丰田用SiC开发出高效率功率半导体

丰田汽车公司与电装株式会社、丰田中央研究所株式会社合作，利用新材料SiC开发出了一种功率半导体。这种SiC功率半导体预计将用于控制混合动力车等的电动机驱动力的动力控制单元上，今后1年之内将会在公共道路上开始进行行驶实验。

未来的目标是与现在的硅材料功率半导体相比，将HEV的油耗降低10％，并将PCU的体积减小1/5。

PCU在HEV等车辆的电能利用中发挥着非常重要的作用，如在行驶时通过向电动机供给电池的电力来对车速进行控制，同时在减速时利用电力向电池充电等。

另一方面，PCU占据了HEV的电力损失的大约1/4，而其中大部分源自功率半导体，所以整个HEV车辆电力损失的约20％是由于功率半导体造成的。因此，提高功率半导体的效率，即减少电流流动时的电阻，是降低油耗的关键技术之一。从1997年第一代普锐斯上市时起，丰田一直在开展功率半导体的自主开发工作，致力于降低HEV的油耗。

SiC是一种比硅更有可能提高效率的半导体材料，丰田集团自从20世纪80年代起，就由丰田中研、电装开展基础研究，从2007年开始，丰田也加入到其中，共同开展面向实用化的技术开发。最近，丰田将使用了三家公司共同开发的SiC功率半导体（二极管和晶体管）的PCU配备到HEV的试制车上，并在试车场中进行的行驶实验中确认油耗能够降低5％*2以上。

此外，2013年12月，丰田还在研发并生产电子控制装置及半导体等的日本广濑工厂内部，建设了用于开发SiC专用半导体的洁净室。

今后，丰田将进一步提高效率，力争将HEV的油耗降低10％。此外，SiC功率半导体具有电流流动时的电阻以及电流开闭时（电流切换）的损失较小的特点，即使进行高频化也可以使电流高效地流动。通过充分发挥这种性能，可以减小占据了PCU体积大约40％的线圈、电容器的体积，未来的目标是将PCU的体积比目前缩小1/5。

丰田在降低HEV等电动车辆的油耗方面，除了对发动机以及空气动力性能等进行改善之外，还将提高功率半导体的效率定位为一项重要技术，今后，为尽早实现SiC功率半导体的实用化，将继续加大开发力度。