混合動力/電動汽車:驅(qū)動IC挑戰(zhàn)高性能

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

　　市場：增速減緩，混合動力車是近期重點(diǎn)

　　2009年我國明確新能源汽車發(fā)展規(guī)劃后，新能源汽車產(chǎn)量出現(xiàn)井噴式增長。然而由于成本較高、技術(shù)不成熟以及配套設(shè)施不完善等因素的影響，近幾年中國新能源汽車發(fā)展增速減緩。據(jù)賽迪顧問基礎(chǔ)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，2011年中國新能源汽車產(chǎn)量為0.84萬輛，增速從2010年的35.8%下降至16.5%。

　　不過，自我國發(fā)展規(guī)劃明確后，新能源汽車產(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的研發(fā)和生產(chǎn)當(dāng)中。政府政策的引導(dǎo)和支持對新能源汽車在公共交通領(lǐng)域的興起起到了顯著的助推作用。“十城千輛”等項目促進(jìn)了各地方新能源大巴車、公務(wù)用車等的發(fā)展。公共交通用新能源汽車對電池和電機(jī)的需求壓力較小，對行車速度要求不高，同時節(jié)油較為明顯，因此適合在新能源汽車發(fā)展初期大量應(yīng)用。

　　由于具備技術(shù)比較成熟，成本增加較小等優(yōu)勢，混合動力汽車將成為近期產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)。而國內(nèi)的純電動汽車產(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，加上價格過高和基礎(chǔ)設(shè)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)有限公司汽車電子市場總監(jiān)杜曦也同樣認(rèn)為，一些關(guān)鍵技術(shù)特別是電池技術(shù)的制約，使純電動車迄今仍停留在主要以示范運(yùn)行為主和極小批量銷售為主的階段。另一方面，混合動力車卻皆入佳境，越來越多的車企已經(jīng)進(jìn)入或?qū)⒁心芰M(jìn)入量產(chǎn)階段。相應(yīng)的在中國，示范運(yùn)行和政府公務(wù)車采購將會是純電動車的消費(fèi)主力。在混合動力技術(shù)方面，國內(nèi)車廠將會在激烈的市場競爭中直接遭遇成熟的國外量產(chǎn)車型，挑戰(zhàn)很大。增程式混合動力具備純電驅(qū)動的特征，同時又配備了增程器以解決電池續(xù)駛里程不足的問題，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需要解決價值成本問題

　　國際整流器公司(IR)汽車產(chǎn)品業(yè)務(wù)部副總裁兼總經(jīng)理Henning Hauenstein指出，從世界范圍來看，在過去這些年里，我們都目睹了眾多新型和極具吸引力的混合動力汽車的快速發(fā)展。幾乎每個OEM廠商在其產(chǎn)品組合中都有一種型號或者宣布過面向混合動力及純電動汽車而即將推出的型號。所以，盡管與通常的內(nèi)燃機(jī)動力汽車相比，目前街面上只有一小部分的汽車是電動車或混合動力汽車，但混合動力汽車?yán)砟钜殉蔀槲覀児ぷ鞯闹匦模⑶掖_實非常成功。由此，我們相信在不遠(yuǎn)的將來，汽車OEM(制造廠)和系統(tǒng)廠商將會花費(fèi)大部分精力來解決價值成本的難題。


   　

　　雖然混合動力和純電動汽車可以消耗較少燃料，但從前期付出金錢的回報來看，相關(guān)的額外成本還不夠合理。這也很可能是電動汽車要取得廣泛市場成功的主要障礙。而可承受的經(jīng)濟(jì)型電動汽車通常要從電子元器件開始，這些器件適用于大功率應(yīng)用，如電機(jī)逆變器和DC-DC轉(zhuǎn)換器中DC-AC電池充電器。

　　實際上，用于新能源汽車的有大量模擬IC，賽迪陳偉舉例說，如電源管理IC、AD/DA轉(zhuǎn)換器、RF IC、各種開關(guān)電路、模擬接口IC等。與此同時，汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品大范圍的應(yīng)用為模擬IC的銷售提供了空間，也因此保證了模擬IC占據(jù)汽車用IC的最大市場份額。

　　英飛凌的杜曦認(rèn)為，新能源汽車的主要核心電子電氣模塊包括：電機(jī)驅(qū)動、電池管理、DC/DC、車載充電器以及整車控制器。MCU(單片機(jī))幾乎為每個模塊所需，主要以32位單片機(jī)為主。最重要的半導(dǎo)體器件當(dāng)屬用于電機(jī)驅(qū)動的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(jié)構(gòu)對于汽車應(yīng)用來說也至關(guān)重要。電池管理應(yīng)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和車載充電器，除了基于超級結(jié)技術(shù)的MOSFET，高速IGBT也在迅猛發(fā)展，日益成為重要的功率器件。整車控制器中，除32位單片機(jī)以外，也常會用到一些智能的低邊或者高邊開關(guān)。

　　安全、電池管理、高效是熱點(diǎn)

　　盡管模擬IC的應(yīng)用眾多，但在筆者所訪問的多家海外企業(yè)來看，安全和電池管理、高效半導(dǎo)體等是研發(fā)的熱點(diǎn)。

　　Maxim Integrated負(fù)責(zé)電池管理方案的管理總監(jiān)Naveed Majid說道，為鼓勵更多的消費(fèi)者購買電動汽車或混合電動汽車，有兩大挑戰(zhàn)亟待解決。第一個挑戰(zhàn)是汽車制造商需要向消費(fèi)者證明HEV/EV能夠滿足最高等級的安全標(biāo)準(zhǔn);另一個挑戰(zhàn)是汽車制造商和電池生產(chǎn)商需降低鋰電池的系統(tǒng)成本，因此需要先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)(BMS)。

　　“目前，客戶都在尋求適用于電源管理的更高效半導(dǎo)體、更先進(jìn)的封裝技術(shù)，”IR汽車產(chǎn)品業(yè)務(wù)部副總裁兼總經(jīng)理Henning Hauenstein說，“這樣可以允許更小型的系統(tǒng)適用于更高的功率密度、以及更強(qiáng)的魯棒性，可為電子傳動系提供長期的可靠性、還有最終的可升級性、靈活性和標(biāo)準(zhǔn)化，以解決那些通常很獨(dú)特、在低容量混合系統(tǒng)出現(xiàn)的高成本問題。”