随着“节能减排”同样在能源敏感型的汽车行业盛行时,新能源汽车的研发在全球正如火如荼地进行,电动汽车则名副其实地成为目前业界普遍关注的焦点。日前,在深圳举行的第25届电动车大会上各知名整车厂商纷纷高调展出各自最新的电动汽车或混合动力车,其中包括通用、奔驰、宝马、大众、丰田、东风、比亚迪、吉利、奇瑞等等轿车厂商,还有五洲龙、世纪新能源、珠海银通等国产客车厂商。
因为目前半导体介入汽车工业程度越来越深,加上半导体供应商持续发展新技术与新工艺制程的同时,要如何满足汽车工业对半导体产品需求,这就需要汽车制造商及一级零组件供应商必须与车用半导体厂商携手挑大梁,共同加速电动汽车市场的真正崛起。然而,在此届世界电动车大会上,除了车用半导体市场的老大英飞凌对电动车市场满怀信心地参展外,其他同样知名的厂商,像飞思卡尔、瑞萨和意法半导体等却无一出席。面对此种现象,媒体们关于如何看待电动汽车的发展趋势不免产生疑问。在与25届电动车大会同期举办的英飞凌媒体见面会上,其汽车电子电驱动产品线总监Mark Muenzer先生神采飞扬地告诉媒体他们对此市场的乐观预测以及娓娓道述乐观看待这一市场的理由。

EVS25前往英飞凌展台观摩其技术的专业人士络绎不绝
“目前,业界对于电动汽车的不同预测分为保守、适中和乐观三派,我们英飞凌属于最乐观的一派,预计2014年全球电动汽车销量量有望达到600万辆以上,到2020年全球电动汽车的销量可达2500万辆以上。”Mark向媒体宣布:“英飞凌凭借传统汽车需要的低压器件与电动汽车需要的高压器件两个领域的结合,正好可以为电动车用户提供最佳的方案,争取获食“电动汽车市场领域”这块蛋糕的尽可能大的部分。”

保守、适中、乐观三派对电动车市场销量的不同预测(单位:百万辆)
显然,电动车市场被英飞凌乐观地看待为一大市场机遇,但业界无一机遇不隐藏着挑战,英飞凌已作好战斗准备,迎接以下挑战:
第一个挑战,Mark Munzer认为,就是要适应汽车行业高可靠性的需求,满足于1ppm半导体器件失效率是不够的,要使得产品接近“零缺陷”,这也是他们开发适用于混合动力汽车和纯电动车IGBT以来,一直奉行的原则。
他分析道,如果元器件产品的缺陷率在1ppm,那么由成百上千个元器件组成的ECU(引擎控制单元)的缺陷率将达到300ppm,而作为不同部件组成的整车,它的缺陷率将会达到1.5%,导致的失效问题所带来的损失将会是数倍、甚至指数级的增长。同时,与之相关联的缺陷产品处置的费用,随着产品向最终消费端的传递,也会呈现出指数级的上升。为了实现高可靠性的要求,这就需要在生产的全流程严格按照汽车级的标准去要求。Mark Munzer举例说,比如在工业级的IGBT生产中,可以有人工参与,而对于汽车级的IGBT,就必须实现生产的全自动化,以避免人手触摸引入静电;同时在后端的测试环节中,汽车级的产品也必须经历更多的检测环节。

