电子新能源汽车的强力推进者

30www.eepw.com.cn2010.8责任编辑：王莹技术专刊汽车电子AutomobileElectronics汽车电子市场概貌赛迪顾问汽车电子产业事业部总经理兼高级咨询师徐鹏首先介绍道电子产品的大量应用一直是汽车节能减排的重要推动力在过去30年中电子技术在汽车中的应用使得其燃油效率提高了70%动力电子：新能源汽车的强力推进者Electronics:StrongPromoterofNewEnergyVehicles摘要：多家市场及元器件、测试测量企业的从不同角度分析了新能源汽车为电子业带来的机遇与挑战，并介绍了一些最新的技术、产品和方案。关键词：新能源汽车；电池；半导体；被动元件；测试DOI:10.3969/j.issn.1005-5517.2010.07.001王莹《电子产品世界》编辑市场篇电子控制系统通过SIDI(火花点火直接射油)VVT(可变气门)混合燃烧涡轮增压/快速充电优化汽油引擎等技术在改进动力效率方面起到了重要作用汽车总线技术使汽车形成一个网络大大减少了汽车的线束重量在推动汽车轻量化的过程中减少了能源消耗通过TPMS产品时刻监测汽车胎压状态避免了汽车因为胎压不足而白白损失的能量此外震动与热能能量回收技术智能导航驾驶协助技术等新产品也在陆续应用于汽车中将不断地持续提升汽车能量的利用效率事实证明汽车节能安全舒适娱乐等功能的改931责任编辑：李健、王莹www.eepw.com.cn2010.8责任编辑：王莹汽车电子技术专刊AutomobileElectronics进电子产品在其中所起到的作用越来越重要2009年中国汽车产销量跃居世界第一同时乘用车电子产品配备率相比五年前翻了一番达到20%左右从而推动中国汽车电子产品市场规模达到1629.6亿元同比增长20.4%作为汽车电子产品的上游2009年中国汽车电子类集成电路市场规模也达到114.9亿元同比增长16.3%其中模拟ICMCU以及ASSP芯片是市场中的主力军新能源汽车被倾注了巨大热情目前世界各国政府在推动新能源汽车以及相关技术发展中倾注了巨大的热情支持力度前所未有据德勤的统计全球各国在经济刺激计划中，共有440亿美元投向新能源汽车，其中美国投入最多，达到274亿美元，其次是法国达到85.4亿美元中国政府也在4万亿投资中投入15亿美元推动新能源汽车的发展。新能源汽车作为未来汽车产业的发展方向吸引了各国政府与大批投资者而电子技术的发展将新能源汽车的发展从蓝图变为现实成为市场发展的强力推动者动力电池性能的改善电机材料与性能的提升功率器件技术的发展车用MCU计算能力的大幅提高一系列的电子技术的发展使得电驱系统能够在可承受的成本基础上满足消费者的驾驶需求推动混合动力汽车插电式混合动力汽车以及纯电动汽车为代表的电驱汽车在市场中取得成功目前混合动力汽车在全球市场中已经占据了明显的优势得到了消费者的认可和喜爱而汽车的动力系统被电子产品替代力耦合管理系统电池组与电池管理系统电机与电机驱动系统整车动力控制系统大功率模块等关键零部件的应用使得汽车电子产品在整车中的成本率快速提升以20万元级别的纯电动版乘用车测算成本率达到50%以上此外电驱汽车面向汽车产业未来的产品在设计中不会仅仅是目前车型的简单改装越来越多的新型汽车电子产品与技术将应用其中如智能导航系统多功能数字化仪表多媒体娱乐系统远程信息服务系统汽车气候控制系统驾驶员综合辅助系统等这些产品在提升汽车安全舒适与娱乐功能的同时也能帮助驾驶员改善驾驶习惯从而达到节省能源的目的而汽车配备如此之多的电子产品将带来功率不断提升新能源汽车发展所带来的汽车动力电气化的趋势为电子产品技术在汽车中的应用提供了良好的载体目前全球新能源汽车销量占总销量的不足1%全球新能源汽车产业发展才刚刚开始对于相关电子技术的发展创新与应用创新来说仍有巨大的空间例如动力电池由镍氢向锂电池方向发展是趋势这对于锂电池技术而言意味着巨大的发展空间例如负极材料向硅基发展固态锂电池技术等都将大大提升现有锂电池