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细节处着手 丰田降低PCU电能解决方案

    [XCAR 科技 原创]

    新能源汽车离我们越来越近,无论是电动车还是混合动力车,都需要搭载一种控制器-PCU,作用是控制电流强度,实现对车辆的控制,而PCU自身的耗电量却占车辆电力损耗的20%,如何降低这一损耗?丰田近日给出了解决方案。

SIC

SIC搭载SiC(碳化硅)功率半导体的凯美瑞混合动力试验车。

    在纯电动及混合动力车型中,PCU控制着车辆行驶时的电动机的电流供给,实现车辆前进、加速、倒退,包括减速时利用回收的电能向电池充电,可以说在系统中发挥着重要作用。但是,PCU中所使用的Si(硅基)功率半导体的电力损耗却占车辆电力损耗的20%左右。因此,如何提高功率半导体的效率,即如何减少电流通过时的电阻,对提升纯电动车的续行里程或混合动力车型的燃油经济性至关重要。

SIC

    我们对比了一下不同用途的半导体在混合动力车型中,所配备的半导体的所占比例,从按面积计算的使用量来看,雷克萨斯LS600h和丰田普锐斯的功率半导体均占到总用途的1/4的比例,可见PCU用功率半导体的用电量有多高。

SIC

SIC

SIC可见在凯美瑞混合动力试验车中,PCU的体积有所减少。

    在此次开发的Camry混合动力试验车的PCU内,升压转换器及用于控制电动机的逆变器中都使用了SiC(碳化硅)功率半导体(晶体管、二极管)。丰田将通过公路行驶试验,在不同的行驶速度、行驶状态(高速公路行驶、市内道路行驶、拥堵等)、室外气温等行驶条件下,获取PCU内的电流及电压等数据。然后与目前使用的硅材料半导体相对比,从而验证新材料SiC(碳化硅)功率半导体所带来的节油效果。预计,可以降低5%的油耗。

SICSiC(碳化硅)功率半导体技术也将应用在正式运营的燃料电池巴士上。

    同时,自2015年1月9日起,在作为丰田市内的公交线路上正式运营的燃料电池巴士(FC巴士)上,控制燃料电池堆电压的FC升压转换器,也采用了SiC(碳化硅)二极管。通过巴士的实际运营收集行驶数据,来验证新材料的燃油经济性提升效果。

SIC搭载SiC(碳化硅)功率半导体技术的PCU控制器。

    丰田认为,为了提高HEV等使用电能的车辆燃油经济性,除了需要改善发动机及空气动力性能以外,提高功率半导体的效率也是极为重要的。为了推动新材料SiC(碳化硅)功率半导体尽早得到实际应用,丰田计划将实际行驶的数据运用到到下一步研发工作中。

    编辑点评:如今的汽车工业不仅向着低能耗的方向发展,也在为如何提高汽车续航里程而努力,丰田在此项技术中,无外乎又寻找到一条可行之路。如果SiC(碳化硅)能够成功得到应用,其意义堪比电子产品中单核CPU到4核CPU的进化,可成为新能源汽车快速普及的催化剂。

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