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你了解SiC是如何改變傳統(tǒng)的燃油車的嗎

454398 ? 來(lái)源:羅姆半導(dǎo)體社區(qū) ? 作者:羅姆半導(dǎo)體社區(qū) ? 2022-12-09 17:55 ? 次閱讀

來(lái)源:羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

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

EV的工作原理

首先來(lái)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(chǔ)充電電量用的電池

?控制來(lái)自電池的電力并將其輸送至電機(jī)逆變器

?將接收到的電力轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的電機(jī)

傳統(tǒng)的汽車大多數(shù)配備發(fā)動(dòng)機(jī),利用燃燒燃料產(chǎn)生的能量來(lái)行駛。而EV則使用電力和電機(jī)來(lái)代替發(fā)動(dòng)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(gè)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(gè)網(wǎng)站自行計(jì)算的數(shù)據(jù)。

※1:電耗是表示電池每千瓦時(shí)(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(gòu)置稅、汽車重量稅、汽車稅三種稅金,而如果買EV(電動(dòng)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(gòu)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(guó)、法國(guó)、中國(guó)都在努力全國(guó)推廣EV,都推出了各種相應(yīng)的制度。比如,截至2016年,中國(guó)新能源車(NEV)的銷售量達(dá)到33.6萬(wàn)臺(tái),根據(jù)車型可以從中央財(cái)政獲得2.5萬(wàn)~30萬(wàn)元(40萬(wàn)~500萬(wàn)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(duì)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(wèn)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(chǎng)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(wèn)題,但如果是長(zhǎng)途駕駛,則需要注意避免電池電量耗盡問(wèn)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(jì)有限。特別是在日本,普及率尚低,這種問(wèn)題可能尤為顯著。但是,在美國(guó)等國(guó)家,隨著EV的普及,車型也隨之豐富起來(lái)。

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(dòng)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(shí)地球環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)受到越來(lái)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(shí)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(shí),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(shí)期,使用EV的蓄電池可以驅(qū)動(dòng)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(lái)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(dòng)力來(lái)源。EV使用電機(jī),而燃油車則使用發(fā)動(dòng)機(jī)。

此外,EV在運(yùn)行成本方面的優(yōu)勢(shì)也很明顯,比如燃料成本和稅收較低等。而且,不會(huì)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(guò),續(xù)航里程長(zhǎng)、車型多則是燃油車的優(yōu)勢(shì)。

與混合動(dòng)力車(HV)和插電式混合動(dòng)力車(PHEV)的區(qū)別

融合了EV和燃油車的“長(zhǎng)處”的是混合動(dòng)力車(HV)和插電式混合動(dòng)力車(以下簡(jiǎn)稱“PHEV”,Plug-in Hybrid Electric Vehicle的縮寫)。

與EV僅靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)相比,HV和PHEV采用的是發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)制。因此,也可以稱之為“消除不充電而長(zhǎng)距離行駛時(shí)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(dòng)機(jī)和電機(jī)的汽車。雖然其工作機(jī)制因車型而異,不過(guò)主要是啟動(dòng)時(shí)~中高速時(shí)使用電機(jī),中高速~高速時(shí)使用發(fā)動(dòng)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(zhǎng)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(dòng)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(lái)更加普及,需要解決如何有效使用電力的問(wèn)題。

解決該問(wèn)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(shí),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(shí)產(chǎn)生的功率損耗,可有效地將電力轉(zhuǎn)換為動(dòng)力,故可延長(zhǎng)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(dòng)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(huì)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(dòng)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(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)了SiC肖特基勢(shì)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

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