2009年,中國汽車產銷量躍居世界第一,同時乘用車電子產品配備率相比五年前翻了一番,達到20%左右,從而推動中國汽車電子產品市場規模達到1629.6億元,同比增長20.4%。作為汽車電子產品的上游,2009年中國汽車電子類集成電路市場規模也達到114.9億元,同比增長16.3%,其中模擬IC、MCU以及ASSP芯片是市場中的主力軍。
新能源汽車被傾注了巨大熱情
目前世界各國政府在推動新能源汽車以及相關技術發展中傾注了巨大的熱情,支持力度前所未有。據德勤的統計,全球各國在經濟刺激計劃中,共有440億美元投向新能源汽車,其中美國投入最多,達到274億美元,其次是法國,達到85.4億美元,中國政府也在4萬億投資中投入15億美元推動新能源汽車的發展。新能源汽車作為未來汽車產業的發展方向,吸引了各國政府與大批投資者,而電子技術的發展將新能源汽車的發展從藍圖變為現實,成為市場發展的強力推動者。
動力電池性能的改善,電機材料與性能的提升,功率器件技術的發展,車用MCU計算能力的大幅提高。一系列的電子技術的發展使得電驅系統能夠在可承受的成本基礎上滿足消費者的駕駛需求,推動混合動力汽車、插電式混合動力汽車以及純電動汽車為代表的電驅汽車在市場中取得成功,目前混合動力汽車在全球市場中已經占據了明顯的優勢,得到了消費者的認可和喜愛。而汽車的動力系統被電子產品替代,力耦合管理系統、電池組與電池管理系統、電機與電機驅動系統、整車動力控制系統、大功率模塊等關鍵零部件的應用,使得汽車電子產品在整車中的成本率快速提升。
以20萬元級別的純電動版乘用車測算,成本率達到50%以上。此外,電驅汽車面向汽車產業未來的產品,在設計中不會僅僅是目前車型的簡單改裝,越來越多的新型汽車電子產品與技術將應用其中,如智能導航系統、多功能數字化儀表、多媒體娛樂系統、遠程信息服務系統、汽車氣候控制系統、駕駛員綜合輔助系統等,這些產品在提升汽車安全、舒適與娛樂功能的同時,也能幫助駕駛員改善駕駛習慣,從而達到節省能源的目的。而汽車配備如此之多的電子產品將帶來功率不斷提升,新能源汽車發展所帶來的汽車動力電氣化的趨勢,為電子產品技術在汽車中的應用提供了良好的載體。目前全球新能源汽車銷量占總銷量的不足1%,全球新能源汽車產業發展才剛剛開始,對于相關電子技術的發展創新與應用創新來說仍有巨大的空間。例如動力電池由鎳氫向鋰電池方向發展是趨勢,這對于鋰電池技術而言,意味著巨大的發展空間,例如負極材料向硅基發展、固態鋰電池技術等都將大大提升現有鋰電池的性能,芯片、電機、傳感器、控制系統等零部件性能都存在巨大的提升空間,而新技術、新產品也將不斷被應用到汽車中。
我國新能源汽車電子的特點
電子技術在推動汽車產品發展的過程中所起到的作用越來越明顯,逐漸從促進性能改善的“配角”地位成為決定發展方向的“主角”,電子技術與機械技術融合發展的趨勢愈發明顯,汽車工業與電子信息產業協同發展成為必然選擇。
新能源汽車的核心技術
國家新能源汽車生產準入強調三大核心技術:電機及電機控制器、電池及電池管理系統、整車控制系統。其中動力電池技術是全球新能源汽車所面臨的一個共同技術難題,從鉛酸電池、鎳氫電池到鋰電池,電池的比能量階梯型提升,但純電動車的續時里程仍然無法與傳統汽車相比(從比能量和比功率的角度看)。因此,動力電池技術是新能源汽車面臨的技術瓶頸。另外,即使人們可以接受目前的純電動車續時里程,充電站布局、數量等基礎建設也需要配套到位。同時充電時間的問題,充電接口標準化的問題等都需要解決。
