你了解SiC是如何改變傳統(tǒng)的燃油車的嗎

來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

EV是Electric Vehicle的縮寫，也稱為“電動汽車”。最初是電力驅(qū)動的交通工具的總稱，但一般情況下僅指汽車。本文將通過與燃油車和混合動力車（以下簡稱“HV”，即Hybrid Vehicle的縮寫）等進(jìn)行比較來介紹EV的工作原理。

EV的工作原理

首先來介紹EV的工作原理。

EV主要有四大元素。

?將家用交流電源（AC）轉(zhuǎn)換為直流電源（DC）的車載充電器

?存儲充電電量用的電池

?控制來自電池的電力并將其輸送至電機(jī)的逆變器

?將接收到的電力轉(zhuǎn)換為動力的電機(jī)

傳統(tǒng)的汽車大多數(shù)配備發(fā)動機(jī)，利用燃燒燃料產(chǎn)生的能量來行駛。而EV則使用電力和電機(jī)來代替發(fā)動機(jī)。

EV的優(yōu)點(diǎn)有哪些？

EV的優(yōu)點(diǎn)有很多，在這里從消費(fèi)者的角度介紹其中一部分優(yōu)點(diǎn)。

1）燃料成本低

EV使用電力代替汽油。在夜間充電電費(fèi)更便宜，因此利用夜間充電可以使電費(fèi)低于燃油費(fèi)。例如，假設(shè)一個月行駛1,000km，EV與燃油車（設(shè)每升141日元）相比，可節(jié)省約7,000日元。

※ROHM參考多個網(wǎng)站自行計算的數(shù)據(jù)。

※1:電耗是表示電池每千瓦時（kWh）的“行駛距離/里程數(shù)”的指標(biāo)。

※2:電費(fèi)因簽約的電力公司而異。

2）可享受減稅和補(bǔ)貼政策（※截至2019年8月）

在日本，買車需要繳納汽車購置稅、汽車重量稅、汽車稅三種稅金，而如果買EV（電動汽車），則可享受“環(huán)保車減稅”和“綠色出行特例”相關(guān)的減稅政策，而且，還具有完善的補(bǔ)貼制度。購買EV后，只要提交規(guī)定的文件即可享受稱為“CEV（Clean Energy Vehicle，清潔能源汽車）補(bǔ)助金”的政府補(bǔ)貼。

另外，在海外，比如英國、法國、中國都在努力全國推廣EV，都推出了各種相應(yīng)的制度。比如，截至2016年，中國新能源車（NEV）的銷售量達(dá)到33.6萬臺，根據(jù)車型可以從中央財政獲得2.5萬～30萬元（40萬～500萬日元左右）的補(bǔ)貼，不僅如此，還可以享受地方政府的補(bǔ)貼制度。

3）環(huán)保

在汽車中，EV被歸類為對地球環(huán)境友好的“新一代環(huán)保汽車”之一。由于它不排放任何含有二氧化碳和大氣污染物質(zhì)的廢氣，因而有助于防止全球變暖。

EV的缺點(diǎn)有哪些？

另一方面，有些問題也是消費(fèi)者比較關(guān)注和擔(dān)心的。

１）需要充電設(shè)備

作為日常使用的汽車，要使用EV就需要確保充電設(shè)備。當(dāng)然也可以使用公共充電站，但基本上需要配備相應(yīng)的設(shè)施，以便在最常用的停車場所——家中進(jìn)行充電。

2）續(xù)航里程比燃油車短

EV的續(xù)航里程取決于所配置的電池容量。比如，有些EV的標(biāo)稱為充電一次可行駛約400km。

當(dāng)然，日常使用或一日游等程度的話，充一次電應(yīng)該沒什么問題，但如果是長途駕駛，則需要注意避免電池電量耗盡問題。

3）車型少

與燃油車相比，EV的車型較少，可選的功能和設(shè)計有限。特別是在日本，普及率尚低，這種問題可能尤為顯著。但是，在美國等國家，隨著EV的普及，車型也隨之豐富起來。

EV得以開發(fā)并普及的原因

雖然如今EV作為新一代汽車備受矚目，但最初的電動汽車原型可以追溯到19世紀(jì)30年代。燃油車誕生于1880年左右，因此實(shí)際上EV的歷史更為悠久。

EV得以真正地重新開發(fā)是在20世紀(jì)90年代，當(dāng)時地球環(huán)境問題已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注。因EV使用環(huán)保的“綠色能源”，而且在開車完成日常生活需求的同時能為環(huán)保做出貢獻(xiàn)而受到消費(fèi)者的歡迎。