如果元器件产品的缺陷率在1ppm,那么最终可导致作为不同部件组成的整车缺陷率将达到1.5%

汽车电子电驱动产品线总监Mark Muenzer先生向大家分析满足于1ppm半导体器件失效率是不够的,“为保证最高的安全性,我们的目标是零缺陷”
同时,元器件的供应商还要建立可追溯每个元器件的完善的追踪系统。对于每一片车用器件,该公司设定的追踪码可跟踪相应批次的其他芯片,所以能在客户端发现故障初始就能够追踪到同批次其他器件的去处,以尽量避免更多安全事故的发生。 Mark Munzer表示,作为目前全球排名第一的汽车半导体供应商,英飞凌在适应汽车行业游戏规则方面已经有多年的经验积累,完全可以将自身在其他行业功率半导体器件方面的优势移植到汽车行业中来。
另一个不得不面对的挑战是,电动车一次充电后的续航能力。目前电动车实际的续航能力都在100-150公里左右,似乎远远不能满足目前欲购车的朋友,至少在中国是这样的。目前150公里左右的续航时间,虽然基本上能满足城市用户需求的,但中国用户从心里上还不能接受自己的车续航能力只有100-150公里左右。业界也正在努力研究提升续航里程的技术,目前业界有通过更好的电池管理系统来提升电池的效率和基于碳化硅的IGBT技术两个途径来提升续航时间。
·通过更好的电池管理系统来提升电池的效率。
Mark向大家解释,“一般好的方案可以使电池效率提升大概20%,像目前英飞凌的主动式电池均衡方案。”主动式方案分为电容式主动式和电感式主动式两种,两者都可以在充放电时都实施均衡,但电容式不能测量内部充电电阻,所以不能在电池间进行均衡;而电感式均衡方式可以在电池包之间均衡,不同的电池之间的能量可以借用,所以进一步提升了整体电池组的可用容量。英飞凌的方案属于后者,英飞凌在此次EVS上展出的电池管理系统最多可支持到16块板并以CAN通信,每块板可以管理高达12节串联电池单元。据悉,目前英飞凌的电池管理单元是通过分离器件搭出来的,集成的IC方案明年可推出。
·基于碳化硅的IGBT技术
除了通过先进的电池管理单元提升电池的可用容量与效率外,Mark表示业界正在研究的基于碳化硅的IGBT技术如果商用,可再将效率提升20-30%。他解释,目前英飞凌的基于碳化硅的二极管已开始在服务器和太阳能等领域应用,而针对汽车市场将进行一系列进一步的认证,估计明年初就能推出第五代碳化硅二极管产品,明年底获得汽车论证的碳化硅产品可以面市,再往后会推出基于碳化硅的IGBT。英飞凌已是IGBT等功率器件市场的老大,特别是在风能、太阳能市场,英飞凌的功率器件占全球市场的一半以上,在此届展会上展出的专门针对小型和中型电动车推出其HP1的升级版本PinFin HP1,可支持到30-40KW的驱动,这足以证明英飞凌在电动汽车市场我们也是领导者。
在电池续航时间需要提升的同时,快速充电技术也是一个必须要面对的问题。“其实,目前快速充电技术已初步商用,但是瓶颈出现在家用用电设备和电缆上。比如目前已能做到充电20分钟,行走50公里,但家用的单相电不可能充得太快;并且家用的电缆也不支持快充的电流。Mark还向透露宣布,英飞凌新成立的北京汽车研发中心正在研发最新的无线电偶合充电,到时不插电就可以对汽车进行充电。
另外,在此次电动车大会上,一家初创型技术开发公司HaloIPT,在推出其创新型电动车无线充电系统后一周后展示其首项电动车无线充电技术,该技术使配有集成接收器垫的车辆在停靠在地面发射台上时可自动充电。HaloIPT 的无线充电垫可在沥青下、水下或冰雪层中工作,并对泊车移位具有良好的耐受性。IPT 系统经过配置还可为小型城市汽车以及重型货车和公共汽车等各种路面车辆提供动力。今后,基础设施供应商将能够在道路基础设施中采用IPT技术,这样IPT车辆在行驶过程中也可进行充电。这种灵活的行进中充电技术是解决当今电动车面临的行程问题的最有效方法,它将大大降低对电池型号的要求。他们声称,他们正努力让电动车的购买和充电变得更容易、更简单和更安全,同时确保成本的不断降低,他们的技术将不会比插电式系统花费更多。”
电动车电池方面的技术已是五花八门,更何况其他零部件的细致技术。电动汽车市场究竟如何发展,目前还只是业界的推测,让我们继续关注这一大市场趋势,关注英飞凌!
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