在混合動(dòng)力汽車的發(fā)展過(guò)程中，各大汽車廠商不斷對(duì)電池、車重、控制策略等方面進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，使其油耗進(jìn)一步降低。日前豐田汽車公司與電裝株式會(huì)社、豐田中央研究所株式會(huì)社合作，利用SiC材料開(kāi)發(fā)出的新型動(dòng)力控制芯片又為降低混合動(dòng)力汽車油耗提供了一條新途徑。

這種SiC材料功率半導(dǎo)體芯片預(yù)計(jì)將用于混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力控制單元(下稱“PCU”)上，今后一年之內(nèi)將會(huì)在公共道路上開(kāi)始進(jìn)行行駛實(shí)驗(yàn)。未來(lái)的目標(biāo)是與現(xiàn)在的硅材料功率半導(dǎo)體芯片相比，將混合動(dòng)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(zhǎng)的續(xù)航里程，這點(diǎn)對(duì)混合動(dòng)力汽車是非常重要的。

PCU在混合動(dòng)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(shí)通過(guò)電力供給對(duì)車速進(jìn)行控制，同時(shí)在減速時(shí)利用電力向電池充電等。形象的說(shuō)其作用類似我們平時(shí)家用電腦所使用的CPU，整車動(dòng)力系統(tǒng)完全由它來(lái)“調(diào)兵遣將”，它會(huì)告訴動(dòng)力系統(tǒng)什么時(shí)候該做些什么。

另外，PCU占據(jù)了混合動(dòng)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(dǎo)體，所以整個(gè)混合動(dòng)力汽車電力損失的約20%是由于功率半導(dǎo)體造成的。因此，提高功率半導(dǎo)體的效率，即減少電流流動(dòng)時(shí)的電阻，是降低油耗的關(guān)鍵技術(shù)之一。從1997年第一代普銳斯上市時(shí)起，豐田一直在開(kāi)展功率半導(dǎo)體的自主開(kāi)發(fā)工作，致力于降低混合動(dòng)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(dǎo)體動(dòng)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(dǎo)體材料硅更有可能提高傳導(dǎo)效率，豐田自從20世紀(jì)80年代起，就對(duì)其開(kāi)展相關(guān)研究，并于2007年開(kāi)展面向?qū)嵱没募夹g(shù)開(kāi)發(fā)。最近，豐田汽車公司將裝有SiC功率半導(dǎo)體(二極管和晶體管)芯片的PCU配備到混合動(dòng)力汽車的試制車上，并在號(hào)稱世界上最嚴(yán)格的 JC08燃油模式下對(duì)車輛進(jìn)行燃油測(cè)試。最終在試車場(chǎng)進(jìn)行的行駛實(shí)驗(yàn)確認(rèn)裝有SiC功率半導(dǎo)體芯片PCU的混合動(dòng)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(dǎo)體等的日本廣瀨工廠內(nèi)部，建設(shè)了用于開(kāi)發(fā)SiC專用半導(dǎo)體的潔凈室，力爭(zhēng)將混合動(dòng)力汽車的油耗降低10%。