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05-17
近年来随着油价的飙升以及国家对车辆油耗水平的监管日益严格，混合动力汽车因其优异的燃油经济性而蓬勃发展。
安全环保性能被业界视为新能源汽车的发展方向之一。
在混合动力汽车的研发过程中，各大汽车厂商不断对电池、整车重量、控制策略等方面进行改进和优化，以进一步降低油耗。
丰田汽车公司近日与电装公司和丰田中央研究所有限公司合作，开发出采用SiC材料的新型动力控制芯片，为降低混合动力汽车的燃油消耗提供了新途径。
这款SiC材料的功率半导体芯片预计将用于混合动力汽车的动力控制单元（以下简称“PCU”），并于明年内开始在公共道路上进行行驶实验。
未来的目标是与目前的硅功率半导体芯片相比，混合动力汽车的油耗再降低10%，并将PCU的尺寸缩小五分之一。
更低的油耗意味着更长的续航里程，这对于混合动力汽车来说非常重要。
为什么新材料的电源控制芯片会给开发者设定如此雄心勃勃的目标？要知道，整车油耗降低10%可不是一个小数字。
如此艰巨的任务，仅仅通过更换材料就能完成吗？要解决这个问题，就得从PCU入手。
● 什么是PCU？ PCU在混合动力和其他车辆的电能利用中发挥着非常重要的作用。
例如，行驶时通过电力供应控制车速，减速时利用电力给电池充电。
形象地说，它的功能类似于我们日常家用电脑中使用的CPU。
车辆的动力系统完全由它“调度”。
它将告诉电力系统何时做什么。
另外，PCU约占混合动力汽车功率损耗的四分之一，其中大部分源自功率半导体，因此整个混合动力汽车功率损耗的约20%是由于功率半导体造成的。
因此，提高功率半导体的效率，即降低电流流动时的电阻，是降低燃料消耗的关键技术之一。
自2017年推出第一代普锐斯以来，丰田一直在进行功率半导体的自主开发，并致力于降低混合动力汽车的油耗。
结果就是本文的主角SiC材料的功率半导体功率控制芯片。
● SiC材料功率半导体功率控制芯片的应用效果 SiC是硅和碳的化合物。
它比传统半导体材料硅更有可能提高传导效率。
丰田公司从20世纪80年代起就对其进行了相关研究。
，并于2016年进行了实用技术开发。
最近，丰田汽车公司为混合动力汽车原型车配备了配备SiC功率半导体（二极管和晶体管）芯片的PCU，并在号称全球最严格的JC08燃油模式下对车辆进行了燃油测试。
最终在测试跑道上进行的行驶实验证实，搭载SiC功率半导体芯片PCU的混合动力汽车可降低油耗5%以上。
温馨提示：JC08是日本提出并于2019年10月全面实施的油耗测试模式，被誉为全球最严格的燃油模式。
说严格主要是因为测试中模拟的测试环境更接近我们平时行驶的实际环境，测试结果更接近用户实际使用的油耗。
这个油耗结果往往高于其他一些测试油耗标准。
原因很简单。
，因为我们日常的驾驶并不总是一帆风顺的。
因此，该测试环境下的油耗结果更有说服力。
此外，今年12月，丰田汽车公司还在日本广濑工厂建造了用于SiC专用半导体开发的洁净室，该工厂开发和生产电子控制装置和半导体，努力降低混合动力汽车的燃油消耗车辆减少 10%。
除了上面介绍的节省燃料的优点外，SiC功率半导体还具有电流流动时电阻小、电流接通和关断（电流切换）时损耗小的特点，即使在高频下也可以使电流有效流动。
通过充分发挥这一性能，可以缩小占据PCU体积约40%的线圈和电容器的尺寸。
未来的目标是将 PCU 的尺寸比当前尺寸缩小五分之一。
尺寸和重量的减小客观上符合当今电子产品的总体发展趋势。
从早期的“老大哥”到如今的智能手机都是如此；从老式笔记本电脑到今天的“超级本”。
这一变化对于降低能耗也有一定的效果。
总结：目前，各大汽车厂商都在尝试通过不同的方法来降低混合动力汽车的油耗，提高其续航里程。
丰田通过提高功率半导体效率来降低混合动力汽车油耗的做法无疑为人们提供了一条新途径。
但设计的最终目的是走向应用、造福大众。
能否达到预期目标还有待时间检验。
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