節(jié)能減排已成為汽車電子發(fā)展的新動力。隨著石油供應日趨緊缺和環(huán)境污染日益加劇，電動車這種以電能為動力的交通工具憑借其節(jié)能、環(huán)保的特性日漸成為業(yè)界關注的焦點。然而，縱使電動汽車有很多優(yōu)點，但它一時間還無法取代傳統(tǒng)的燃氣動力模式，所以混合動力汽車是目前新型清潔動力汽車中最具有產業(yè)化和市場化前景的車型。不過電池、成本、可靠性、壽命、更復雜的環(huán)境、對高壓功率器件的要求等諸多問題也成為汽車廠商面臨的新難題。 英飛凌科技(中國)有限公司汽車電子業(yè)務部高級市場工程師曹洪宇指出，目前混合動力汽車的主要挑戰(zhàn)來自兩個方面：一是傳統(tǒng)動力系統(tǒng)和電動系統(tǒng)之間的協(xié)調工作；二是需要在成本可控的條件下，滿足汽車電子在復雜應用環(huán)境下的可靠性要求。 飛兆半導體全球汽車市場部高級經理Hans-Peter Hoenes則認為，混合動力汽車的主要設計挑戰(zhàn)在于以極低的成本創(chuàng)建一個非常復雜卻又高度可靠的系統(tǒng)。 “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，由于目前電池方面存在的種種問題，未來能夠實現(xiàn)量產可能性最大的就是混合動力車?；旌蟿恿εc傳統(tǒng)發(fā)動機相比在技術領域增加了三部分，一是整車控制，二是電池管理，三是電機控制?！憋w思卡爾中國區(qū)汽車電子工程經理康曉敦表示。 各類混合動力汽車面臨的不同挑戰(zhàn) 混合動力汽車又分為輕(微)混合與完全混合動力汽車，它們面臨的挑戰(zhàn)各有不同。 曹洪宇分析道，微混合系統(tǒng)和全混合系統(tǒng)在系統(tǒng)結構上有很大區(qū)別，不僅僅是電機系統(tǒng)占總功率百分比的數(shù)值差異，重要的是量變引起的車輛結構的變化。微混合系統(tǒng)一般實現(xiàn)起停功能，全混合系統(tǒng)則要求車輛在沒有發(fā)動機動力的情況下依然具有一定的續(xù)航能力。由于系統(tǒng)的耦合度大大增加，全混合系統(tǒng)結構更為復雜，也對設計帶來了更多挑戰(zhàn)。 Hoenes則分析道，對于輕度混合動力的汽車來說，底盤基本設計仍是傳統(tǒng)的汽車設計，通常是在一輛普通汽車上集成混合動力特性。由于底盤基本設計已定，額外需要的所有系統(tǒng)都必須能作出配合。不過，這并非總是最佳技術方案，迄今這方面最大的挑戰(zhàn)是機電一體化集成。換言之，需要空間要求最低的設計。至于完全采用混合動力的汽車，整個設計都需要改變，不僅動力傳動，甚至底盤都不得不針對混合推進而優(yōu)化。一個好的設計應該是圍繞動力傳動來設計汽車，而傳統(tǒng)方案則認為設計汽車只是把引擎放置在“某處”，這是一個徹底的設計思維觀念的轉變，因為驅動系統(tǒng)決定了或至少大大影響了汽車的形狀和外觀。 “設計工作面臨的最大挑戰(zhàn)是，缺乏在高壓下大功率電動傳動方面擁有豐富經驗的汽車工程師。由于工作條件與傳統(tǒng)汽車不同，所以即使是在工業(yè)驅動領域富有經驗的資深顧問，所能夠提供的幫助也很有限?！盚oenes表示。 電機控制面臨的挑戰(zhàn) 在電機控制方面，曹洪宇指出主要的困難在于必須達到汽車級別可靠性要求，同時需要考慮合適的成本實現(xiàn)。另外需要考慮大功率驅動系統(tǒng)帶來的電磁干擾和噪聲的影響。如果使用工業(yè)級器件雖然在使用初期沒有什么大問題，但隨著時間的推移，伴隨著注定產生的器件失效，會給廠商的品牌形象和口碑帶來無法估量的損失，“所以我們推薦使用汽車級器件，能有效保證在車輛的生命周期內系統(tǒng)可靠運行?！彼f道。 Microchip汽車產品組汽車市場經理陳頌恩則認為：“在混合動力汽車中，電機控制對于轉向控制和電池冷卻等關鍵子系統(tǒng)非常關鍵。無刷直流(BLDC)電機由于體積小、可控性和高效率而得到普遍使用，可以減少皮帶和液壓系統(tǒng)，提供額外功能并改善行駛里程。磁鐵成本持續(xù)下降和控制直流無刷電機所需的電子器件不斷減少，致使其被越來越多的汽車所采用，功率水平也不斷提高?！?

