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新能源汽车的七大领域新技术(一):低燃耗与小型轻量化

导读: 不久前“人与车科技展2014”展会上获得了汽车行业技术人员的密切关注。此次展会上,低燃耗、小型轻量化、削减成本、自动驾驶、新材料、新接合技术、新开发工具这七个领域都涌现出了值得关注的技术。本文结合图片向大家介绍这些新技术。

  在2014年5月21~23日举办的“人与车科技展2014”(太平洋横滨国际会展中心)上,为了在激烈的全球竞争中取胜而开发的最新技术齐聚一堂,获得了汽车行业技术人员的密切关注。此次展会上,低燃耗、小型轻量化、削减成本、自动驾驶、新材料、新接合技术、新开发工具这七个领域都涌现出了值得关注的技术。本文结合图片向大家介绍这些新技术。

  低燃耗:丰田的SiC功率半导体,欲将燃效提高10%

  在本次展会上,参观者络绎不绝、最受关注的当属丰田展出的碳化硅(SiC)功率半导体。功率半导体是动力控制单元(PCU)的核心部件,PCU的作用是控制混合动力车(HEV)等的驱动马达的电流。采用SiC制作功率半导体可以降低电力损耗,大大缩小PCU的体积并大幅提高燃效。丰田共制作了两种SiC功率半导体,分别是控制电流开关的晶体管和控制电流单向流动(整流)的二极管。

  左为晶体管,右为二极管。在丰田汽车自己的生产线上制造。

  SiC功率半导体由丰田汽车、电装、丰田中央研究所合作开发。丰田汽车在公司内设置了SiC专用的清洁车间。除了晶圆是从外部彩后而来,其他基本都由丰田完成。

  使用SiC功率半导体可保持相同性能,使PCU的体积缩小到1/5左右。

  开发的目标是替代目前的Si(硅)功率半导体,使燃效提高10%,并且使PCU的体积缩小到原来的1/5。力争在2020年左右,使配备SiC半导体的PCU投入实用。对于成本问题,丰田的解说员表示,“SiC功率半导体的成本虽高,但我们更重视能降低燃耗的优点,所以采用,希望在其他地方削减成本”。

  低燃耗:三菱电机展出业内最小的EV驱动系统,采用SiC功率半导体

  三菱电机开发出了采用SiC功率半导体、从而缩小了体积的纯电动汽车(EV)驱动系统“EV Motor Drive System”。逆变器的功率模块采用了SiC功率半导体。与使用Si功率半导体的现有系统相比,体积缩小了一半。

  SiC功率半导体除了能降低损失以外,还有助于实现逆变器的小型化,因为与Si功率半导体相比,采用SiC功率半导体能够缩小电路内电容器和线圈的体积。Si晶体管在关闭后无法立即断电,在一段时间内会持续通电(尾电流),但SiC晶体管不存在尾电流。因为没有尾电流,所以与Si相比,SiC晶体管能够实现约10倍的高频驱动(高速开关)。实现高频驱动后就可以减少一个周期的开关存储的电量,也就能减小电容器的大小。

  业界最小的EV驱动系统。

  逆变器嵌入马达的机壳内部,实现了一体化。这样不仅简化了布线和接线,还使马达与逆变器的冷却器合二为一,从而简化了水冷配管。

  三菱电机的目标是2023年使这种驱动系统投入实用。希望通过SiC功率半导体普及产生的量产效应,再加上小型化与一体化,逐步压缩成本。

  小型与轻量化:比玻璃轻40%,丰田自动织机实现车顶树脂化

  使汽车车顶整体实现树脂化——丰田自动织机展出了由丰田普锐斯的聚碳酸酯(PC)双色成型车顶进化而来的,集成了太阳能电池、摄像头等众多装置的“多功能树脂车顶”。与车顶一体化的装置包括摄像头(前视摄像头与后视摄像头)、天线(鲨鱼鳍天线)、刹车灯(高位刹车灯)、太阳能电池。嵌入太阳能电池时,与使用玻璃覆盖相比,新树脂车顶的重量可减轻40%。而且,树脂的形状自由度高,可以轻而易举地实现玻璃难以制成的形状。因为没有分割线(部件的接合面),树脂还具有外观品质好的优势。

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