油耗再降5% 豐田開發新材料控制芯片

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近年來，隨著油價飆升和國家對整車油耗水平的規定日益嚴格，混合動力汽車蓬勃發展，因其優異的燃油經濟性和優異的環保性能被業界視為新能源汽車的發展方向之一。在混合動力汽車的發展過程中，各大汽車廠商不斷對電池、整車重量、控制策略等方面進行改進和優化，進一步降低其油耗。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行駕駛實驗。未來的目標是，與目前的硅功率半導體芯片相比，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者有如此遠大的目標？知道車輛油耗降低10%不是一個小數目。僅僅靠換材料真的能完成這么艱巨的任務嗎？要解決這個問題，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，比如在行駛時通過電源控制車速，在減速時給電池充電。說白了，它的功能類似于我們通常在家用電腦中使用的CPU，整車動力系統完全由它“調度”，它會告訴動力系統什么時候該做什么。

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體，因此整個混合動力汽車約20%的功率損耗是由功率半導體引起的。因此，提高功率半導體的效率，即降低電流流動時的電阻，是降低油耗的關鍵技術之一。自1997年第一代普銳斯（查成交價|參配|優惠政策）上市以來，豐田一直在進行功率半導體的自主開發，致力于降低混合動力汽車的油耗。結果就是我們文章的主角SiC功率半導體功率控制芯片。

SiC功率半導體功率控制芯片的應用效果

SiC是硅和碳的化合物，在性能上比傳統半導體材料硅更有可能提高導電效率。豐田從20世紀（查成交價|參配|優惠政策）80年代開始對其進行相關研究，2021年開發出實用技術。近日，豐田汽車公司為PCU混動車試駕車配備了SiC功率半導體芯片，并在被稱為全球最嚴苛的JC08燃油模式下對車輛的燃油進行了測試。最后，在測試現場的駕駛實驗證實，搭載SiC功率半導體芯片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月全面實施的油耗測試車型，被譽為全球最嚴苛的燃油車型。嚴格來說，主要是因為測試中模擬的測試環境更接近實際駕駛環境，測試結果更接近用戶使用的實際油耗。該油耗結果通常高于其他測試油耗標準。原因很簡單，因為我們開車并不總是順暢。所以這個測試環境下的油耗結果更有說服力。

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

除了上述省油的優點外，SiC功率半導體還具有電流流動時電阻大、電流通斷時損耗小的特點，即使使用高頻也能使電流高效流動。通過充分發揮這一性能，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，客觀上順應了當今電子產品的總體發展趨勢。比如早期的“老大哥”到如今的智能手機；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，提高續航里程。豐田通過提高功率半導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，設計的最終目的是應用它，造福公眾。能否達到預期目標還有待觀察。不過，無論能不能達到降消費10%的預期，對于很多汽車用戶來說，降消費1%是一件好事。畢竟誰不想花更少的錢走得更遠呢？