混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車(chē):驅動(dòng)IC挑戰高性能

　　摘要：本文探討了混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車(chē)的電子難點(diǎn)及部分解決方案。

　　市場(chǎng)：增速減緩，混合動(dòng)力車(chē)是近期重點(diǎn)

　　2009年我國明確新能源汽車(chē)發(fā)展規劃后，新能源汽車(chē)產(chǎn)量出現井噴式增長(cháng)。然而由于成本較高、技術(shù)不成熟以及配套設施不完善等因素的影響，近幾年中國新能源汽車(chē)發(fā)展增速減緩。據賽迪顧問(wèn)基礎電子產(chǎn)業(yè)研究中心行業(yè)電子事業(yè)部高級分析師陳偉稱(chēng)，2011年中國新能源汽車(chē)產(chǎn)量為0.84萬(wàn)輛，增速從2010年的35.8%下降至16.5%。

　　不過(guò)，自我國發(fā)展規劃明確后，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)一直是各界關(guān)注的焦點(diǎn)。各大企業(yè)紛紛投入到新能源汽車(chē)的研發(fā)和生產(chǎn)當中。政府政策的引導和支持對新能源汽車(chē)在公共交通領(lǐng)域的興起起到了顯著(zhù)的助推作用。“十城千輛”等項目促進(jìn)了各地方新能源大巴車(chē)、公務(wù)用車(chē)等的發(fā)展。公共交通用新能源汽車(chē)對電池和電機的需求壓力較小，對行車(chē)速度要求不高，同時(shí)節油較為明顯，因此適合在新能源汽車(chē)發(fā)展初期大量應用。

　　由于具備技術(shù)比較成熟，成本增加較小等優(yōu)勢，混合動(dòng)力汽車(chē)將成為近期產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)。而國內的純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在除電池方面具備自己的優(yōu)勢以外，其他技術(shù)仍與國外差距較大，加上價(jià)格過(guò)高和基礎設施不完善等原因，產(chǎn)業(yè)化速度相對較慢。

　　英飛凌科技(中國)有限公司汽車(chē)電子市場(chǎng)總監杜曦也同樣認為，一些關(guān)鍵技術(shù)特別是電池技術(shù)的制約，使純電動(dòng)車(chē)迄今仍停留在主要以示范運行為主和極小批量銷(xiāo)售為主的階段。另一方面，混合動(dòng)力車(chē)卻皆入佳境，越來(lái)越多的車(chē)企已經(jīng)進(jìn)入或將要有能力進(jìn)入量產(chǎn)階段。相應的在中國，示范運行和政府公務(wù)車(chē)采購將會(huì )是純電動(dòng)車(chē)的消費主力。在混合動(dòng)力技術(shù)方面，國內車(chē)廠(chǎng)將會(huì )在激烈的市場(chǎng)競爭中直接遭遇成熟的國外量產(chǎn)車(chē)型，挑戰很大。增程式混合動(dòng)力具備純電驅動(dòng)的特征，同時(shí)又配備了增程器以解決電池續駛里程不足的問(wèn)題，所以其作為一種銜接性的技術(shù)，也有望得到迅速的發(fā)展。

        技術(shù)：HEV/EV需要解決價(jià)值成本問(wèn)題

　　國際整流器公司(IR)汽車(chē)產(chǎn)品業(yè)務(wù)部副總裁兼總經(jīng)理Henning Hauenstein指出，從世界范圍來(lái)看，在過(guò)去這些年里，我們都目睹了眾多新型和極具吸引力的混合動(dòng)力汽車(chē)的快速發(fā)展。幾乎每個(gè)OEM廠(chǎng)商在其產(chǎn)品組合中都有一種型號或者宣布過(guò)面向混合動(dòng)力及純電動(dòng)汽車(chē)而即將推出的型號。所以，盡管與通常的內燃機動(dòng)力汽車(chē)相比，目前街面上只有一小部分的汽車(chē)是電動(dòng)車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)，但混合動(dòng)力汽車(chē)理念已成為我們工作的重心，并且確實(shí)非常成功。由此，我們相信在不遠的將來(lái)，汽車(chē)OEM(制造廠(chǎng))和系統廠(chǎng)商將會(huì )花費大部分精力來(lái)解決價(jià)值成本的難題。


   　

　　雖然混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)可以消耗較少燃料，但從前期付出金錢(qián)的回報來(lái)看，相關(guān)的額外成本還不夠合理。這也很可能是電動(dòng)汽車(chē)要取得廣泛市場(chǎng)成功的主要障礙。而可承受的經(jīng)濟型電動(dòng)汽車(chē)通常要從電子元器件開(kāi)始，這些器件適用于大功率應用，如電機逆變器和DC-DC轉換器中DC-AC電池充電器。

　　實(shí)際上，用于新能源汽車(chē)的有大量模擬IC，賽迪陳偉舉例說(shuō)，如電源管理IC、AD/DA轉換器、RF IC、各種開(kāi)關(guān)電路、模擬接口IC等。與此同時(shí)，汽車(chē)半導體產(chǎn)品大范圍的應用為模擬IC的銷(xiāo)售提供了空間，也因此保證了模擬IC占據汽車(chē)用IC的最大市場(chǎng)份額。

　　英飛凌的杜曦認為，新能源汽車(chē)的主要核心電子電氣模塊包括：電機驅動(dòng)、電池管理、DC/DC、車(chē)載充電器以及整車(chē)控制器。MCU(單片機)幾乎為每個(gè)模塊所需，主要以32位單片機為主。最重要的半導體器件當屬用于電機驅動(dòng)的IGBT模塊，其核心芯片的薄片技術(shù)是效率提升的關(guān)鍵，合理的散熱結構對于汽車(chē)應用來(lái)說(shuō)也至關(guān)重要。電池管理應用中，集精確電池電壓測量和均衡控制功能于一體的高集成解決方案是主要發(fā)展方向。針對DC/DC和車(chē)載充電器，除了基于超級結技術(shù)的MOSFET，高速I(mǎi)GBT也在迅猛發(fā)展，日益成為重要的功率器件。整車(chē)控制器中，除32位單片機以外，也常會(huì )用到一些智能的低邊或者高邊開(kāi)關(guān)。

　　安全、電池管理、高效是熱點(diǎn)

　　盡管模擬IC的應用眾多，但在筆者所訪(fǎng)問(wèn)的多家海外企業(yè)來(lái)看，安全和電池管理、高效半導體等是研發(fā)的熱點(diǎn)。

　　Maxim Integrated負責電池管理方案的管理總監Naveed Majid說(shuō)道，為鼓勵更多的消費者購買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)或混合電動(dòng)汽車(chē)，有兩大挑戰亟待解決。第一個(gè)挑戰是汽車(chē)制造商需要向消費者證明HEV/EV能夠滿(mǎn)足最高等級的安全標準;另一個(gè)挑戰是汽車(chē)制造商和電池生產(chǎn)商需降低鋰電池的系統成本，因此需要先進(jìn)的電池管理系統(BMS)。

　　“目前，客戶(hù)都在尋求適用于電源管理的更高效半導體、更先進(jìn)的封裝技術(shù)，”IR汽車(chē)產(chǎn)品業(yè)務(wù)部副總裁兼總經(jīng)理Henning Hauenstein說(shuō)，“這樣可以允許更小型的系統適用于更高的功率密度、以及更強的魯棒性，可為電子傳動(dòng)系提供長(cháng)期的可靠性、還有最終的可升級性、靈活性和標準化，以解決那些通常很獨特、在低容量混合系統出現的高成本問(wèn)題。”