综述：用于交通电气化的功率半导体的热建模与管理：综述

《World Electric Vehicle Journal》：Thermal Modelling and Management of Power Semiconductors for Transportation Electrification: A Review

　　

摘要

交通系统的电气化推动了牵引逆变器、车载充电器和航空推进系统向更高功率密度的发展，这主要得益于宽带隙器件的应用。然而，随着封装级冷却技术接近其极限，这些系统产生的热量逐渐增加，导致功率半导体芯片上的热量密度也越来越高。结温成为了这一过程中的瓶颈：它限制了器件的最大工作功率，并且通过热循环作用影响模块内部的连接部件，进而决定了器件的可靠性和使用寿命。因此，管理结温需要一个综合性的流程体系，该体系涵盖产生热量的器件损耗、预测结温的模型、模型所需的输入参数、用于散热的冷却系统以及用于控制结温变化的机制。本文梳理了这一过程中的热量传输机制，按照方法类别对各个环节进行了分类，并针对现有方法的局限性进行了对比分析。虽然每个环节中的具体方法已经相对成熟，但不同环节之间的协同性和针对实际应用场景的验证工作仍然不足。其中存在的突出问题包括：驱动循环验证的缺乏、电热模型与老化模型之间的耦合性较弱，以及冷却系统和控制系统缺乏协同设计。这些问题亟需成为未来研究的重点。