市場/技術(shù)動向
新能源汽車到來，
我們還需要怎樣的技術(shù)？
中國的新能源汽車時代即將帶來，汽車產(chǎn)業(yè)真的準(zhǔn)備好了嗎？
2017年9月8日，工信部副部長辛國斌表示，“全球許多國家紛紛調(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)，一些國家已經(jīng)制訂了停止生產(chǎn)銷售傳統(tǒng)燃油汽車的時間表，目前工信部也啟動了相關(guān)研究，也將會同相關(guān)部門制訂我國的時間表，這些舉措必將推動我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境和動力發(fā)生深刻變化?！?/p>
全球布局，EV汽車時代到來
其中，歐洲是最早制定燃油汽車全面禁售計(jì)劃的地區(qū)。2016年10月，在汽車巨頭云集的德國，參議院通過了一項(xiàng)決議，規(guī)定2030 年之后禁止銷售燃油車。
此外，荷蘭提出“2025年開始禁止汽油和柴油車”的建議也得到了國會支持。
英國和法國則計(jì)劃到2040年不再出售柴油和汽油車型。
除了政府之外，傳統(tǒng)汽車廠商也在積極推動新能源汽車的發(fā)展和布局。
舉個例子來說，9月份的時候，梅賽德斯·奔馳首席執(zhí)行官Dieter Zetsche鄭重宣布，到2022年，奔馳旗下所有車型都只提供混合動力或純電動版本，傳統(tǒng)燃油車型則會全面停產(chǎn)。同時，奔馳還會在未來成立全新的環(huán)保子品牌，重點(diǎn)研發(fā)生產(chǎn)新能源車型。
此外，還有很多廠商也有屬于自己的新能源戰(zhàn)略，這里就不一一列舉了。目前我國雖然還沒提出明確的禁售燃油車時間，但政府對于新能源車的財政投入與政策扶持大家都有目共睹。
不斷發(fā)展的汽車市場
在過去的幾年里，我們已經(jīng)看到各種各樣的技術(shù)越來越多地融入到汽車的大規(guī)模生產(chǎn)中，包括矩陣 LED 燈，增強(qiáng)型激光雷達(dá)傳感器（使用激光來測量目標(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、電動汽車電池、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提升，例如頭戴式顯示器。
不包括全混合動力汽車，即僅使用電池動力的汽車，2016 年，電動汽車的銷量還不到新車銷量的 1%。然而，在接下來的十年里，隨著技術(shù)進(jìn)步解決了兩個主要的增長障礙：高昂的電池成本和有限的充電能力，它的銷售可能會激增。到 2020 年，電動汽車的銷量將占到汽車銷量的 5% 到 10%，具體取決于它們在多大程度上符合排放法規(guī)，到 2030 年，這一比例將達(dá)到 35% 至 50%。后一個估計(jì)很寬泛，因?yàn)楹茈y預(yù)測影響增長的許多因素，包括技術(shù)進(jìn)步的速度、政府法規(guī)，以及電力和石油價格的變化。
同時，從 1995 年到 2015 年，對汽車廠商的半導(dǎo)體銷售從大約 70 億美元增加到 300 億美元。隨著這一增長，汽車半導(dǎo)體現(xiàn)在占整個行業(yè)銷售總額的近 9%。
目前的預(yù)測顯示，汽車半導(dǎo)體的銷量將繼續(xù)上升，2015 年至 2020 年之間的年增長率約為 6%，高于半導(dǎo)體行業(yè)預(yù)計(jì)的3%至4%的增幅。這將使汽車半導(dǎo)體的年銷售額在 390 億—420 億美元之間。
新能源汽車時代的技術(shù)需求
但是，即便中國想要想要在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)新能源替代傳統(tǒng)汽車的布局，依然存在著很多技術(shù)方面的困難，并對傳統(tǒng)的汽車電子元件提出了新的要求。
主要的挑戰(zhàn)來自于以下幾個方面：
首先，EV汽車產(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)來說，電動車IGBT設(shè)計(jì)需要考量電壓及電流規(guī)格選用、驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)，以及驅(qū)動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，無可避免的四大挑戰(zhàn)，包含：
- 開關(guān)損耗需降低，使馬達(dá)變得更小型、更輕巧，同時還需要在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，車用零組件都需要通過AEC-Q101認(rèn)證，即便是電路保護(hù)的保險絲亦是如此，其認(rèn)證項(xiàng)目包含溫度、濕度與溫控，認(rèn)證時間大約需要三個月。經(jīng)過測試后，才能保證汽車可安全行駛于道路。
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、車載充電器和電池管理。功率模塊、微控制器、驅(qū)動器、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，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)常采用無刷電機(jī)。這些高效電機(jī)依賴快速、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)對車輛的啟動特性、動態(tài)性能、轉(zhuǎn)矩波動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)與汽車深度融合，汽車產(chǎn)品加快向低碳、電動、智能化方向發(fā)展，汽車也從單純交通工具轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮鸵苿又悄芙K端，儲能單元。汽車生產(chǎn)則由過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比例持續(xù)提升，車產(chǎn)業(yè)生態(tài)和競爭格局面臨重構(gòu)。
新能源汽車是中國在全球汽車產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)突圍的關(guān)鍵。這也在另一個層面意味著，無論從客觀技術(shù)演進(jìn)趨勢還是主觀產(chǎn)業(yè)政策推動，新能源汽車全面占領(lǐng)市場的時代必將到來，我們也應(yīng)當(dāng)順應(yīng)趨勢，推出相應(yīng)的技術(shù)來推動新能源汽車的發(fā)展！