在美國能源部路線圖的支持下，電動汽車的驅(qū)動功率正在加倍提升，未來電力牽引驅(qū)動系統(tǒng)能夠處理高達100 kW的峰值功率；電動汽車功率密度將從2020年的13.4 kW /升提高到2025年的100 kW /升。

電動汽車功率密度的增加必然要求改進熱管理系統(tǒng)，而且必須在不增加車輛重量的情況下完成高效散熱設(shè)計，因為增加重量往往會縮短行駛里程。要滿足超大功率驅(qū)動系統(tǒng)的熱管理，除了采用傳統(tǒng)的熱管，水冷和風(fēng)扇等散熱手段外，還需要更先進的熱管理手段。

美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）與合作伙伴Momentive Quartz Technologies、漢高（Henkel）、Indiana IC和杜邦等正致力于將熱解石墨芯（TPG）用于SiC功率模塊，以改善絕緣金屬基板的導(dǎo)熱性。

采用這項技術(shù)的基板重量將可減少30%，得益于TPG導(dǎo)熱石墨芯，系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)幾乎增加了一倍。借助新技術(shù)，電動車SiC電源模塊的功率可以增加15％或更多。

ORNL與合作伙伴在2019年取得的技術(shù)成果：帶TPG核心的IMS（IMSwTPG）

為了證明這種技術(shù)的強大之處，ORNL小組用一個普通的半橋SiC MOSFET逆變器裸片構(gòu)建了一個測試平臺（上圖）。在這種設(shè)計中，Momentive 公司的TPG芯直接放置于SiC裸片的下方。通過這種設(shè)計，廢熱通過TPG芯快速往遠端擴散，并傳導(dǎo)到漢高提供的導(dǎo)熱介電層（dielectric film）。TPG一方面降低了銅基板的熱阻，另外其提供的快速熱擴散還增加了導(dǎo)熱介電層的有效接觸面積，從而提高了系統(tǒng)導(dǎo)熱性。

根據(jù)ORNL小組的建模，熱分析顯示TPG芯基板結(jié)溫顯著降低，在穩(wěn)態(tài)和循環(huán)狀態(tài)下，其溫度都降低11°C。因此，在與標準絕緣金屬基板相同的溫度下，SiC功率模塊可以增加15％的功率。

DBC/IMS/IMSwTPG基板的熱分析對比（來源：ORNL）

關(guān)于TPG

熱解石墨（TPG）是高純度碳氫化合物在超過2000°C的溫度下，經(jīng)化學(xué)氣相沉積(CVD)生產(chǎn)的具有較高結(jié)晶取向的熱解碳，其面內(nèi)導(dǎo)熱率可高達1650W/mK，是銅的四倍，而重量卻比鋁輕，是一種高性能導(dǎo)熱材料。通過在特殊的熱解石墨外包覆金屬結(jié)構(gòu)或陶瓷外殼，可以設(shè)計出具有高導(dǎo)熱性的復(fù)合材料。

典型散熱器材料導(dǎo)熱率比對（來源：Momentive）