新能源汽車的另一個關鍵技術問題(針對混合動力汽車),就是發動機管理系統的自主開發和應用。目前國內混合動力汽車的發動機主要是借用傳統汽車的發動機,基本上是通過控制節氣門開度來實現發動機和電機的動力混合(也包括發動機的啟停技術),沒有從根本上專門開發專用的混合動力汽車發動機控制系統。
至于新能源汽車的未來毋庸置疑,肯定是主要的發展方向。因此在未來汽車中,新能源汽車的數量和地位會不斷提高。隨著新能源汽車技術的成熟和國家對新能源汽車鼓勵政策的出臺和落實,新能源汽車的市場會逐步打開,尤其是在“十城千輛”城市展開。IC與半導體英飛凌科技(中國)有限公司汽車電子業務部高級市場工程師曹洪宇認為,新能源汽車無疑是目前全球關注的焦點話題之一,豐田公司的普瑞斯如今已經銷售過百萬輛了。而中國也正在掀起了一股產業研發熱潮,從政府補助到市場引導,都在大力培植這個新興市場,預計2015年各種車型將占整體5%左右。反觀這些車型背后,來自半導體公司的技術支持尤為重要,同時巨大的新能源車市場預期帶給整個業界不少挑戰和機遇。
主要的挑戰來自兩方面,一方面是傳統汽車電子系統和新系統之間的協調工作;同時還需要在成本可控的條件下,滿足汽車電子在復雜應用環境下的可靠性要求。
HP1重485g(72x140x17mm)3半橋合一的設計,650V400A最大驅動能力,適用于20~30kW以內電機應用。HP2(106.5x48.5x20.5mm)重量1250g,更是以特別的直接水冷式散熱設計,以650V800A模塊滿足80~100kW的電機應用。
根據市面上不同電機功率扭矩和工況的要求,英飛凌將在2010年底推出一款200A電流和HP1相同封裝的產品,以及600A電流和HP2相同封裝的產品,形成兩個產品系列,能滿足從10kW~100kW的各等級電機系統的功率需求。
除此以外,還將在明年推出兩款超小型easy-B模塊,適合3~10kW以下車載電池充電器、電動空調或EPS等應用。飛思卡爾中國區汽車電子工程經理康曉敦說,電動汽車大致可以分為三類:混合動力、燃料電池和電動車。電動汽車存在著一個通用性的問題—電池。由于目前存在的電池方面的種種問題,未來能夠實現量產的可能性最大的就是混合動力車。混合動力與傳統發動機相比在技術領域增加了三部分:整車控制;電池管理;電機控制。
從目前技術來看,電池技術是混合動力汽車和電動車的關鍵所在。即使是市場呼聲比較高的混合動力汽車,電池的成本也占到了整車的1/3以上。而且還有重量、可靠性、壽命等諸多問題需要解決。磷酸鋰鐵電池技術應該是解決方案中較好的一種。但涉及的以上問題也還是需要進一步改進。燃料電池是另一種技術,因其技術成熟性、燃料(主要是液態氫)貯存和控制方面的問題,可以說還不能馬上成為成熟的量產產品。而對純電動車的混合動力來講,電池的成本、重量、可靠性、壽命、包括充電問題將是政府、汽車公司所面臨的主要問題。當然因為電動車的環保優勢,各國政府均在采取鼓勵政策。我們也希望電動車市場能夠盡快有長足的發展。
最新的電子動力系統控制技術已經證明可以幫助降低排放量、提高燃油效率,并將更多引擎動力傳輸到路面。飛思卡爾在電子汽油發動機管理領域具有優勢,提供先進的嵌入式控制器、傳感器技術、動力管理組件和動力制動器驅動,使新車輛更加經濟,并保護環境。而且飛思卡爾將繼續把引擎控制技術引入到新興應用中,如混合車輛控制和普通線路的柴油發動機管理。
飛思卡爾對國內重要客戶的支持(如比亞迪等)包括技術交流、產品定價等,同時與奇瑞和東風合作的汽車電子聯合實驗室,并且未來還將擴展到其它整車廠商。此外,飛思卡爾還與清華大學、同濟大學和上海交大等高等院校進行相關的合作和研究。