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北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发了一种新型的逆变器装置，体积更小，重量更轻，效率更高，这将提高混合动力和电动汽车的燃油效率和行驶里程。
电动和混合动力汽车依靠逆变器来确保在车辆运行过程中有足够的电力从电池传输到电机。传统的逆变器依赖于由半导体材料硅制成的元件。
现在，NC状态下未来的可再生电能分配和管理（FREEDM）系统中心的研究人员使用了由宽带隙半导体材料碳化硅（SIC）的架子组成的现成部件开发了逆变器 - 具有前途的结果。
“我们的碳化硅原型逆变器可以将99％的能量转移到电动机，比正常情况下的最佳硅基逆变器高出大约2％，”IQBAL Husain，ABB卓越的电脑工程教授（NC状态）Freedm Centre主任。
Husain说:“同样重要的是，碳化硅逆变器可以比硅逆变器更小、更轻，从而进一步提高电动汽车的续航里程。”Husain是两篇相关论文的合著者。“我们在逆变器组件方面取得的新进展应该能让我们把逆变器做得更小。”
范围是一个重要问题，因为所谓的“范围焦虑”是限制公众接受电动汽车的主要因素。人们担心他们将无法远行旅行，或者他们会被粘在路边。
The new SiC-based inverter is able to convey 12.1 kilowatts of power per liter (kW/L) – close to the U.S. Department of Energy’s goal of developing inverters that can achieve 13.4 kW/L by 2020. By way of comparison, a 2010 electric vehicle could achieve only 4.1 kW/L.
“常规的，基于硅的逆变器可能自2010自2010年以来可能得到改善，但它们仍然在12.1 kW / l附近，”Husain说。
新型SiC材料的功率密度使得工程师能够制造出更小、更轻的逆变器及其组件，如电容器和电感。
Husain说:“但是，坦率地说，我们相当肯定我们可以进一步改进我们已经展示的原型机的能量密度。”
这是因为新的逆变器原型是用现成的SiC组件制造的——FREEDM研究人员最近制作了新的超高密度SiC功率组件，他们预计一旦将其整合到下一代逆变器中，将使他们更接近DOE的13.4 kW/L目标。
更重要的是，新的功率元件的设计在散热方面比以前的版本更有效。这可以创造风冷逆变器，消除对笨重的(和沉重的)液体冷却系统的需要。
“我们预测，我们可以使用新的模块进行高达35千瓦的空气冷却逆变器，用于摩托车，混合动力车辆和踏板车，”Husain说。“即使在更强大的车辆中使用液体冷却系统，它也会提高能量密度。”
目前的SIC逆变器原型设计为高达55千瓦 - 您在混合动力车辆中看到的电源。研究人员现在正在将其扩展到100kW - 类似于您在全电动车辆中所看到的内容 - 使用搁板的组件。而且它们也在开发逆变器的过程中，这些逆变器利用它们在现场开发的新的超高密度SIC电源组件。
一篇关于这种新型逆变器的论文，“使用SiC功率模块的平面化高功率密度EV/HEV牵引驱动的设计方法”，将于9月18日至22日在密尔沃基举行的IEEE能源转换大会和博览会(ECCE)上发表。该论文的主要作者是北卡罗来纳州立大学的博士生德鲁博·拉赫曼(Dhrubo Rahman)。该论文由北卡罗来纳州立大学的博士生Adam Morgan、Xu Yang和Rui Gao共同撰写;北卡罗来纳州立大学电气与计算机工程系研究教授于文松(Wensong Yu)和道格拉斯·霍普金斯(Douglas Hopkins);和侯赛因。
一篇关于新型超高密度SiC功率组件的论文《在总线模块上开发超高密度功率芯片》也将在ECCE上发表。本文主要作者是杨旭。该论文由Yu、Husain和Hopkins以及北卡罗来纳州Edward P. Fitts工业和系统工程系的研究教授Harvey West共同撰写。
该研究是在Poweramerica Institute的支持下完成的，该倡议是在NC州的公私研究举措，并由Doe的能效和可再生能源办公室资助奖项De-EE0006521。国家科学基金会工程研究中心Freedm旨在促进新可再生电能技术的开发和实施。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
“使用SIC电源模块的平坦化高功率密度EV / HEV牵引驱动的设计方法”
作者：Dhrubo Rahman，Adam J. Morgan，Yang Xu，Rui Gao，Wensong Yu，Douglas C. Hopkins和Iqbal Husain，北卡罗来纳州立大学
提出了：2016年9月18日至22日IEEE能源转换大会和博览会，密尔沃基
抽象的：本文提供了一种用于EV / HEV牵引驱动应用的高功率密度逆变器的整体系统级设计方法。引导系统设计以容纳现成的架空电源模块，以确保正确的电气，热和机械性能。已经使用了双向交织的DC-DC升压结构和三相电压源逆变器（VSI），主要注重无源部件的尺寸，重量和损耗。堆叠的层方法已用于唯一的基于PCB的母线，超低型材栅极驱动器和控制器板。该整体设计方法导致高度紧凑的牵引驱动逆变器，功率密度为12.1kW / L，与市售的最先进的电力转换器系统相比具有较低的体积和重量。
“在总线（PCOB）模块上的超高密度功率芯片的开发”
作者：杨旭，伊克巴尔侯赛因，哈维西部，五思宇和道格拉斯霍普金斯，北卡罗来纳州立大学
提出了：2016年9月18日至22日IEEE能源转换大会和博览会，密尔沃基
抽象的:传统的电源模块使用金属包覆陶瓷(如DBC或DBA)连接到底板，从而创建一个高热阻路径，以及引入大量电感并限制热管理为单面冷却的线连接。本文介绍了一种通过集成电源互连结构减少寄生电感的总线上电源芯片(PCoB)电源模块方法。PCoB通过将电源芯片直接连接到母线上，将散热器和母线集成为一体，并使用介质流体(如空气)进行电气隔离，从而实现热性能的最大化。这种新的电源模块拓扑结构具有所有平面互连和双面风冷。通过对额定1200V、100A单开关PCoB设计的综合电气和多物理模拟和热测试，进行了性能评估。包括制造和装配过程。所开发的双侧风冷模块，热阻为0.5℃/w，功率回路寄生电感为8nH。
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