丰田开发出高效率功率半导体 混合动力车油耗降低10%

第一电动网 综合报道

丰田汽车公司(下称“丰田”)与电装株式会社(下称“电装”)、丰田中央研究所株式会社(下称“丰田中研”)合作,利用新材料SiC开发出了一种功率半导体。这种SiC功率半导体预计将用于控制混合动力车(下称“HEV”)等的电动机驱动力的动力控制单元(下称“PCU”)上,今后1年之内将会在公共道路上开始进行行驶实验。

未来的目标是与现在的硅材料功率半导体相比,将HEV的油耗降低10%,并将PCU的体积减小1/5。

PCU在HEV等车辆的电能利用中发挥着非常重要的作用,如在行驶时通过向电动机供给电池的电力来对车速进行控制,同时在减速时利用电力向电池充电等。

另一方面,PCU占据了HEV的电力损失的大约1/4,而其中大部分源自功率半导体,所以整个HEV车辆电力损失的约20%是由于功率半导体造成的。因此,提高功率半导体的效率,即减少电流流动时的电阻,是降低油耗的关键技术之一。从1997年第一代普锐斯上市时起,丰田一直在开展功率半导体的自主开发工作,致力于降低HEV的油耗。

丰田凯美瑞

SiC是一种比硅更有可能提高效率的半导体材料,丰田集团自从20世纪80年代起,就由丰田中研、电装开展基础研究,从2007年开始,丰田也加入到其中,共同开展面向实用化的技术开发。最近,丰田将使用了三家公司共同开发的SiC功率半导体(二极管和晶体管)的PCU配备到HEV的试制车上,并在试车场中进行的行驶实验中确认油耗能够降低5%*2以上。

此外,2013年12月,丰田还在研发并生产电子控制装置及半导体等的日本广濑工厂内部,建设了用于开发SiC专用半导体的洁净室。

今后,丰田将进一步提高效率,力争将HEV的油耗降低10%。此外,SiC功率半导体具有电流流动时的电阻以及电流开闭时(电流切换)的损失较小的特点,即使进行高频化也可以使电流高效地流动。通过充分发挥这种性能,可以减小占据了PCU体积大约40%的线圈、电容器的体积,未来的目标是将PCU的体积比目前缩小1/5。

丰田在降低HEV等电动车辆的油耗方面,除了对发动机以及空气动力性能等进行改善之外,还将提高功率半导体的效率定位为一项重要技术,今后,为尽早实现SiC功率半导体的实用化,将继续加大开发力度。

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