- 混合動(dòng)力汽車(chē)前景看好
- IGBT成驅動(dòng)亮點(diǎn)
- IGBT成本技術(shù)皆待改善
- 能量利用率由原來(lái)的60%-70%提高到95%以上
目前，混合動(dòng)力汽車(chē)是大規模應用新能源汽車(chē)的切入點(diǎn)。功率半導體器件與模塊在混合動(dòng)力汽車(chē)中起著(zhù)不可替代的作用。除降低成本之外，混合動(dòng)力汽車(chē)還需要在電池、電動(dòng)、傳動(dòng)及電氣系統等方面得到改善。
節能和環(huán)保的雙重需求使得新能源汽車(chē)在全球范圍內日益引起業(yè)界的重視，在最近的國際汽車(chē)展上，多家汽車(chē)企業(yè)推出了電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車(chē)，這預示著(zhù)新能源汽車(chē)即將進(jìn)入真正的商用階段。如今，中國對于新能源汽車(chē)的推廣也進(jìn)入了一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，今年2月，財政部、科技部發(fā)出《關(guān)于開(kāi)展節能與新能源汽車(chē)示范推廣試點(diǎn)工作的通知》，推廣節能與新能源汽車(chē)，這些措施將促進(jìn)新能源汽車(chē)的發(fā)展。而混合動(dòng)力汽車(chē)是目前最接近應用的新能源汽車(chē)，它的發(fā)展給汽車(chē)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了新的變化和機遇。
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混合動(dòng)力汽車(chē)被看好
從傳統的燃油汽車(chē)轉向新能源汽車(chē)，人們也面臨多種選擇。“在汽車(chē)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向上，電動(dòng)汽車(chē)和油電混合動(dòng)力汽車(chē)現在正成為一個(gè)明顯的趨勢。”德?tīng)柛Ｅ煽穗娮?電氣系統亞太區電子/電氣架構工程總監李茗在接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示，“目前看起來(lái)技術(shù)上比較可行的解決方案是混合動(dòng)力，下一步就是純電動(dòng)汽車(chē)，再下一步可能就是燃料電池汽車(chē)，燃料電池可能是最終的解決方案。不過(guò)，現在看起來(lái)氫燃料的應用還比較遙遠，所以近期難以得到很大范圍的推廣。”
雖然電動(dòng)汽車(chē)的前景被普遍看好，但是目前的電池技術(shù)問(wèn)題阻礙了純電動(dòng)汽車(chē)的應用，這是由于電池的能量密度遠遠不如汽油，而混合動(dòng)力汽車(chē)就是一個(gè)折中的選擇。“應該說(shuō)，混合動(dòng)力汽車(chē)只是一個(gè)過(guò)渡產(chǎn)品，因為混合動(dòng)力汽車(chē)仍然需要燃油，仍然不是零排放。”賽米控商業(yè)貿易(珠海)有限公司應用經(jīng)理劉義享說(shuō)。
所謂混合動(dòng)力裝置就是將電動(dòng)機與輔助動(dòng)力單元組合在一輛汽車(chē)上做驅動(dòng)力，輔助動(dòng)力單元實(shí)際上是一臺小型燃料發(fā)動(dòng)機或動(dòng)力發(fā)電機組；形象一點(diǎn)說(shuō)，就是將傳統發(fā)動(dòng)機盡量做小，讓一部分動(dòng)力由電池-電動(dòng)機系統承擔。
由于混合動(dòng)力汽車(chē)同時(shí)裝有發(fā)動(dòng)機和電動(dòng)機兩套系統，啟動(dòng)、加速等需要大功率輸出的時(shí)候兩套系統同時(shí)出力；減速時(shí)發(fā)動(dòng)機能為蓄電池充電；平穩行駛時(shí)，由發(fā)動(dòng)機以最佳的工作狀態(tài)驅動(dòng)汽車(chē)或者電動(dòng)機單獨驅動(dòng)；怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機關(guān)閉。
由于能夠回收部分制動(dòng)能量，專(zhuān)門(mén)設計的小型內燃機能夠以更高的燃燒效率工作，再加上控制系統的優(yōu)化，能量利用率能夠由原來(lái)的60%-70%提高到95%以上。由于制動(dòng)能量回收是其減少燃油消耗和尾氣排放的一個(gè)重要原因，因此混合動(dòng)力汽車(chē)在交通擁堵、加速和減速頻繁的城市路況節油非常明顯。
