混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車:驅(qū)動(dòng)IC挑戰(zhàn)高性能

　　摘要：本文探討了混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車的電子難點(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(jí)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(duì)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(xiàng)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(duì)電池和電機(jī)的需求壓力較小，對(duì)行車速度要求不高，同時(shí)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(shì)，混合動(dòng)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(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)在除電池方面具備自己的優(yōu)勢(shì)以外，其他技術(shù)仍與國外差距較大，加上價(jià)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(duì)較慢。

　　英飛凌科技(中國)有限公司汽車電子市場(chǎng)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(dòng)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(dòng)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(huì)是純電動(dòng)車的消費(fèi)主力。在混合動(dòng)力技術(shù)方面，國內(nèi)車廠將會(huì)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)力具備純電驅(qū)動(dòng)的特征，同時(shí)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(jià)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(dòng)力汽車的快速發(fā)展。幾乎每個(gè)OEM廠商在其產(chǎn)品組合中都有一種型號(hào)或者宣布過面向混合動(dòng)力及純電動(dòng)汽車而即將推出的型號(hào)。所以，盡管與通常的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力汽車相比，目前街面上只有一小部分的汽車是電動(dòng)車或混合動(dòng)力汽車，但混合動(dòng)力汽車?yán)砟钜殉蔀槲覀児ぷ鞯闹匦?，并且確實(shí)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(huì)花費(fèi)大部分精力來解決價(jià)值成本的難題。


   　

　　雖然混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車可以消耗較少燃料，但從前期付出金錢的回報(bào)來看，相關(guān)的額外成本還不夠合理。這也很可能是電動(dòng)汽車要取得廣泛市場(chǎng)成功的主要障礙。而可承受的經(jīng)濟(jì)型電動(dòng)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(shí)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(shí)，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(chǎng)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(dòng)、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(gè)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(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(jié)構(gòu)對(duì)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(cè)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(duì)DC/DC和車載充電器，除了基于超級(jí)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(huì)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(lì)更多的消費(fèi)者購買電動(dòng)汽車或混合電動(dòng)汽車，有兩大挑戰(zhàn)亟待解決。第一個(gè)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(jí)的安全標(biāo)準(zhǔn);另一個(gè)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(dòng)系提供長期的可靠性、還有最終的可升級(jí)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。”