市場(chǎng)/技術(shù)動(dòng)向
新能源汽車(chē)到來(lái)，
我們還需要怎樣的技術(shù)？
中國(guó)的新能源汽車(chē)時(shí)代即將帶來(lái)，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)真的準(zhǔn)備好了嗎？
2017年9月8日，工信部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌表示，“全球許多國(guó)家紛紛調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，在新能源、智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)加快產(chǎn)業(yè)布局，搶占新一輪制高點(diǎn)，一些國(guó)家已經(jīng)制訂了停止生產(chǎn)銷(xiāo)售傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的時(shí)間表，目前工信部也啟動(dòng)了相關(guān)研究，也將會(huì)同相關(guān)部門(mén)制訂我國(guó)的時(shí)間表，這些舉措必將推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境和動(dòng)力發(fā)生深刻變化?！?/p>
全球布局，EV汽車(chē)時(shí)代到來(lái)
其中，歐洲是最早制定燃油汽車(chē)全面禁售計(jì)劃的地區(qū)。2016年10月，在汽車(chē)巨頭云集的德國(guó)，參議院通過(guò)了一項(xiàng)決議，規(guī)定2030 年之后禁止銷(xiāo)售燃油車(chē)。
此外，荷蘭提出“2025年開(kāi)始禁止汽油和柴油車(chē)”的建議也得到了國(guó)會(huì)支持。
英國(guó)和法國(guó)則計(jì)劃到2040年不再出售柴油和汽油車(chē)型。
除了政府之外，傳統(tǒng)汽車(chē)廠(chǎng)商也在積極推動(dòng)新能源汽車(chē)的發(fā)展和布局。
舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，9月份的時(shí)候，梅賽德斯·奔馳首席執(zhí)行官Dieter Zetsche鄭重宣布，到2022年，奔馳旗下所有車(chē)型都只提供混合動(dòng)力或純電動(dòng)版本，傳統(tǒng)燃油車(chē)型則會(huì)全面停產(chǎn)。同時(shí)，奔馳還會(huì)在未來(lái)成立全新的環(huán)保子品牌，重點(diǎn)研發(fā)生產(chǎn)新能源車(chē)型。
此外，還有很多廠(chǎng)商也有屬于自己的新能源戰(zhàn)略，這里就不一一列舉了。目前我國(guó)雖然還沒(méi)提出明確的禁售燃油車(chē)時(shí)間，但政府對(duì)于新能源車(chē)的財(cái)政投入與政策扶持大家都有目共睹。
不斷發(fā)展的汽車(chē)市場(chǎng)
在過(guò)去的幾年里，我們已經(jīng)看到各種各樣的技術(shù)越來(lái)越多地融入到汽車(chē)的大規(guī)模生產(chǎn)中，包括矩陣 LED 燈，增強(qiáng)型激光雷達(dá)傳感器（使用激光來(lái)測(cè)量目標(biāo)的距離），以及更好的基于攝像機(jī)的傳感器。我們還看到了 3D 地圖應(yīng)用、電動(dòng)汽車(chē)電池、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提升，例如頭戴式顯示器。
不包括全混合動(dòng)力汽車(chē)，即僅使用電池動(dòng)力的汽車(chē)，2016 年，電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量還不到新車(chē)銷(xiāo)量的 1%。然而，在接下來(lái)的十年里，隨著技術(shù)進(jìn)步解決了兩個(gè)主要的增長(zhǎng)障礙：高昂的電池成本和有限的充電能力，它的銷(xiāo)售可能會(huì)激增。到 2020 年，電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量將占到汽車(chē)銷(xiāo)量的 5% 到 10%，具體取決于它們?cè)诙啻蟪潭壬戏吓欧欧ㄒ?guī)，到 2030 年，這一比例將達(dá)到 35% 至 50%。后一個(gè)估計(jì)很寬泛，因?yàn)楹茈y預(yù)測(cè)影響增長(zhǎng)的許多因素，包括技術(shù)進(jìn)步的速度、政府法規(guī)，以及電力和石油價(jià)格的變化。
同時(shí)，從 1995 年到 2015 年，對(duì)汽車(chē)廠(chǎng)商的半導(dǎo)體銷(xiāo)售從大約 70 億美元增加到 300 億美元。隨著這一增長(zhǎng)，汽車(chē)半導(dǎo)體現(xiàn)在占整個(gè)行業(yè)銷(xiāo)售總額的近 9%。