IGBT成驅動(dòng)亮點(diǎn)
新能源汽車(chē)的推廣也為半導體器件開(kāi)辟了新的市場(chǎng)，尤其是以IGBT(絕緣柵雙極晶體管)為代表的功率器件和功率模塊更是驅動(dòng)系統的核心部件。傳統的汽車(chē)是依靠發(fā)動(dòng)機提供動(dòng)力，混合動(dòng)力汽車(chē)除了發(fā)動(dòng)機以外還需要電動(dòng)機，純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)則只有電動(dòng)機，電池提供的直流電需要通過(guò)逆變器轉換為交流電之后才能用于驅動(dòng)電動(dòng)機，因此，無(wú)論是混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)還是燃料電池汽車(chē)都需要配置了功率模塊的驅動(dòng)器。半導體廠(chǎng)家針對這些新能源汽車(chē)的需求推出了相應的功率器件和功率模塊，目前混合動(dòng)力汽車(chē)的功率器件多為IGBT，用以滿(mǎn)足高電壓、大功率的需求。
對于剎車(chē)系統而言，需要考慮將剎車(chē)能量轉化成電能回充電池。除了用于電動(dòng)機的驅動(dòng)之外，功率半導體器件和模塊還可以用于能量的回收。
存儲技術(shù)也將在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域找到用武之地。相對于傳統的燃油汽車(chē)而言，電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)需要增加電子設備以實(shí)現更好的控制、智能和安全/質(zhì)保數據收集，這意味著(zhù)需要低功耗的非易失性存儲器，需要保證確定性響應的快速寫(xiě)入，需要實(shí)時(shí)啟動(dòng)安全關(guān)鍵性應用，還需要幾乎無(wú)限的耐久性以實(shí)現連續的意外事件記錄。要達到這些要求，F-RAM(非易失性鐵電存儲器)是最好的選擇。
成本技術(shù)皆待改善
目前，過(guò)高的成本依舊是限制新能源汽車(chē)普及的瓶頸。為降低系統成本，功率半導體器件和模塊供應商也采取了各種策略。據三菱電機機電(上海)介紹，三菱電機早在10年前就已經(jīng)開(kāi)始為混合動(dòng)力汽車(chē)提供功率半導體模塊，針對客戶(hù)在研發(fā)和生產(chǎn)的不同階段，三菱電機將提供不同的產(chǎn)品。例如，當客戶(hù)剛剛引入電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品的時(shí)候，可以將普通工業(yè)用的IGBT提供給客戶(hù)作為試驗品；而在客戶(hù)的產(chǎn)品大規模量產(chǎn)的時(shí)候，就可以提供針對特定系統定制的IGBT，這樣可以有效地降低成本。
除成本瓶頸外，混合動(dòng)力汽車(chē)在技術(shù)上也面臨一些障礙。電池系統的能量密度問(wèn)題、電機系統的體積和響應速度問(wèn)題以及傳動(dòng)系統的效率問(wèn)題是當前混合動(dòng)力面臨的三大難關(guān)，突破這些難關(guān)需要產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節的企業(yè)協(xié)同配合。
除了上述難題之外，另外一個(gè)在技術(shù)上有障礙的領(lǐng)域是高壓和電氣系統。因為傳統汽車(chē)通常是12V的電源系統，最高也只到24V，現在所有車(chē)載電氣系統的零部件基本上都是按照這個(gè)規范來(lái)開(kāi)發(fā)的；但是現在混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)要求的電壓等級與電流容量都大幅度地增加了。
比如說(shuō)混合動(dòng)力到了中混這個(gè)等級的話(huà)，電壓要求一般都會(huì )在120V-144V之間，隨著(zhù)電機功率的增加，電壓會(huì )高達288V、360V乃至500V以上，將來(lái)可能還會(huì )更高。像這樣的系統、高電壓以及大電流的應用是以前的燃油車(chē)上所沒(méi)有的，所以混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)要求電氣系統供應商開(kāi)發(fā)一些全新的零部件。
