行业新闻

新能源汽车到来, 我们还需要 怎样的技术?



中国的新能 源汽车时代即将带来,汽车产业真 的准备好了吗?


2017年9月8日,工信部副部 长辛国斌表示,“全球许多国 家纷纷调整发展战略,在新能源、智能网联产 业加快产业布局,抢占新一轮制高点,一些国家已 经制订了停止生产销售传统燃油汽车的时间表,目前工信部 也启动了相关研究,也将会同相 关部门制订我国的时间表,这些举措必 将推动我国汽车产业发展的环境和动力发生深刻变化。”


全球布局,EV汽车时代到来


其中,欧洲是最早 制定燃油汽车全面禁售计划的地区。2016年10月,在汽车巨头 云集的德国,参议院通过 了一项决议,规定2030 年之后禁止 销售燃油车。


此外,荷兰提出“2025年开始禁止 汽油和柴油车”的建议也得 到了国会支持。


英国和法国则计划到2040年不再出售 柴油和汽油车型。


除了政府之外,传统汽车厂 商也在积极推动新能源汽车的发展和布局。


举个例子来说,9月份的时候,梅赛德斯·奔驰首席执行官Dieter Zetsche郑重宣布,到2022年,奔驰旗下所 有车型都只提供混合动力或纯电动版本,传统燃油车 型则会全面停产。同时,奔驰还会在 未来成立全新的环保子品牌,重点研发生 产新能源车型。


此外,还有很多厂 商也有属于自己的新能源战略,这里就不一一列举了。目前我国虽 然还没提出明确的禁售燃油车时间,但政府对于 新能源车的财政投入与政策扶持大家都有目共睹。

不断发展的汽车市场

在过去的几年里,我们已经看 到各种各样的技术越来越多地融入到汽车的大规模生产中,包括矩阵 LED 灯,增强型激光 雷达传感器(使用激光来 测量目标的距离),以及更好的 基于摄像机的传感器。我们还看到了 3D 地图应用、电动汽车电池、增强现实技术的提升,例如头戴式显示器。


不包括全混 合动力汽车,即仅使用电 池动力的汽车,2016 年,电动汽车的 销量还不到新车销量的 1%。然而,在接下来的十年里,随着技术进 步解决了两个主要的增长障碍:高昂的电池 成本和有限的充电能力,它的销售可能会激增。到 2020 年,电动汽车的 销量将占到汽车销量的 5% 到 10%,具体取决于 它们在多大程度上符合排放法规,到 2030 年,这一比例将达到 35% 至 50%。后一个估计很宽泛,因为很难预 测影响增长的许多因素,包括技术进步的速度、政府法规,以及电力和 石油价格的变化。


同时,从 1995 年到 2015 年,对汽车厂商 的半导体销售从大约 70 亿美元增加到 300 亿美元。随着这一增长,汽车半导体 现在占整个行业销售总额的近 9%。


目前的预测显示,汽车半导体 的销量将继续上升,2015 年至 2020 年之间的年 增长率约为 6%,高于半导体 行业预计的3%至4%的增幅。这将使汽车 半导体的年销售额在 390 亿—420 亿美元之间。

新能源汽车 时代的技术需求

但是,即便中国想 要想要在短期内实现新能源替代传统汽车的布局,依然存在着 很多技术方面的困难,并对传统的 汽车电子元件提出了新的要求。


主要的挑战 来自于以下几个方面:


首先,EV汽车产业使 得高能量密度与高功率密度的电池需求更加迫切,这使得功率 元件与电路保护也备受关注。


新型绝缘闸 双极电晶体(IGBT)设计是电池 设计不可忽视得重要元件。以功率保护 元件设计要点来说,电动车IGBT设计需要考 量电压及电流规格选用、驱动电路的设计,以及驱动IC电源为集中 式多组输出或分散式单组输出的选用。



上述这些功率半导体,皆面临元件设计时,无可避免的四大挑战,包含:

o开关损耗需降低,使马达变得更小型、更轻巧,同时还需要在15~20kHz的频率范围(传统频率为5~10kHz)。

o减小寄生电感、电阻和热阻,传统打线可 改善为烧结组合。

o作业温度范围,最低可以达到-40℃,因此当IGBT和二极体的击穿电压(BV)需耐至更低温度

o降低成本、重量和尺寸大小


另一方面,在电路保护设计方面,车用零组件 都需要通过AEC-Q101认证,即便是电路 保护的保险丝亦是如此,其认证项目包含温度、湿度与温控,认证时间大 约需要三个月。经过测试后,才能保证汽 车可安全行驶于道路。


其次,新能源系统 的功率电子主要组成部分为主逆变器、DC/DC变流器、辅助逆变器/变流器、车载充电器 和电池管理。功率模块、微控制器、驱动器、传感器等高 度可靠的半导体必须支持多种逆变器功率级,以助力实现紧凑、经济、节能的系统设计。


第三,新能源应用 经常采用无刷电机。这些高效电 机依赖快速、准确的转子 位置传感器进行换向,因为这些传 感器参数对车辆的启动特性、动态性能、转矩波动和 效率具有重大影响。

总结

当前新一轮 科技革命和产业变革愈演愈烈,互联网与汽 车深度融合,汽车产品加快向低碳、电动、智能化方向发展,汽车也从单 纯交通工具转变为大型移动智能终端,储能单元。汽车生产则 由过去的大批量流水生产,向充分协作 的智能制造迈进。在这种情况下,新型需求和 商业模式加速涌现,老龄化和新 生代用户比例持续提升,车产业生态 和竞争格局面临重构。


新能源汽车 是中国在全球汽车产业中实现突围的关键。这也在另一 个层面意味着,无论从客观 技术演进趋势还是主观产业政策推动,新能源汽车 全面占领市场的时代必将到来,我们也应当顺应趋势,推出相应的 技术来推动新能源汽车的发展!



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