
将高电压功率半导体器件与低电压控制电路相结合，是推动功率半导体器

件发展的关键。IGBT 栅极驱动除了要实现基本的隔离、驱动和保护等功能外，
还必须能够精准地区分启动与停止两种状态，这是由于 IGBT 需要在损耗与电磁
干扰中寻求一个平衡。简言之，研究人员必须从两个层面深入了解该技术的属性：
一是对主动门极进行控制，二是对监测设备进行诊断。主动门极控制的执行依赖

于其操作状态与条件，其原理是主动地为 IGBT 的“开关程序”提供最佳的实时
控制方案，实质是 IGBT 分层调节原理的具体体现，即将开、关两个阶段的栅极
调节分开，从而将多次切换造成的不利影响降到最低。当前，已有研究表明，智
能门极驱动技术能够实现对功率半导体设备的实时检测。该技术既能保证电机控

制装置的安全性，又能充分利用功率半导体的作用。

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