(來源:英飛凌中國)
英飛凌正在引領歐洲委員會開展的三個全新研究項目——“3Ccar”、“OSEM-EV”和“SilverStream”,旨在使電動汽車的電氣系統更緊湊和更輕便(重量約減少五分之四),續航距離更遠,同時成本降低四分之一,這意味著,電動汽車將更便宜、更高效和更可靠,不遠的未來,將有更多的電動環保汽車駛上歐洲的大街小巷。
為何英飛凌能成為該聯合項目的引領者,帶領一個來自15個國家、70個合作伙伴和總投資為6700萬歐元的研發團隊?
在全球每年生產的約8000萬輛新車中,平均每一輛車上有大約67枚英飛凌芯片,而電動汽車則裝載了更多的英飛凌器件,如寶馬i3和i8電動車上,僅電力驅動總成就應用了75個英飛凌半導體器件。隨著電動化、智能化和網絡化的進一步融合,未來半導體元件在汽車上的使用率會更高。上周,在英飛凌汽車電子高校日活動——清華大學站,英飛凌汽車電子事業部中國區負責人徐輝女士接受了媒體群訪,為媒體展示了一幅屬于新能源汽車的新畫卷。
新能源車,不論是混動、插電還是電動車,對于電氣系統來講,都是把發動機的機械功能減少、把電子電氣的功能加大。而電氣化程度的提高意味著半導體電子分量要加大。徐輝女士表示,隨著新能源汽車的快速發展,每輛車半導體元件所占的成本會越來越高。目前平均每輛標準汽車的半導體原件成本是300美元;輕度混合動力汽車(即弱混和中混汽車)的半導體原件成本達到了500多美元;完全混合動力汽車(即強混或插電式汽車)和純電動汽車的半導體器件一樣,半導體原件成本可達到600多美元,但汽車內部總的動力構成不同。只要有新能源的傳動系統和動力系統的電氣化,半導體器件的含量就會大幅度的增加。半導體原件成本從近300美元增加到600多美元,增加了一倍以上。
隨著新能源汽車電氣化程度的增高,電子產品的性能、質量和可靠性要求也越來越高。徐輝女士指出,英飛凌半導體產品的壽命要比傳統汽車的壽命增加4倍左右。傳統汽車使用的是普通開關,而未來的新能源車是使用電池的,電池一直在工作,即使車子不發動,電池也在進行充電,也就是說汽電系統是輪軸轉不休息的,這就要求半導體產品有更高的質量和可靠性,讓汽車不論在行駛中還是休息充電時都能正常發揮功能,對于車用半導體來說,這是一個更高的要求。
許多廠商在制造混動車時都面臨著一個難題,既要有發動機又要有電機、電控和電池,難免會導致體積過大。而寶馬i3的設計有它的獨特之處,把電控單元和電機集成在一個非常小的空間內。徐輝女士表示,IGBT功率器件是電動汽車的核心,其功率密度越高,原件的體積就可以做得越小,從而達到更高的能效。英飛凌做到了業界最高的功率密度,比普通IGBT的功率密度高出30%~40%。
IGBT的體積做得越小,對散熱的要求就越高,同時,因為所有的功率轉換都由IGBT執行,所以器件本身沒有很多空間來散熱,也不能通過增加風扇等其他方式散熱,這就要求IGBT本身有很好的散熱功能。英飛凌的IGBT具備獨特的冷卻方式“Pin Fin”,在原件上面增加了很多針尖式的設計,保證了更大的散熱面積,這也是英飛凌最先推出的創新設計。另一方面,IGBT控制電機,而電機的頻率變化要求非常高,也就要求IGBT有更高的開關頻率,更精確更可靠地控制電機。英飛凌的IGBT從質量和可靠性上能夠達到業界最高的要求,這樣也就能保證最高質量和最可靠的電機控制。
寶馬i3能達到高度的集成化,這與英飛凌和寶馬長期的合作,以及雙方研發團隊緊密的聯系是分不開的。在電控單元方面,寶馬還把DC/DC的轉換功能也整合在逆變器單元里,更大程度上減少了發動機空間,這樣的高度集成化、減小空間、減小體積和降低成本之所以能夠完成,與英飛凌和寶馬的前期合作密切相關。英飛凌IGBT的性能、質量和可靠性也幫助了寶馬i3逆變器和動力系統達到了最高的效率,這也是英飛凌幫助寶馬實現高效變動驅動和變動傳動的合作成果。
英飛凌作為德國最大的半導體公司,一直以來與中國政府密切合作與交流,支持政府的各項政策。去年4月,英飛凌首席執行官Reinhard Ploss博士陪同德國副總理兼經濟和能源部部長Sigmar Gabriel訪華,有幸拜會了中國總理李克強,7月,Reinhard Ploss博士再次作為德國代表團成員之一,全程陪同德國總理默克爾訪華。今年3月,中國國務院副總理馬凱攜代表團訪問德國,并特地參觀了英飛凌德國總部。電動汽車是中德兩國合作的重點之一,而IGBT作為驅動電動車的關鍵器件,成為馬凱副總理參觀英飛凌時的焦點話題。
英飛凌早在10年前就已經在電動汽車半導體元件研發方面開始了大規模的研發投入,并和車廠緊密合作。徐輝女士認為,新能源是一個非常有潛力的市場,而純電動是更適合中國國情的一條路線。中國企業在傳統內燃機方面與國外技術有一定差距,但在電機、電控、電池這三個單元的生產制造和設計能力則都具有較強競爭力,電動車是中國能夠彎道超車的絕佳機會。
面對現代社會的三大挑戰——高能效、移動性、安全性,英飛凌汽車電子事業部重點關注三個主要方向,即環保、安全、智能。談到智能化,徐輝女士說道,“無論是聯網汽車還是車內娛樂系統,中國的研發和生產無疑是全球領先的,所以這一定是中國引領全球汽車行業的亮點之一。我們希望電動車能夠對智能化起到互補或者是帶動的作用。電動車的智能化是有獨特的優越性,比如當汽車有了電池,空調和娛樂系統都可以由電池來供電,不再需要發動機來驅動。這些電氣化的基礎設施可以讓控制器功能的集成度更高,所以電動化是可以推動智能化的發展?!?span>
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