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半导体技术助力新能源汽车突破发展瓶颈

在发展纯电动汽车和构建完善的新能源产业供应链过程中累积的卓越的技术优势,正是中国的竞争优势。在新能源汽车中,电驱系统为三大核心技术之一。
发布时间:2020-03-30 16:59        来源:中国电子报        作者:陈炳欣

意法半导体亚太区功率分立和模拟产品器件部区域市场和应用副总裁沐杰励 意法半导体亚太区汽车产品市场及应用高级总监郑明发:半导体技术助力新能源汽车突破发展瓶颈

汽车作为制造业的中坚力量,一直发挥着中流砥柱的作用。在振兴实体经济过程中,汽车所发挥的行业龙头作用十分明显。日前,新能源汽车充电桩被纳入新基建,显示出国家推进新能源汽车及相关配套产业的决心。中国新能源汽车产业前景如何?芯片在新能源汽车中发挥着怎样的作用?记者采访了意法半导体(ST)亚太区功率分立和模拟产品器件部区域市场和应用副总裁沐杰励与意法半导体亚太区汽车产品市场及应用高级总监郑明发。

未来新能源汽车市场前景广阔

对于中国新能源汽车产业的发展前景,郑明发十分看好。他表示,中国将新能源汽车列为七大战略性产业之一,使得新能源产业的发展取得了举世瞩目的成就,产销量、保有量连续5年居于世界首位。虽然2019年由于补贴退坡、国五燃油车清库存及车市寒冬,新能源汽车累计销量仅120.6万辆,同比有所下降,但一系列相关的政策将继续推动我国新能源产业高质量发展,新能源产业将进入加速发展的新阶段。

无论从国内还是全球范围内来看,新能源是大势所趋。在发展纯电动汽车和构建完善的新能源产业供应链过程中累积的卓越的技术优势,正是中国的竞争优势。

至于当前疫情是否会对新能源汽车市场造成冲击?郑明发认为,固然不能忽视当前疫情对全球经济的带来的不甚明朗的影响,不过尽管市场遭受如此冲击,为了满足消费者对高能效汽车的要求,目前很多研发活动仍在进行当中。未来5年,中国新能源汽车市场依然有着广阔前景。

不难看出,能效更高且售价合理是新能源汽车的发展的一个趋势。未来新能源汽车要求充电更快,续航更远,这需要车载充电器功率等级达到44KW以上,驱电机逆变器能够满足160KW以上的功率要求。ST针对新能源市场核心电子控制模块可提供完整的芯片解决方案,同时,ST已成立新能源技术创新中心,可以提供完整的系统解决方案,客户可以根据自己的具体需求在该方案上基础上做些调整,大大降低产品的开发周期,从而让客户可以将精力投入到能带来更高附加值的软件应用上。

突破续航、安全和成本瓶颈

目前,中国新能源汽车产业的发展主要瓶颈是什么?如何通过新基建的推进加以解决?郑明发认为:“续航里程、安全性和成本是当前新能源发展的主要瓶颈。若要进一步提高续航里程,车企需要加大电池容量,但这会带来成本、安全性、车重和整车布置等难题。ST完整的新能源管理芯片解决方案很好地改善了这些主要痛点,实时高精度地监控电池电压,有助于客户优化SoC、SoH算法,在安全的前提下,最大限度地使用电池储存的能量,提高续航里程。

沐杰励强调了充电基础设施的重要性。他指出,完整的充电站生态系统、先进的功率技术和碳化硅等新材料是中国新能源汽车产业的重点投资方向。随着新能源汽车使用率提高,消费者对方便、快速充电的需求也越来越高,因此需要扩大基础设施建设,增加充电站数量并提供更快的充电服务。先进的功率技术和新材料在新能源汽车中起着重要作用。

第三代功率半导体将在汽车中大量采用

随着电动化、网联化与智能化的发展,汽车当中采用的芯片越来越多。芯片在新能源汽车发挥着什么样的作用?郑明发指出,新能源汽车主要芯片类型包括主控芯片、模拟芯片,以及功率半导体等。电气电子模块中最核心的就是半导体芯片,可以说芯片是新能源汽车的“大脑”,至关重要。比如模拟前端芯片,监控着电池的状态,主控芯片通过计算可以确定剩余的续航里程,保证电池在安全状态。尺寸、车重和空间是电动汽车的重要参数,为顺应这种市场趋势,引入创新技术是非常重要的,有利于延长续航里程、缩减电池尺寸、解决快速高效充电等难题。

沐杰励预测未来新能源汽车/充电桩所需芯片进行市场时指出:“中国是全世界推出电动汽车速度最快的国家,为了跟上这样的发展速度,所有地区都需要增加基础设施。随着新能源汽车销量的提升,半导体行业的需求会持续大幅提升。与车辆电源相关的领域将以最大限度地利用这种高端硅技术的优势。”

沐杰励表示,电源管理和驱动电机逆变器是促进新能源汽车增长需求的关键领域。在新能源汽车中,电驱系统为三大核心技术之一。而电控的性能很大程度上决定了汽车的动态性能,朝向高度集成化、高功率密度、高压、高功率方向发展。

第三代功率半导体器件的发展为这些电力电子零部件进一步提升性能带来了可能。对比传统硅器件,SiC以其高频、低阻抗、高结温、耐高压的特性,在电驱动系统和车载充电机有显著的优势。比如在电驱动系统,减少损耗以及冷却系统、增加功率密度,增加续航里程以及减少电池容量。

SiC是提高工业和车用大功率解决方案能效的关键技术。作为拥有业界最广泛的SiC和GaN FET产品组合和产能的半导体公司,ST一直致力于充分发挥新型硅材料技术的优势。现在,意法半导体在全球车规SiC MOSFET供应商中排名第一。为了满足市场需求,意法半导体现正扩大内部和外部产能,以缩短交货周期,并确保多货源供应SiC和GaN产品,从而实现成为宽禁带半导体的顶级供应商的宏伟目标。

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