以IGBT為核心 混合動力成新能源汽車切入點

    節能和環保的雙重需求使得新能源汽車在全球范圍內日益引起業界的重視，在最近的國際汽車展上，多家汽車企業推出了電動和混合動力汽車，這預示著新能源汽車即將進入真正的商用階段。如今，中國對于新能源汽車的推廣也進入了一個關鍵時期，今年2月，財政部、科技部發出《關于開展節能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知》，推廣節能與新能源汽車，這些措施將促進新能源汽車的發展。而混合動力汽車是目前最接近應用的新能源汽車，它的發展給汽車產業帶來了新的變化和機遇。

  混合動力汽車被看好

  從傳統的燃油汽車轉向新能源汽車，人們也面臨多種選擇�！霸谄�車行業的未來發展方向上，電動汽車和油電混合動力汽車現在正成為一個明顯的趨勢�！钡聽柛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《中國電子報》記者采訪時表示，“目前看起來技術上比較可行的解決方案是混合動力，下一步就是純電動汽車，再下一步可能就是燃料電池汽車，燃料電池可能是最終的解決方案。不過，現在看起來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�！�

  雖然電動汽車的前景被普遍看好，但是目前的電池技術問題阻礙了純電動汽車的應用，這是由于電池的能量密度遠遠不如汽油，而混合動力汽車就是一個折中的選擇。“應該說，混合動力汽車只是一個過渡產品，因為混合動力汽車仍然需要燃油，仍然不是零排放。”賽米控商業貿易(珠海)有限公司應用經理劉義享告訴本報記者。所謂混合動力裝置就是將電動機與輔助動力單元組合在一輛汽車上做驅動力，輔助動力單元實際上是一臺小型燃料發動機或動力發電機組；形象一點說，就是將傳統發動機盡量做小，讓一部分動力由電池-電動機系統承擔。

  由于混合動力汽車同時裝有發動機和電動機兩套系統，啟動、加速等需要大功率輸出的時候兩套系統同時出力；減速時發動機能為蓄電池充電；平穩行駛時，由發動機以最佳的工作狀態驅動汽車或者電動機單獨驅動；怠速時發動機關閉。由于能夠回收部分制動能量，專門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化，能量利用率能夠由原來的60%-70%提高到95%以上。由于制動能量回收是其減少燃油消耗和尾氣排放的一個重要原因，因此混合動力汽車在交通擁堵、加速和減速頻繁的城市路況節油非常明顯。

  IGBT成驅動亮點

  新能源汽車的推廣也為半導體器件開辟了新的市場，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系統的核心部件。賽米控商業貿易(珠海)有限公司應用經理劉義享告訴《中國電子報》記者，傳統的汽車是依靠發動機提供動力，混合動力汽車除了發動機以外還需要電動機，純電動汽車和燃料電池汽車則只有電動機，電池提供的直流電需要通過逆變器轉換為交流電之后才能用于驅動電動機，因此，無論是混合動力汽車、純電動汽車還是燃料電池汽車都需要配置了功率模塊的驅動器。半導體廠家針對這些新能源汽車的需求推出了相應的功率器件和功率模塊，目前混合動力汽車的功率器件多為IGBT，用以滿足高電壓、大功率的需求。

  對于剎車系統而言，需要考慮將剎車能量轉化成電能回充電池。三菱電機機電(上海)有限公司董事總經理森敏告訴本報記者，除了用于電動機的驅動之外，功率半導體器件和模塊還可以用于能量的回收。

  存儲技術也將在電動汽車領域找到用武之地。RamtronInter-national亞太區市場策略經理李鴻鈞在接受本報記者采訪時表示，相對于傳統的燃油汽車而言，電動汽車或混合動力汽車需要增加電子設備以實現更好的控制、智能和安全/質保數據收集，這意味著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入，需要實時啟動安全關鍵性應用，還需要幾乎無限的耐久性以實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。

  成本技術皆待改善

  目前，過高的成本依舊是限制新能源汽車普及的瓶頸。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)有限公司董事總經理森敏介紹，三菱電機早在10年前就已經開始為混合動力汽車提供功率半導體模塊，針對客戶在研發和生產的不同階段，三菱電機將提供不同的產品。例如，當客戶剛剛引入電動汽車產品的時候，可以將普通工業用的IGBT提供給客戶作為試驗品；而在客戶的產品大規模量產的時候，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，混合動力汽車在技術上也面臨一些障礙。德爾福派克電子/電氣系統亞太區電子/電氣架構工程總監李茗在接受《中國電子報》記者采訪時表示，電池系統的能量密度問題、電機系統的體積和響應速度問題以及傳動系統的效率問題是當前混合動力汽車面臨的三大難關，突破這些難關需要產業鏈各個環節的企業協同配合。李茗同時表示，除了上述難題之外，另外一個在技術上有障礙的領域是高壓和電氣系統。因為傳統汽車通常是12V的電源系統，最高也只到24V，現在所有車載電氣系統的零部件基本上都是按照這個規范來開發的；但是現在混合動力電動車要求的電壓等級與電流容量都大幅度地增加了。比如說混合動力到了中混這個等級的話，電壓要求一般都會在120V-144V之間，隨著電機功率的增加，電壓會高達288V、360V乃至500V以上，將來可能還會更高。像這樣的系統、高電壓以及大電流的應用是以前的燃油車上所沒有的，所以混合動力電動車要求電氣系統供應商開發一些全新的零部件。■