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動力系統的電氣化
本篇將聚焦動力系統電氣化、不同的解決方案架構以及與功率半導體的聯繫

 2018-10-24

動力系統的電氣化——簡介

近來,汽車電氣化在汽車行業內取得了快速發展。推動這一趨勢的主要因素是城市環境中的清潔駕駛、脫碳、空氣品質和健康保護等法規。這些法規通過當地政府或全球各地政府與相關組織商定的減排要求加以實施,並要求汽車OEM做出快速響應,以減少車輛的碳排放量,避免潛在的嚴重處罰。

這一根本變化並不是依賴於傳統的內燃機(ICE),而是依賴於某種形式的電氣動力系統。目前有多個動力系統解決方案正在實施中,分別針對不同OEM的戰略、願景和財務能力。這也使得該行業出現了大量新的術語。初看上去,可能會令人眼花繚亂,特別是當新能源汽車開始大量上路時。最受歡迎的動力解決方案如下:48V輕度混合動力(MHEV);全混合動力(HEV);插電式混合動力(PHEV);純電池動力(BEV);燃料電池(FCV)。

圖1電氣化驅動因素及影響因素 來源:AVL

每一種類型都有一個特定的架構,以及各自的運行要求和功率要求。此外,每種解決方案實現的二氧化碳(CO2)減排大不相同,從48V MHEV的大約15%到BEV和FCV的100%,有高有低。直接向OEM供應相關汽車系統和器件(DC/DC轉換器、電池管理系統(BMS)、逆變器 等)的汽車1級供應商應謹慎考慮和分析這些細節。

所有行業參與者都想要了解的其中一個關鍵問題就是,哪類汽車/動力系統將占據(短期和長期)主導地位,以及邁向大規模普及的轉折點將在何時出現。這 對於制定成功戰略和提高業務市場份額至關重要。在近期舉行的大多數會議中,人們主要談論的是48V MHEV及其如何發揮向整車電氣化發展的墊腳石作用。許多人還說,BEV將成為整車電氣化發展的最終目標。儘管這可能是真的,但是我們必須提及一些特定的 挑戰,並對其加以考慮。

簡單地說,雖然48V MHEV和HEV等解決方案在目前是符合要求的,但是從長遠角度看,它們無法實現令人滿意的CO2減排和駕駛體驗。相反,這些局部電氣化汽車的開發具有相 對成本效益,因為它們與眾所周知的傳統汽車非常接近,從而使OEM能夠在現有製造基礎上輕鬆地進行開發。這是一種簡單的演化策略。

最後階段的汽車解決方案(如BEV和FCV)可解決CO2減排問題(至少在汽車減排方面),同時還可以向客戶提供全新的駕駛體驗(例如:瞬時轉矩 (BEV)、無人駕駛功能等)。這些汽車面臨的主要挑戰就是生產成本較高(電池成本(BEV)、制氫成本(FCV)等),且實現大規模普及需要具有供應數 百萬電池的製造能力。此外,還存在一些外部挑戰,例如:充電基礎設施和電力分配,這些都需要進一步發展,以滿足汽車的電力需求,並消除消費者的擔憂。

在本系列中,我將嘗試深入研究每一種主要的汽車類型,以進一步了解它們的架構、系統需求以及與功率半導體的聯繫。在下一篇博客中,我將談論48V MHEV,並和大家一起探討向清潔駕駛邁出的第一步。

作者:安世半導體 技術營銷工程師 Ivan Petrov

Ivan近期獲得曼徹斯特大學電氣和電子工程專業工程學學士(榮譽)學位,其於2016年9月加入安世半導體擔任技術營銷工程師一職,並在短短的一年後晉 升為研究生營銷工程師。他負責功率半導體業務的市場分析。在過去的一年裡,他發表了幾篇深受好評的傳統動力系統報告,並開始致力於汽車電氣化這一迅速發展 的領域。Ivan對電動車(xEV)系統的了解來自於其靜態研究、參與的眾多xEV會議和全球客戶拜訪。在工作之餘,他是一名活躍的網球選手,他的比賽風 格和外表曾被人拿來與羅傑·費德勒和格里戈爾·季米特洛夫比較。