混合动力/电动汽车:驱动IC挑战高性能

　　摘要：本文探讨了混合动力/电动汽车的电子难点及部分解决方案。

　　市场：增速减缓，混合动力车是近期重点

　　2009年我国明确新能源汽车发展规划后，新能源汽车产量出现井喷式增长。然而由于成本较高、技术不成熟以及配套设施不完善等因素的影响，近几年中国新能源汽车发展增速减缓。据赛迪顾问基础电子产业研究中心行业电子事业部高级分析师陈伟称，2011年中国新能源汽车产量为0.84万辆，增速从2010年的35.8%下降至16.5%。

　　不过，自我国发展规划明确后，新能源汽车产业一直是各界关注的焦点。各大企业纷纷投入到新能源汽车的研发和生产当中。政府政策的引导和支持对新能源汽车在公共交通领域的兴起起到了显著的助推作用。“十城千辆”等项目促进了各地方新能源大巴车、公务用车等的发展。公共交通用新能源汽车对电池和电机的需求压力较小，对行车速度要求不高，同时节油较为明显，因此适合在新能源汽车发展初期大量应用。

　　由于具备技术比较成熟，成本增加较小等优势，混合动力汽车将成为近期产业发展重点。而国内的纯电动汽车产业在除电池方面具备自己的优势以外，其他技术仍与国外差距较大，加上价格过高和基础设施不完善等原因，产业化速度相对较慢。

　　英飞凌科技(中国)有限公司汽车电子市场总监杜曦也同样认为，一些关键技术特别是电池技术的制约，使纯电动车迄今仍停留在主要以示范运行为主和极小批量销售为主的阶段。另一方面，混合动力车却皆入佳境，越来越多的车企已经进入或将要有能力进入量产阶段。相应的在中国，示范运行和政府公务车采购将会是纯电动车的消费主力。在混合动力技术方面，国内车厂将会在激烈的市场竞争中直接遭遇成熟的国外量产车型，挑战很大。增程式混合动力具备纯电驱动的特征，同时又配备了增程器以解决电池续驶里程不足的问题，所以其作为一种衔接性的技术，也有望得到迅速的发展。

        技术：HEV/EV需要解决价值成本问题

　　国际整流器公司(IR)汽车产品业务部副总裁兼总经理Henning Hauenstein指出，从世界范围来看，在过去这些年里，我们都目睹了众多新型和极具吸引力的混合动力汽车的快速发展。几乎每个OEM厂商在其产品组合中都有一种型号或者宣布过面向混合动力及纯电动汽车而即将推出的型号。所以，尽管与通常的内燃机动力汽车相比，目前街面上只有一小部分的汽车是电动车或混合动力汽车，但混合动力汽车理念已成为我们工作的重心，并且确实非常成功。由此，我们相信在不远的将来，汽车OEM(制造厂)和系统厂商将会花费大部分精力来解决价值成本的难题。


   　

　　虽然混合动力和纯电动汽车可以消耗较少燃料，但从前期付出金钱的回报来看，相关的额外成本还不够合理。这也很可能是电动汽车要取得广泛市场成功的主要障碍。而可承受的经济型电动汽车通常要从电子元器件开始，这些器件适用于大功率应用，如电机逆变器和DC-DC转换器中DC-AC电池充电器。

　　实际上，用于新能源汽车的有大量模拟IC，赛迪陈伟举例说，如电源管理IC、AD/DA转换器、RF IC、各种开关电路、模拟接口IC等。与此同时，汽车半导体产品大范围的应用为模拟IC的销售提供了空间，也因此保证了模拟IC占据汽车用IC的最大市场份额。

　　英飞凌的杜曦认为，新能源汽车的主要核心电子电气模块包括：电机驱动、电池管理、DC/DC、车载充电器以及整车控制器。MCU(单片机)几乎为每个模块所需，主要以32位单片机为主。最重要的半导体器件当属用于电机驱动的IGBT模块，其核心芯片的薄片技术是效率提升的关键，合理的散热结构对于汽车应用来说也至关重要。电池管理应用中，集精确电池电压测量和均衡控制功能于一体的高集成解决方案是主要发展方向。针对DC/DC和车载充电器，除了基于超级结技术的MOSFET，高速IGBT也在迅猛发展，日益成为重要的功率器件。整车控制器中，除32位单片机以外，也常会用到一些智能的低边或者高边开关。

　　安全、电池管理、高效是热点

　　尽管模拟IC的应用众多，但在笔者所访问的多家海外企业来看，安全和电池管理、高效半导体等是研发的热点。

　　Maxim Integrated负责电池管理方案的管理总监Naveed Majid说道，为鼓励更多的消费者购买电动汽车或混合电动汽车，有两大挑战亟待解决。第一个挑战是汽车制造商需要向消费者证明HEV/EV能够满足最高等级的安全标准;另一个挑战是汽车制造商和电池生产商需降低锂电池的系统成本，因此需要先进的电池管理系统(BMS)。

　　“目前，客户都在寻求适用于电源管理的更高效半导体、更先进的封装技术，”IR汽车产品业务部副总裁兼总经理Henning Hauenstein说，“这样可以允许更小型的系统适用于更高的功率密度、以及更强的鲁棒性，可为电子传动系提供长期的可靠性、还有最终的可升级性、灵活性和标准化，以解决那些通常很独特、在低容量混合系统出现的高成本问题。”