豐田認(rèn)真推進(jìn)SiC功率半導(dǎo)體，設(shè)置專門生產(chǎn)線并做實(shí)車試驗(yàn)【2】

2014年06月24日08:15 來源：人民網(wǎng)

豐田一直在致力于諸如最近將現(xiàn)有硅功率半導(dǎo)體的損耗降低到了第一代“普銳斯”所配備產(chǎn)品的1/4等的。

原標(biāo)題：豐田認(rèn)真推進(jìn)SiC功率半導(dǎo)體，設(shè)置專門生產(chǎn)線并做實(shí)車試驗(yàn)

由豐田與電裝、豐田中央研究所共同開發(fā)（a、b）。在廣瀨工廠設(shè)置了專用生產(chǎn)線（c）。已開始將SiC功率半導(dǎo)體配備在實(shí)車上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（d）。（圖和照片均來源于豐田）

2013年12月，豐田在其電子設(shè)備與半導(dǎo)體核心開發(fā)基地——廣瀨工廠（愛知縣豐田市）內(nèi)新設(shè)了SiC專用潔凈車間。還參加了技術(shù)研究聯(lián)盟“新一代功率電子研究開發(fā)機(jī)構(gòu)”（FUPET）受日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）委托的SiC開發(fā)項(xiàng)目。將通過自行開發(fā)和生產(chǎn)，積累與SiC半導(dǎo)體相關(guān)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。豐田將與電裝等企業(yè)共享經(jīng)驗(yàn)，以早日使SiC半導(dǎo)體實(shí)用化，并促使量產(chǎn)瓶頸——成本大幅降低。

損耗只有硅半導(dǎo)體的1/10

功率半導(dǎo)體是混合動力車的核心元件。由于該元件用來處理馬達(dá)的驅(qū)動能量與制動時的再生能量，因此其損耗與車輛的燃效直接相關(guān)。SiC功率半導(dǎo)體的損耗只有現(xiàn)有硅產(chǎn)品的約1/10。

而且，使用SiC功率半導(dǎo)體，還可以將PCU內(nèi)的升壓電路與DC-AC逆變器的線圈及電容器小型化（圖2）。這是因?yàn)镾iC功率半導(dǎo)體可使開關(guān)頻率提高到硅產(chǎn)品的10倍即100kHz。結(jié)果可使PCU的體積縮小到硅產(chǎn)品的1/5。同時還有助于降低成本。

圖2 通過提高頻率，使線圈和電容器的尺寸縮小

上面為配備功率半導(dǎo)體的PCU（動力控制單元）的電路構(gòu)成。將電壓由200V提高至650V的升壓電路和DC-AC逆變器均使用線圈及電容器，這些線圈和電容器占據(jù)了很大體積。改用SiC功率半導(dǎo)體之后，如下面的圖所示，可以提高開關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)線圈和電容器的小型化。（該圖來源于豐田）

但現(xiàn)狀是SiC功率半導(dǎo)體的成本比硅產(chǎn)品“高出一位數(shù)”（第3電子開發(fā)部部屬主任擔(dān)當(dāng)部長濱田公守），會導(dǎo)致成本大幅上升，因?yàn)樵诨旌蟿恿︓囀褂玫陌雽?dǎo)體中，功率半導(dǎo)體的用量最大（圖3）。豐田期望讓半導(dǎo)體行業(yè)參與SiC產(chǎn)品化進(jìn)程，來獲得SiC晶圓的量產(chǎn)效果。