[汽車之家 技術(shù)]  隨著近幾年油價飆升及國家法規(guī)對整車油耗水平的日益嚴(yán)苛，混合動力汽車可謂是風(fēng)生水起,，其因優(yōu)異的燃油經(jīng)濟(jì)性及卓越的環(huán)保性能被業(yè)內(nèi)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,、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社,、豐田中央研究所株式會社合作，利用SiC材料開發(fā)出的新型動力控制芯片又為降低混合動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)計將用于混合動力汽車的動力控制單元（下稱“PCU”）上,，今后一年之內(nèi)將會在公共道路上開始進(jìn)行行駛實驗。未來的目標(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的續(xù)航里程,，這點對混合動力汽車是非常重要的,。

　　為什么一種新材料動力控制芯片會使開發(fā)人員有如此宏偉的目標(biāo)？要知道整車油耗降低10%可不是一個小數(shù)字,，真的僅僅依靠材料的變化就能完成如此艱巨的任務(wù)么,？要解決這一疑問，我們還要先從PCU開始講起,。

● 什么是PCU

　　PCU在混合動力等車輛的電能利用中發(fā)揮著非常重要的作用,，如在行駛時通過電力供給對車速進(jìn)行控制，同時在減速時利用電力向電池充電等,。形象的說其作用類似我們平時家用電腦所使用的CPU,，整車動力系統(tǒng)完全由它來“調(diào)兵遣將”，它會告訴動力系統(tǒng)什么時候該做些什么,。

　　另外,，PCU占據(jù)了混合動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,，所以整個混合動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,，即減少電流流動時的電阻,，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起,，豐田一直在開展功率半導(dǎo)體的自主開發(fā)工作,，致力于降低混合動力汽車的油耗，而其成果便是我們這篇文章的主角SiC材料功率半導(dǎo)體動力控制芯片,。

● SiC材料功率半導(dǎo)體動力控制芯片應(yīng)用效果

　　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,，就對其開展相關(guān)研究,，并于2007年開展面向?qū)嵱没�的技術(shù)開發(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配備到混合動力汽車的試制車上,，并在號稱世界上最嚴(yán)格的JC08燃油模式下對車輛進(jìn)行燃油測試,。最終在試車場進(jìn)行的行駛實驗確認(rèn)裝有SiC功率半導(dǎo)體芯片PCU的混合動力汽車油耗能夠降低5％以上。

小貼士：

　　JC08是日本2005年10月提出并于2011年10月全面實施的油耗測試模式,，號稱世界上最嚴(yán)格的燃油模式,。說其嚴(yán)格主要是因為測試中所模擬的測試環(huán)境更接近于我們平時開車的實際環(huán)境，其測試結(jié)果更接近用戶實際使用油耗,，這種油耗結(jié)果往往比其它一些測試油耗標(biāo)準(zhǔn)要高,，原因很簡單，因為我們平時開車不會總是一帆風(fēng)順嘛,。因此在這種測試環(huán)境下的油耗結(jié)果更具說服力,。

　　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)了用于開發(fā)SiC專用半導(dǎo)體的潔凈室,，力爭將混合動力汽車的油耗降低10％,。

　　除上面所介紹的節(jié)油優(yōu)勢，SiC功率半導(dǎo)體還具有電流流動時的電阻以及電流開閉時（電流切換）損失較小的特點,，即使進(jìn)行高頻化也可以使電流高效地流動,。通過充分發(fā)揮這種性能，可以減小占據(jù)PCU體積大約40％的線圈,、電容器的體積,，其未來的目標(biāo)是將PCU的體積比目前縮小五分之一。體積上的縮減及自身重量的減輕,，都客觀遵尋了當(dāng)今電子產(chǎn)品的普遍發(fā)展趨勢,。如早期的“大哥大”到今天的智能手機(jī)；老式的手提電腦到今日的“超極本”都是如此,。而這種變化對降低能耗也有著一定程度上的作用,。

編輯總結(jié)：

　　目前各大汽車廠商都在試圖通過不同方法來降低混合動力汽車的油耗，提升續(xù)航里程,。豐田通過提高功率半導(dǎo)體的效率降低混合動力汽車油耗的做法無疑又為人們提供了一條新途徑,。不過設(shè)計的最終目的是走向應(yīng)用，惠及大眾,，是否能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)仍有待時間來揭曉答案,。但不管降耗10%的預(yù)期能否達(dá)成，對眾多用車一族來說,，只要降低1%都已稱得上是一件好事,，畢竟誰不愿意花更少的錢走更遠(yuǎn)的路呢,？(文/汽車之家 賈剛 圖片部分來自網(wǎng)絡(luò)）

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