曹洪宇：混合動力汽車的一個主要挑戰(zhàn)是傳統(tǒng)動力系統(tǒng)和電動系統(tǒng)之間的協(xié)調工作。ZeEesmc

據(jù)陳頌恩解釋，直流無刷電機通常與一個或多個轉子位置傳感器一起使用，因為它們的電氣勵磁必須與轉子位置同步。出于成本、可靠性和機械包裝方面的考慮，特別是如果電機需要浸沒在流體之中，最好在無傳感器情況下運行無刷直流電機，即無傳感器運行。無傳感器電機的成本較低，但驅動卻更為復雜。它在混合動力汽車電池冷卻系統(tǒng)方面具有出色表現(xiàn)，此時電機不需要啟動和停止?！捌囅到y(tǒng)嵌入設計人員面臨不斷變化的環(huán)境，需要開發(fā)出具有成本效益和環(huán)境友好的解決方案。低功耗微控制器是滿足苛刻要求的重要器件，它能以較低的成本增加系統(tǒng)可靠性，采用小型封裝適應較小的電路板空間，且無需外部元件。此外，可具備插座、軟件和外設兼容性的微控制器架構也為設計人員提供了出色的靈活性，能縮短開發(fā)時間和降低成本。微芯科技提供多種微控制器和DSC，對于面臨混合動力汽車電子需求挑戰(zhàn)的設計師來說是不錯的解決方案?！?在動力總成系統(tǒng)方面，曹洪宇認為最大挑戰(zhàn)是如何協(xié)調電機系統(tǒng)和傳統(tǒng)動力系統(tǒng)的運行，帶給用戶更好的駕乘感受。整個系統(tǒng)效率的提高主要從以下幾個方面入手：提高電機系統(tǒng)運行效率、制動能量的回饋比率，以及減少發(fā)動機在低效率轉速區(qū)間的運行等。 電池管理面臨著最大挑戰(zhàn) 在(完全)混合動力汽車中，電池是最昂貴的，同時也是最精細脆弱的部件。雖然鋰電池具有大功率密度的優(yōu)勢，但在開發(fā)適用于混合動力汽車的電池方面，仍有大量工作要做。在此情況下，未來數(shù)年鎳氫(NiMH)電池的運用仍將越來越廣泛。

康曉敦：電池技術是混合動力汽車的關鍵所在，電池的成本也占到了整車的1/3以上。ZeEesmc

Hoenes指出，要實現(xiàn)快速充電又不損害電池，需要一種非常精確的電荷充電控制技術。雖然在微控制器中集成智能化編程算法基本上是軟件解決方案，但飛兆的重點仍然是在硬件上。為避免充電期間電力線的干擾，好的功率因數(shù)校正方案必不可少，在某種程度上甚至是法律規(guī)范規(guī)定的。飛兆擁有廣泛的控制IC產品組合，再結合內置具有軟恢復整流器性能的整流二極管和低飽和壓降IGBT，可提供一個完整的解決方案。 在電池管理方面，曹洪宇表示英飛凌的鋰電池動態(tài)平衡應用專利能減少相互差異，有效提高電池使用效率和壽命。該專利的特點是可以在電池充電放電或者空閑的任意時間實施電量平衡，非常適合汽車動力應用這樣變化多樣的環(huán)境和模式迅速切換的需求。 “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，但同樣面臨以上問題，也還需要進一步改進。燃料電池是另一種技術，因其技術成熟性、燃料(主要是液態(tài)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、壽命包括充電問題都將是政府、汽車制造商所面臨的主要問題。”康曉敦說道，“所以，目前混合動力汽車在歐美國家及日本已形成產業(yè)化，而國內還處于起步階段。飛思卡爾將致力于對中國本土汽車電子的發(fā)展做出貢獻?！?