電裝開始批量生產搭載了SiC（碳化硅）功率半導體的新一代升壓功率模塊。該模塊首先用于今年12月9日在日本正式發(fā)售的燃料電池電池車Mirai車型。

至此，電裝與豐田的SiC功率模塊的應用歷經HEV、燃料電池巴士和燃料電池乘用車。

SiC在Mirai燃料電池車中的作用

新Mirai的新一代固態(tài)燃料電池核心組件Toyota FC Stack搭配了使用多個SiC功率半導體的FC升壓變換器。升壓變換器的作用是輸出高于輸入電壓的電壓。

據(jù)電裝的測算，與采用Si基功率半導體的產品相比，搭載了SiC功率半導體（含二極管和晶體管）的新型升壓功率模塊體積縮小了約30%，損耗降低了約70%，在實現(xiàn)功率模塊小型化的同時提升了車輛的燃油效率。

豐田稱，通過在FC升壓變壓器中使用SiC半導體，采用鋰離子低壓蓄電池等方式，降低系統(tǒng)能耗損失。同時，在提升FC電堆性能的基礎上，通過采用觸媒活性再生控制技術，提升發(fā)電效率。從而豐田實現(xiàn)了新Mirai WLTC工況最高續(xù)航里程約850km，較上一代車型提升約30%。

電裝首次將SiC晶體管和二極管同時用于汽車

豐田認為，影響混合動力車燃效的各因素中，大約20％的電力損耗是功率半導體造成的。因此，功率半導體的高效率化是提高燃效的關鍵技術之一。自主開發(fā)功率半導體，提高車輛的效率，非常必要。

與傳統(tǒng)的硅（Si）相比，SiC是一種在高溫，高頻和高壓環(huán)境下具有卓越性能的半導體材料。因此，不少車企為了顯著減少系統(tǒng)的損耗，縮減尺寸，減輕重量，并加速電氣化，選擇或考慮在關鍵設備中采用SiC。

電裝在2014年實現(xiàn)了將SiC晶體管應用到音響上，2018年實現(xiàn)了SiC二極管的車載化應用，被采用到了豐田燃料電池大巴(TOYOTA SORA)上。

如今，電裝已開發(fā)出新的車載SiC晶體管，從此可以將SiC晶體管和二極管同時用于汽車上。其全新開發(fā)的SiC MOSFET采用了電裝特有的溝槽柵極構型，可以在富于挑戰(zhàn)性的車載環(huán)境中實現(xiàn)高可靠性和高性能。根據(jù)Research and Markets的一份報告，電裝在溝槽SiC MOSFET的專利競賽保有領先優(yōu)勢。

豐田與電裝的半導體合作歷程

豐田和體系內供應商電裝在半導體技術方面一直有著深度的合作。

從1980年代起，豐田旗下的豐田中央研究所就開始和電裝共同推進SiC的研究，豐田從2007年開始參與到開發(fā)中。

2013年12月，豐田在廣瀨工廠建立了一個專門用于SiC半導體開發(fā)的生產設施，例如專用于SiC的潔凈室等。

2014年及以后，豐田汽車在普銳斯和凱美瑞混動車的PCU中安裝了共同開發(fā)的SiC功率半導體，并進行重復駕駛測試和公路測試。在測試路線上進行的試駕確認燃油效率提高超過5％。

凱美瑞HEV試制車的PCU內，升壓轉換器及用于控制電動機的逆變器中都使用了SiC功率半導體(晶體管、二極管)。

自2015年1月9日起，在作為豐田市內的公交線路上正式運營的燃料電池巴士（FC巴士）上，控制燃料電池堆電壓的FC升壓轉換器采用了SiC二極管。通過巴士的實際運營收集行駛數(shù)據(jù)，來驗證新材料的燃油經濟性提升效果。2018年，豐田在其SORA燃料電池公共汽車中使用了車載SiC二極管。

今年4月，電裝和豐田合資成立MIRISE，進行下一代先進車載半導體的研究和開發(fā)。MIRISE將結合豐田在整車和電裝在零部件的經驗，致力于三個技術領域：功率電子、傳感器、SoC。

合資公司的成立標志著豐田決定將主要電子元件業(yè)務整合到電裝。例如生產方面，于2020年4月1日把豐田廣瀨工廠內的電子元件生產全部轉讓給到電裝。開發(fā)方面，豐田同樣計劃將圖紙和開發(fā)設備等轉移到電裝，完成整合。

豐田與電裝就半導體研發(fā)和生產的從合作到整合，進一步凸顯出他們對車載半導體的重視。

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