的性能芯片电机传感器控制系统等零部件性能都存在巨大的提升空间而新技术新产品也将不断被应用到汽车中我国新能源汽车电子的特点特别对于中国这个新能源汽车年产量仅在5000辆左右产业发展刚刚起步的国家来说在业界频繁作秀和大跃进式发展的背后存在着决定新能源汽车性能与成本的关键电子关键技术与产业化能力不足的现象从电池材料与制造工艺大功率功率器件与模块多路电池管理芯片高精10数据来源：赛迪顾问2010，07图12005-2009年中国汽车电子市场规模与增长数据来源：赛迪顾问2010，07图22005-2009年中国汽车电子类IC市场规模与增长32www.eepw.com.cn2010.8责任编辑：王莹技术专刊汽车电子AutomobileElectronics度传感器高速车用集成电路等基础电子产品的研发与生产到混合动力耦合装置车用动力电池模组电驱变速箱电动车用仪表盘等新能源汽车电子零部件的产业化与检测技术再到电动汽车设计与制造公共配套措施建设等汽车制造与使用环境都尚未对即将到来的新能源汽车发展浪潮完全做好准备新能源汽车电子技术的缺乏汽车工业与电子信息产业之间的合作机制尚未形成产业与技术发展路径仍在跟随国外产品发展以车辆改装为主的发展现状都在阻碍着我国新能源汽车产品和技术水平处于全球领先水平这一战略目标的实现电子技术在推动汽车产品发展的过程中所起到的作用越来越明显逐渐从促进性能改善的配角地位成为决定发展方向的主角电子技术与机械技术融合发展的趋势愈发明显汽车工业与电子信息产业协同发展成为必然选择新能源汽车的核心技术龚进峰是中国汽车技术研究中心首席专家同时也是汽车工程研究院副总工程师兼电子部部长他对新能源汽车尤其是纯电动汽车和混合动力汽车指出如下认识下述新能源汽车仅指纯电动汽车和混合动力汽车国家新能源汽车生产准入强调三大核心技术：电机及电机控制器、电池及电池管理系统、整车控制系统。其中动力电池技术是全球新能源汽车所面临的一个共同技术难题从铅酸电池镍氢电池到锂电池电池的比能量阶梯型提升但纯电动车的续时里程仍然无法与传统汽车相比从比能量和比功率的角度看因此动力电池技术是新能源汽车面临的技术瓶颈另外即使人们可以接受目前的纯电动车续时里程充电站布局中国汽车技术研究中心首席专家龚进峰数量等基础建设也需要配套到位同时充电时间的问题充电接口标准化的问题等都需要解决新能源汽车的另一个关键技术问题针对混合动力汽车就是发动机管理系统的自主开发和应用目前国内混合动力汽车的发动机主要是借用传统汽车的发动机基本上是通过控制节气门开度来实现发动机和电机的动力混合也包括发动机的启停技术没有从根本上专门开发专用的混合动力汽车发动机控制系统总之新能源汽车的动力电池技术和发动机技术是仍需解决和提升的关键所在对于中国汽车技术研究中心更关注汽车标准化和EMC电磁兼容等问题至于新能源汽车的未来毋庸置疑肯定是主要的发展方向因此在未来汽车中新能源汽车的数量和地位会不断提高随着新能源汽车技术的成熟和国家对新能源汽车鼓励政策的出台和落实新能源汽车的市场会逐步打开尤其是在十城千辆城市展开IC与半导体英飞凌科技(中国)有限公司汽车电子业务部高级市场工程师曹洪宇认为新能源汽车无疑是目前全球关注的焦点话题之一丰田公司的普瑞斯如今已经销售过百万辆了而中国也正在掀起了一股产业研发热潮从政府补助到市场引导都在大力培植这个新兴市场预计2015年各种车型将占整体5左右反观这些车型背后来自半导体公司的技术支持尤为重要同时巨大的新能源车市场预期带给整个业界不少挑战和机遇主要的挑战来自两方面一方面是传统汽车电子系统和新系统之间的协调工作同时还需要在成本可控的条件下满足汽车电子在复杂应用环境下的可靠性要求广义新能源汽车在系统结构上和传统汽车有很大区别，其中最重要以及最核心的部分就是动力驱动系统的革新以混合动力车为例它不仅仅是电机系统占总功率百分比的数值差异重要的是量变引起的车辆结构的变化微混合系统一般实现起停功能全混合系统则要求车辆在没有发动机动力的情况下依然具有一定的续1133