在混合動力汽車的發(fā)展過程中，各大汽車廠商不斷對電池、車重、控制策略等方面進行改進優(yōu)化，使其油耗進一步降低。日前豐田汽車公司與電裝株式會社、豐田中央研究所株式會社合作，利用SiC材料開發(fā)出的新型動力控制芯片又為降低混合動力汽車油耗提供了一條新途徑。
這種SiC材料功率半導體芯片預計將用于混合動力汽車的動力控制單元(下稱“PCU”)上，今后一年之內(nèi)將會在公共道路上開始進行行駛實驗。未來的目標是與現(xiàn)在的硅材料功率半導體芯片相比，將混合動力汽車的油耗再降低10%，并將PCU的體積減小五分之一。更低的油耗意味著更長的續(xù)航里程，這點對混合動力汽車是非常重要的。
PCU在混合動力等車輛的電能利用中發(fā)揮著非常重要的作用，如在行駛時通過電力供給對車速進行控制，同時在減速時利用電力向電池充電等。形象的說其作用類似我們平時家用電腦所使用的CPU，整車動力系統(tǒng)完全由它來“調(diào)兵遣將”，它會告訴動力系統(tǒng)什么時候該做些什么。
另外，PCU占據(jù)了混合動力汽車電力損失的大約四分之一，而其中大部分源自功率半導體，所以整個混合動力汽車電力損失的約20%是由于功率半導體造成的。因此，提高功率半導體的效率，即減少電流流動時的電阻，是降低油耗的關鍵技術之一。從1997年第一代普銳斯上市時起，豐田一直在開展功率半導體的自主開發(fā)工作，致力于降低混合動力汽車的油耗，而其成果便是我們這篇文章的主角SiC材料功率半導體動力控制芯片。
SiC是一種硅與碳的化合物，在性能上比傳統(tǒng)的半導體材料硅更有可能提高傳導效率，豐田自從20世紀80年代起，就對其開展相關研究，并于2007年開展面向實用化的技術開發(fā)。最近，豐田汽車公司將裝有SiC功率半導體(二極管和晶體管)芯片的PCU配備到混合動力汽車的試制車上，并在號稱世界上最嚴格的 JC08燃油模式下對車輛進行燃油測試。最終在試車場進行的行駛實驗確認裝有SiC功率半導體芯片PCU的混合動力汽車油耗能夠降低5%以上。
此外，2013年12月，豐田汽車公司還在研發(fā)并生產(chǎn)電子控制裝置及半導體等的日本廣瀨工廠內(nèi)部，建設了用于開發(fā)SiC專用半導體的潔凈室，力爭將混合動力汽車的油耗降低10%。
下載文檔