目前的預(yù)測(cè)顯示，汽車(chē)半導(dǎo)體的銷(xiāo)量將繼續(xù)上升，2015 年至 2020 年之間的年增長(zhǎng)率約為 6%，高于半導(dǎo)體行業(yè)預(yù)計(jì)的3%至4%的增幅。這將使汽車(chē)半導(dǎo)體的年銷(xiāo)售額在 390 億—420 億美元之間。
新能源汽車(chē)時(shí)代的技術(shù)需求
但是，即便中國(guó)想要想要在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)新能源替代傳統(tǒng)汽車(chē)的布局，依然存在著很多技術(shù)方面的困難，并對(duì)傳統(tǒng)的汽車(chē)電子元件提出了新的要求。
主要的挑戰(zhàn)來(lái)自于以下幾個(gè)方面：
首先，EV汽車(chē)產(chǎn)業(yè)使得高能量密度與高功率密度的電池需求更加迫切，這使得功率元件與電路保護(hù)也備受關(guān)注。
新型絕緣閘雙極電晶體(IGBT)設(shè)計(jì)是電池設(shè)計(jì)不可忽視得重要元件。以功率保護(hù)元件設(shè)計(jì)要點(diǎn)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)車(chē)IGBT設(shè)計(jì)需要考量電壓及電流規(guī)格選用、驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，以及驅(qū)動(dòng)IC電源為集中式多組輸出或分散式單組輸出的選用。
上述這些功率半導(dǎo)體，皆面臨元件設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)可避免的四大挑戰(zhàn)，包含：
- 開(kāi)關(guān)損耗需降低，使馬達(dá)變得更小型、更輕巧，同時(shí)還需要在15~20kHz的頻率范圍(傳統(tǒng)頻率為5~10kHz)。
- 減小寄生電感、電阻和熱阻，傳統(tǒng)打線(xiàn)可改善為燒結(jié)組合。
- 作業(yè)溫度范圍，最低可以達(dá)到-40℃，因此當(dāng)IGBT和二極體的擊穿電壓(BV)需耐至更低溫度
- 降低成本、重量和尺寸大小
另一方面，在電路保護(hù)設(shè)計(jì)方面，車(chē)用零組件都需要通過(guò)AEC-Q101認(rèn)證，即便是電路保護(hù)的保險(xiǎn)絲亦是如此，其認(rèn)證項(xiàng)目包含溫度、濕度與溫控，認(rèn)證時(shí)間大約需要三個(gè)月。經(jīng)過(guò)測(cè)試后，才能保證汽車(chē)可安全行駛于道路。
其次，新能源系統(tǒng)的功率電子主要組成部分為主逆變器、DC/DC變流器、輔助逆變器/變流器、車(chē)載充電器和電池管理。功率模塊、微控制器、驅(qū)動(dòng)器、傳感器等高度可靠的半導(dǎo)體必須支持多種逆變器功率級(jí)，以助力實(shí)現(xiàn)緊湊、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
第三，新能源應(yīng)用經(jīng)常采用無(wú)刷電機(jī)。這些高效電機(jī)依賴(lài)快速、準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置傳感器進(jìn)行換向，因?yàn)檫@些傳感器參數(shù)對(duì)車(chē)輛的啟動(dòng)特性、動(dòng)態(tài)性能、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和效率具有重大影響。
總結(jié)
當(dāng)前新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革愈演愈烈，互聯(lián)網(wǎng)與汽車(chē)深度融合，汽車(chē)產(chǎn)品加快向低碳、電動(dòng)、智能化方向發(fā)展，汽車(chē)也從單純交通工具轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮鸵苿?dòng)智能終端，儲(chǔ)能單元。汽車(chē)生產(chǎn)則由過(guò)去的大批量流水生產(chǎn)，向充分協(xié)作的智能制造邁進(jìn)。在這種情況下，新型需求和商業(yè)模式加速涌現(xiàn)，老齡化和新生代用戶(hù)比例持續(xù)提升，車(chē)產(chǎn)業(yè)生態(tài)和競(jìng)爭(zhēng)格局面臨重構(gòu)。
新能源汽車(chē)是中國(guó)在全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)突圍的關(guān)鍵。這也在另一個(gè)層面意味著，無(wú)論從客觀(guān)技術(shù)演進(jìn)趨勢(shì)還是主觀(guān)產(chǎn)業(yè)政策推動(dòng)，新能源汽車(chē)全面占領(lǐng)市場(chǎng)的時(shí)代必將到來(lái)，我們也應(yīng)當(dāng)順應(yīng)趨勢(shì)，推出相應(yīng)的技術(shù)來(lái)推動(dòng)新能源汽車(chē)的發(fā)展！