油耗再降5% 豐田開發(fā)新材料控制芯片

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購置稅優(yōu)惠 經(jīng)銷商報(bào)價(jià) 車主點(diǎn)評(2條)

近年來，隨著油價(jià)飆升和國家對整車油耗水平的規(guī)定日益嚴(yán)格，混合動力汽車蓬勃發(fā)展，因其優(yōu)異的燃油經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)異的環(huán)保性能被業(yè)界視為新能源汽車的發(fā)展方向之一。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、整車重量、控制策略等方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，進(jìn)一步降低其油耗。近日，豐田汽車公司與電裝股份有限公司、豐田中央研究院有限公司合作，開發(fā)了一種采用SiC材料的新型動力控制芯片，為降低混合動力汽車的油耗提供了一條新途徑。

這款SiC功率半導(dǎo)體芯片有望用于混合動力汽車的功率控制單元，并于明年開始在公共道路上進(jìn)行駕駛實(shí)驗(yàn)。未來的目標(biāo)是，與目前的硅功率半導(dǎo)體芯片相比，混合動力汽車的油耗再降低10%，PCU的體積再降低五分之一。更低的油耗意味著更長的續(xù)航里程，這對混合動力汽車來說非常重要。

為什么一款新材料的功率控制芯片讓開發(fā)者有如此遠(yuǎn)大的目標(biāo)？知道車輛油耗降低10%不是一個(gè)小數(shù)目。僅僅靠換材料真的能完成這么艱巨的任務(wù)嗎？要解決這個(gè)問題，我們必須從PCU開始。

●什么是PCU？

PCU在混合動力汽車的電能利用中起著非常重要的作用，比如在行駛時(shí)通過電源控制車速，在減速時(shí)給電池充電。說白了，它的功能類似于我們通常在家用電腦中使用的CPU，整車動力系統(tǒng)完全由它“調(diào)度”，它會告訴動力系統(tǒng)什么時(shí)候該做什么。

此外，PCU約占混合動力汽車功率損耗的四分之一，大部分來自功率半導(dǎo)體，因此整個(gè)混合動力汽車約20%的功率損耗是由功率半導(dǎo)體引起的。因此，提高功率半導(dǎo)體的效率，即降低電流流動時(shí)的電阻，是降低油耗的關(guān)鍵技術(shù)之一。自1997年第一代普銳斯（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）上市以來，豐田一直在進(jìn)行功率半導(dǎo)體的自主開發(fā)，致力于降低混合動力汽車的油耗。結(jié)果就是我們文章的主角SiC功率半導(dǎo)體功率控制芯片。

SiC功率半導(dǎo)體功率控制芯片的應(yīng)用效果

SiC是硅和碳的化合物，在性能上比傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料硅更有可能提高導(dǎo)電效率。豐田從20世紀(jì)（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）80年代開始對其進(jìn)行相關(guān)研究，2021年開發(fā)出實(shí)用技術(shù)。近日，豐田汽車公司為PCU混動車試駕車配備了SiC功率半導(dǎo)體芯片，并在被稱為全球最嚴(yán)苛的JC08燃油模式下對車輛的燃油進(jìn)行了測試。最后，在測試現(xiàn)場的駕駛實(shí)驗(yàn)證實(shí)，搭載SiC功率半導(dǎo)體芯片PCU的混合動力汽車油耗可降低5%以上。

提示:

JC08是日本于2021年10月提出并于2021年10月全面實(shí)施的油耗測試車型，被譽(yù)為全球最嚴(yán)苛的燃油車型。嚴(yán)格來說，主要是因?yàn)闇y試中模擬的測試環(huán)境更接近實(shí)際駕駛環(huán)境，測試結(jié)果更接近用戶使用的實(shí)際油耗。該油耗結(jié)果通常高于其他測試油耗標(biāo)準(zhǔn)。原因很簡單，因?yàn)槲覀冮_車并不總是順暢。所以這個(gè)測試環(huán)境下的油耗結(jié)果更有說服力。

此外，2021年12月，豐田汽車公司還在日本廣瀨工廠建設(shè)了一個(gè)開發(fā)SiC專用半導(dǎo)體的潔凈室，該工廠開發(fā)生產(chǎn)電子控制器件和半導(dǎo)體，并努力將混合動力汽車的油耗降低10%。

除了上述省油的優(yōu)點(diǎn)外，SiC功率半導(dǎo)體還具有電流流動時(shí)電阻大、電流通斷時(shí)損耗小的特點(diǎn)，即使使用高頻也能使電流高效流動。通過充分發(fā)揮這一性能，可以減少約占PCU體積40%的線圈和電容的體積，其未來的目標(biāo)是將PCU的體積比目前減少五分之一。體積縮小、重量減輕，客觀上順應(yīng)了當(dāng)今電子產(chǎn)品的總體發(fā)展趨勢。比如早期的“老大哥”到如今的智能手機(jī)；從老式筆記本電腦到今天的超極本都是如此。這種變化對降低能耗也有一定的作用。

編輯摘要:

目前，各大汽車廠商都在嘗試通過不同的方法來降低混合動力汽車的油耗，提高續(xù)航里程。豐田通過提高功率半導(dǎo)體的效率來降低混合動力汽車油耗的做法，無疑為人們提供了一條新的道路。然而，設(shè)計(jì)的最終目的是應(yīng)用它，造福公眾。能否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)還有待觀察。不過，無論能不能達(dá)到降消費(fèi)10%的預(yù)期，對于很多汽車用戶來說，降消費(fèi)1%是一件好事。畢竟誰不想花更少的錢走得更遠(yuǎn)呢？