豐田用SiC開發出高效率功率半導體
2014-05-24 15:19:53 本站原創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，利用新材料SiC開發出了一種功率半導體。這種SiC功率半導體預計將用于控制混合動力車等的電動機驅動力的動力控制單元上，今后1年之內將會在公共道路上開始進行行駛實驗。
未來的目標是與現在的硅材料功率半導體相比，將HEV的油耗降低10％，并將PCU的體積減小1/5。
PCU在HEV等車輛的電能利用中發揮著非常重要的作用，如在行駛時通過向電動機供給電池的電力來對車速進行控制，同時在減速時利用電力向電池充電等。
另一方面，PCU占據了HEV的電力損失的大約1/4，而其中大部分源自功率半導體，所以整個HEV車輛電力損失的約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工作，致力于降低HEV的油耗。
SiC是一種比硅更有可能提高效率的半導體材料，豐田集團自從20世紀80年代起，就由豐田中研、電裝開展基礎研究，從2007年開始，豐田也加入到其中，共同開展面向實用化的技術開發。最近，豐田將使用了三家公司共同開發的SiC功率半導體（二極管和晶體管）的PCU配備到HEV的試制車上，并在試車場中進行的行駛實驗中確認油耗能夠降低5％*2以上。
此外，2013年12月，豐田還在研發并生產電子控制裝置及半導體等的日本廣瀨工廠內部，建設了用于開發SiC專用半導體的潔凈室。
今后，豐田將進一步提高效率，力爭將HEV的油耗降低10％。此外，SiC功率半導體具有電流流動時的電阻以及電流開閉時（電流切換）的損失較小的特點，即使進行高頻化也可以使電流高效地流動。通過充分發揮這種性能，可以減小占據了PCU體積大約40％的線圈、電容器的體積，未來的目標是將PCU的體積比目前縮小1/5。
豐田在降低HEV等電動車輛的油耗方面，除了對發動機以及空氣動力性能等進行改善之外，還將提高功率半導體的效率定位為一項重要技術，今后，為盡早實現SiC功率半導體的實用化，將繼續加大開發力度。
