新能源車上的SiC半導體技術

前言

說實話，現在的很多新能源車都走到了技術的瓶頸，如何進一步提升車輛的經濟性成為工程師們撓頭的問題，不過前不久一些日系企業(yè)發(fā)布的技術似乎又讓我們看到了新的曙光，這就是應用于新能源汽車的SiC(碳化硅)半導體及其零部件。

什么是碳化硅?這類材料的優(yōu)勢在哪里?

咱們常用的半導體材料，尤其是各種電子產品中的處理器、存儲器等芯片，通常都是基于硅晶體(單晶硅或多晶硅)制造出來的。而實際上還有一類半導體是基于化合物晶體制造的，SiC(碳化硅)半導體就是其中之一。

由于相比硅基半導體在材料特性上有所差異，SiC(碳化硅)半導體具備比硅基半導體更好的高頻、大功率、高輻射性能，也讓前者如今多用在航天等高技術領域。而隨著此項材料技術的普及，電力機車、混合動力汽車等使用大功率半導體部件的交通工具也開始應用。

應用1：豐田、電裝合作的混動部件——功率控制單元(PCU)

豐田中央研發(fā)實驗室(CRDL)和著名零部件廠商電裝從1980年代就開始合作開發(fā)碳化硅半導體材料，而5月中旬它們正式發(fā)布了基于碳化硅半導體材料的零部件，應用于新能源車型的功率控制單元(PCU)。由于功率控制單元擔負著轉換能量的任務(包括我們比較熟悉的逆變器)，所以會有不小的能量損耗——PCU通常會有25%也就是四分之一的能量在轉換中損失掉了，其中80%來自半導體部件。

新的SiC(碳化硅)半導體器件大大降低了由于半導體器件造成的能量損失，預計新技術成熟并應用后，可以降低10%的總能量損耗，也就是說對于混合動力車型，可以節(jié)省10%的燃油，這在現有技術框架下還是相當可觀的進步。

應用2：基于SiC半導體、與電動機整合為一體的逆變器

這項技術的開發(fā)商我們并不陌生，來自于日本電器制造巨頭三菱電器。由于碳化硅半導體零部件更為緊湊，以它開發(fā)的逆變器尺寸也更小，所以與電動機能很好整合到一起。除開逆變器尺寸更小之外，還簡化了逆變器到電動機的連接電路，同時系統(tǒng)的散熱設計也更簡單，可謂一舉多得。

小結：實際上新能源汽車的發(fā)展受到基礎技術的制約很大，類似碳化硅半導體部件的應用已經能夠提升車輛的性能——雖然距離裝備量產車型還有距離。而如果能在電池等環(huán)節(jié)實現突破，那將是革命性的進步，電動車的普及才不是一句口號。我們也會關注這些汽車基礎技術的最新進展，為大家?guī)碜钚碌钠嚰夹g資訊。