Zaujímavosti

História automobilov a ich značiek, úpravy, technické poradenstvo a niečo pre fanúšikov kvalitnej fotografie.

Autožurnál

Št 22.5.2014 / TI, fg

Nové polovodiče pomôžu znížiť spotrebu hybridov. Vyvíja ich Toyota a Denso

Toyota v spolupráci so spoločnosťou Denso vyvinula výkonový polovodič z karbidu kremíka (SiC), ktorý budú využívať jednotky riadenia energie (PCU). Nový polovodič má prispieť k zníženiu energetických nárokov hybridných vozidiel.

Toyota chce pomocou výkonových polovodičov SiC znížiť spotrebu hybridných modelov o desať percent (podľa testovacieho cyklu JC08 predpísaného japonským Ministerstvom pôdy, infraštruktúry a dopravy, LMIT). V porovnaní so súčasnými jednotkami riadenia výkonu na báze výkonových polovodičov z čistého kremíka budú nové jednotky PCU o 80 percent menšie.

Výkonové polovodiče z karbidu kremíka vykazujú pri spínaní a rozpínaní nízke straty energie, čo umožňuje účinný prietok elektrického prúdu aj pri vyšších kmitočtoch. Zároveň je možné zmenšiť rozmery cievky a kondenzátora, ktoré predstavujú približne 40 percent celkovej veľkosti PCU.

299 2024049 ow 8 kia ceed kia best moment autozurnal.com 480x300px

Jednotky riadenia energie zohrávajú dôležitú úlohu v rámci konštrukcie hybridných automobilov i ďalších modelov s elektrickým pohonným ústrojenstvom: zabezpečujú prenos elektriny medzi akumulátorom a elektromotorom, čím umožňujú regulovať rýchlosť vozidla a zároveň prenášajú do akumulátora elektrinu získavanú pri spomaľovaní.

Jednotky PCU však dnes zodpovedajú za zhruba štvrtinu celkových elektrických strát v pohone hybridných vozidiel, čo odhadom predstavuje 20 percent celkových strát spájaných so samotnými výkonovými polovodičmi. Kľúčovou cestou k zlepšeniu spotreby paliva je preto zvýšenie účinnosti výkonových polovodičov, predovšetkým znížením ich odporu voči prechádzajúcemu prúdu. Už od uvedenia svojho hybridného modelu Prius v roku 1997 sa Toyota venuje internému vývoju výkonových polovodičov a znižovaniu spotreby paliva hybridnej sústavy pohonu.

20140520_01_S

Sériovo vyrábaná jednotka riadenia energie s polovodičmi z čistého kremíka (vľavo) a prototyp novej jednotky, vybavenej polovodičmi z karbidu kremíka.

Karbid kremíka vykazuje vyššiu účinnosť než samotný kremík. Preto Toyota a Denso už v 80. rokoch minulého storočia spustili základný výskum v tejto oblasti. V roku 2007 sa zapojila i automobilka Toyota v záujme spoločného vývoja polovodičov na báze SiC pre praktické využitie. Výkonové polovodiče pochádzajúce z tohto spoločného vývoja už Toyota inštalovala do jednotiek PCU prototypových hybridných vozidiel, pričom prvé testovacie jazdy na špeciálnych okruhoch potvrdili zníženie spotreby o viac než 5 percent (podľa testovacieho cyklu JC08).

V decembri minulého roka Toyota vo svojom závode Hirose otvorila špeciálne čisté výrobné priestory vyhradené na vývoj polovodičov na báze karbidu kremíka. Závod Hirose sa zameriava na výskum, vývoj a výrobu zariadení, ako napr. elektronických regulačných prvkov a polovodičov.

Podľa Toyoty sú výkonové polovodiče spolu s vylepšenými spaľovacími motormi a aerodynamikou, kľúčovou technológiou pre znižovanie spotreby paliva v hybridných automobiloch.