Toyota met au point Un semiconducteur de puissance en carbure de silicium

Un nouveau semiconducteur de puissance en carbure de silicium, mis au point par Toyota - Vaucresson, le 26 mai 2014

Toyota Motor Corporation, en partenariat avec Denso Corporation (Denso) et Toyota Central R&D Labs., Inc. (Toyota CRDL), a mis au point un semiconducteur de puissance en carbure de silicium (SiC) destiné à l’électronique de puissance de ses véhicules hybrides. L’entreprise commencera à tester des véhicules ainsi équipés sur les routes japonaises sous un an au plus tard.

Grâce à ces semiconducteurs en SiC, Toyota espère abaisser de 10 % la consommation d’essence de ses hybrides (selon le cycle d'essais japonais JC08 établi par le Ministère japonais de l'Aménagement du Territoire, des Transports et du Tourisme) et réduire de 80 % la taille de l’électronique de puissance par rapport aux systèmes actuels, dotés de semiconducteurs exclusivement constitués de silicium. Dans la mesure où les semiconducteurs SiC perdent peu de puissance à la mise sous tension/hors tension, ils permettent une circulation optimale du courant, même à haute fréquence. C’est ce qui permet de diminuer la taille de la bobine et du condensateur, lesquels représentent environ 40 % du volume de l’électronique de puissance.

Cette dernière joue un rôle important chez les hybrides et les véhicules à motorisation électrique en général : elle envoie l’électricité de la batterie au moteur électrique afin de gérer la vitesse du véhicule et, en sens inverse, renvoie à la batterie l’électricité produite à la décélération, afin qu’elle y soit stockée. Cependant, chez les hybrides, l’électronique de puissance est responsable d’environ 25 % de toutes les pertes électriques, dont 20 % seraient directement liés – selon les estimations – aux seuls semiconducteurs de puissance. Pour améliorer la consommation d’essence, il est donc primordial d’augmenter leur rendement, notamment en diminuant la résistance rencontrée par le courant. Depuis le lancement de la Prius hybride essence/électricité en 1997, Toyota s’efforce de développer en interne des semiconducteurs de puissance et d’améliorer la consommation de carburant de ses hybrides.

Le rendement du carbure de silicium étant supérieur à celui du silicium lui-même, Toyota CRDL et Denso ont débuté les recherches dans les années 1980, rejoints à partir de 2007 par Toyota pour développer ensemble des semiconducteurs SiC destinés aux applications pratiques. Toyota les a ensuite installés dans l’électronique de puissance d’hybrides prototypes, dont les essais routiers sur circuits privés ont confirmé une baisse de consommation de plus de 5 %.

En décembre 2013, Toyota a construit une salle blanche dédiée au développement des semiconducteurs SiC dans son usine de Hirose – site de R&D et de production de composants électroniques tels que les modules de commande et les semiconducteurs.

Parallèlement à l’amélioration des performances moteur et aérodynamiques, Toyota considère ces semiconducteurs à haut rendement comme un atout technologique essentiel pour abaisser la consommation des véhicules hybrides et électriques. L’entreprise compte d’ailleurs accélérer ses efforts de développement pour exploiter dès que possible ces semiconducteurs de puissance SiC.

Toyota a exposé cette technologie au salon professionnel Automotive Engineering 2014, qui s’est tenu du 21 au 23 mai au centre des congrès Pacifico Yokohama, dans la ville de Yokohama au Japon.

Source : Information Presse Toyota (R.P.2014-52)