另外，在發(fā)生災(zāi)難時，EV還有望作為蓄電池（電源）發(fā)揮積極作用。例如，在地震引發(fā)的停電或需要緊急搬運(yùn)等非常時期，使用EV的蓄電池可以驅(qū)動家電和醫(yī)療設(shè)備等。

EV與其他種類的汽車有什么區(qū)別？

接下來看一下與其他汽車相比之下EV的特點(diǎn)。

與燃油車的區(qū)別

EV與燃油車最大的區(qū)別是動力來源。EV使用電機(jī)，而燃油車則使用發(fā)動機(jī)。

此外，EV在運(yùn)行成本方面的優(yōu)勢也很明顯，比如燃料成本和稅收較低等。而且，不會排放CO2這一點(diǎn)也是包括燃油車在內(nèi)的其他汽車所沒有的特色。不過，續(xù)航里程長、車型多則是燃油車的優(yōu)勢。

與混合動力車（HV）和插電式混合動力車（PHEV）的區(qū)別

融合了EV和燃油車的“長處”的是混合動力車（HV）和插電式混合動力車（以下簡稱“PHEV”，Plug-in Hybrid Electric Vehicle的縮寫）。

與EV僅靠電機(jī)驅(qū)動相比，HV和PHEV采用的是發(fā)動機(jī)和電機(jī)混合驅(qū)動的工作機(jī)制。因此，也可以稱之為“消除不充電而長距離行駛時可能發(fā)生的電池耗盡、續(xù)航里程短的擔(dān)心”的汽車。

HV和PHEV之間有什么區(qū)別？

HV是配備發(fā)動機(jī)和電機(jī)的汽車。雖然其工作機(jī)制因車型而異，不過主要是啟動時～中高速時使用電機(jī)，中高速～高速時使用發(fā)動機(jī)。由于不能從外部充電，因此用“融入了部分EV元素的燃油車”這樣的表述可能更接近其特征。

PHEV不僅具有HV可從外部電源直接充電的功能，還延長了僅靠電力能夠行駛的距離。在電池滿電的情況下，靠電力行駛這一點(diǎn)與HV相同。

電動汽車的關(guān)鍵是SiC功率元器件

EV的銷量與日俱增，但要想在未來更加普及，需要解決如何有效使用電力的問題。

解決該問題的“王牌”，就是用Si（硅）和C（碳）化合后的SiC（碳化硅）制造而成的“SiC功率元器件”。

SiC功率元器件是非常適合“有效轉(zhuǎn)換功率”的電子產(chǎn)品，可用于EV的車載充電器和電池逆變器中。

SiC功率元器件的優(yōu)點(diǎn)

采用SiC功率元器件的優(yōu)點(diǎn)，主要是“高效化”和“小型化”。作為示例，下面介紹一下在EV的逆變器中配置這種元器件時，每種優(yōu)點(diǎn)是如何發(fā)揮作用的。

1）高效化：有助于改善電耗

為改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，逆變器需要頻繁地進(jìn)行功率切換。SiC功率元器件可以降低此時產(chǎn)生的功率損耗，可有效地將電力轉(zhuǎn)換為動力，故可延長相同電量的續(xù)航距離，從而可改善電耗性能。

2）小型化：有助于車體和驅(qū)動系統(tǒng)的小型化

如果提高了功率轉(zhuǎn)換效率，則所產(chǎn)生的熱量也會減少，故可大幅縮小以往所需的冷卻機(jī)構(gòu)等的尺寸，從而有望實(shí)現(xiàn)逆變器的顯著小型化，這也有助于EV驅(qū)動系統(tǒng)和車體本身的小型化。

關(guān)于ROHM

ROHM從2000年開始著手SiC功率元器件的基礎(chǔ)研究，于2010年在日本國內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)了SiC肖特基勢壘二極管（SBD）的量產(chǎn)，并于全球第一家將SiC MOSFET投入量產(chǎn)，ROHM始終在推進(jìn)領(lǐng)先行業(yè)的技術(shù)開發(fā)。

審核編輯黃昊宇