责任编辑：李健、王莹www.eepw.com.cn2010.8责任编辑：王莹汽车电子技术专刊AutomobileElectronics航能力由于系统的耦合度大大增加全混合系统结构更为复杂对设计带来更多挑战而纯电动汽车更是可能引发车辆系统颠覆性的革新设计从质量分配动力传输到车辆安全性都将可能产生全新的设计理念英飞凌在电机控制发动机管理变速箱控制电池管理和混合动力HCU(整车控制器)等都有相应硬件参考方案能为客户提供一站式半导体解决方案以新能源车的核心动力总成系统而言英飞凌推出了两款汽车级大功率IGBT模块专门应用于车载电机驱动高功率密度的汽车级模块HP1(HybridPack1)和HP2(HybridPack2)以超小的体积切合汽车系统空间的局限性HP1重485g(72x140x17mm)3半桥合一的设计650V400A最大驱动能力适用于2030kW以内电机应用HP2(106.5x48.5x20.5mm)重量1250g更是以特别的直接水冷式散热设计以650V800A模块满足80~100kW的电机应用根据市面上不同电机功率扭矩和工况的要求英飞凌将在2010年底推出一款200A电流和HP1相同封装的产品以及600A电流和HP2相同封装的产品形成两个产品系列能满足从HP1&HP2模块10kW~100kW的各等级电机系统的功率需求除此以外还将在明年推出两款超小型easy-B模块适合310kW以下车载电池充电器电动空调或EPS等应用飞思卡尔中国区汽车电子工程经理康晓敦说电动汽车大致可以分为三类混合动力燃料电池和电动车电动汽车存在着一个通用性的问题电池由于目前存在的电池方面的种种问题未来能够实现量产的可能性最大的就是混合动力车混合动力与传统发动机相比在技术领域增加了三部分：整车控制；电池管理；电机控制从目前技术来看飞思卡尔中国区汽车电子工程经理康晓敦34www.eepw.com.cn2010.8责任编辑：王莹技术专刊汽车电子AutomobileElectronics电池技术是混合动力汽车和电动车的关键所在既使是市场呼声比较高的混合动力汽车电池的成本也占到了整车的1/3以上而且还有重量可靠性寿命等诸多问题需要解决磷酸锂铁电池技术应该是解决方案中较好的一种但涉及的以上问题也还是需要进一步改进燃料电池是另一种技术因其技术成熟性燃料主要是液态氢贮存和控制方面的问题可以说还不能马上成为成熟的量产产品而对纯电动车的混合动力来讲电池的成本重量可靠性寿命包括充电问题将是政府汽车公司所面临的主要问题当然因为电动车的环保优势各国政府均在采取鼓励政策我们也希望电动车市场能够尽快有长足的发展最新的电子动力系统控制技术已经证明可以帮助降低排放量提高燃油效率并将更多引擎动力传输到路面飞思卡尔在电子汽油发动机管理领域具有优势提供先进的嵌入式控制器传感器技术动力管理组件和动力制动器驱动使新车辆更加经济并保护环境而且飞思卡尔将继续把引擎控制技术引入到新兴应用中如混合车辆控制和普通线路的柴油发动机管理飞思卡尔对国内重要客户的支持如比亚迪等包括技术交流产品定价等同时与奇瑞和东风合作的汽车电子联合实验室并且未来还将扩展到其它整车厂商此外飞思卡尔还与清华大学同济大学和上海交大等高等院校进行相关的合作和研究电源与电池技术的创新ADI大中华区汽车电子商务经理李防震认为新能源汽车的主要难点在于电池管理和电机控制系统电池技术是新能源汽车的重要驱动力亟待降低成本同时国家相应配套的基础设施如充电站要尽快普及国家还应该要出台相应的政策法规鼓励和规范这个正在发展中的行业以方便以后大规模的批量生产针对电池管理和电机控制系统这两个技术难点ADI推出了锂电池监控和保护系统产品该系统集成锂电池安全监控器可以帮助用户实现基础元件、材料、EMC暗室设备2010年是中国新能源汽车的启动年预期真正大规模发展在2020年左右TDK汽车电子营业总经理兼董事梶屋雅隆说从2008年开始世界新能源汽车启动预估每年将以百分之两位数增长2020年世界新能源汽车的份额将达45%左右燃