CAT ID: 2800 全球汽車業(yè)正在節(jié)能減排的道路上加速前行。在今年9月份德國(guó)舉行的全球最大車展法蘭克福車展上，包括寶馬、奔馳、大眾、標(biāo)致雪鐵龍?jiān)趦?nèi)的知名車廠都不約而同地推出了主打節(jié)能牌的混合動(dòng)力汽車(HEV)。 其中寶馬的Vision EfficientDynamics概念車每加侖汽油可行駛100公里以上，而雪鐵龍的柴油混合動(dòng)力汽車每加侖燃料更可行駛357公里，節(jié)能再次成為媒體關(guān)注的焦點(diǎn)。 汽車大廠們?cè)诠?jié)能減排上的大力投入不僅僅是在經(jīng)濟(jì)危機(jī)下尋找一條與以往發(fā)展截然不同的思路和機(jī)會(huì)，同樣也有來(lái)自政府法規(guī)的推動(dòng)。歐盟無(wú)疑是這方面的先驅(qū)者，2007年出臺(tái)的歐盟汽車碳排放標(biāo)準(zhǔn)草案中，要求在2012年把新出廠的汽車CO2排放量減少到120g/km以下，并設(shè)定了一系列的超限罰款標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)還將有賴于新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用，特別是半導(dǎo)體器件。本刊此前已有不少的報(bào)道，不過(guò)大都關(guān)注在IC器件，本文將介紹新型汽車特別是新能源汽車中也扮演著至關(guān)重要角色的被動(dòng)元件和功率模塊。 被動(dòng)元件不可替代 提到被動(dòng)元件在節(jié)能減排中的作用，全球主要車載零部件供應(yīng)商TDK表示，隨著空氣污染以及全球暖化的不斷加劇，世界各國(guó)都把重點(diǎn)放在了汽車環(huán)保性能的提高以及新技術(shù)的開(kāi)發(fā)上?；谶@個(gè)原因，實(shí)現(xiàn)低油耗和低排放的HEV和EV以及燃料電池汽車(FCV)受到了廣泛的關(guān)注。該公司所涉足的無(wú)源傳感器、電阻、電容、電感、繼電器、濾波器、蛙鳴器等汽車電子無(wú)源器件都在其中扮演著不可替代的角色。 確實(shí)如此。雖然回顧過(guò)去數(shù)十年來(lái)全球汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，IC在這一領(lǐng)域的應(yīng)用一直呈高速增長(zhǎng)， “然而作為MCU指令的執(zhí)行、信號(hào)采集、傳輸、記錄、保護(hù)、優(yōu)化不可缺少的輔助型功能器件，分立半導(dǎo)體和被動(dòng)元件市場(chǎng)也并沒(méi)有因此而沒(méi)落。同樣地，由于必須在苛刻環(huán)境下處理日益提高的功率，且更快更為動(dòng)態(tài)地響應(yīng)微控制器邏輯，與其相關(guān)的技術(shù)也在不斷發(fā)展中并持續(xù)應(yīng)用到這一領(lǐng)域中來(lái)?！币晃徊辉竿嘎缎彰臉I(yè)內(nèi)人士指出。 作為專門(mén)從事汽車電子元件代理業(yè)務(wù)的分銷商，北京基創(chuàng)卓越電子有限公司總經(jīng)理仲春生在這一問(wèn)題上解釋的更為具體：“隨著汽車對(duì)于動(dòng)力性、安全性、舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性能越來(lái)越高的要求，半導(dǎo)體和電子執(zhí)行器越來(lái)越多地應(yīng)用到汽車工業(yè)中，在電子執(zhí)行器中精密的電流檢測(cè)是必須的，而基于電阻器的電流檢測(cè)是目前最好的方案，使用高功率密度、高精度、低溫度系數(shù)、低熱電動(dòng)勢(shì)的精密電阻對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器實(shí)行更為精準(zhǔn)的控制，可以有效延長(zhǎng)電動(dòng)執(zhí)行器如電機(jī)的壽命，降低能耗?！? 當(dāng)然還不應(yīng)該忘記功率模塊。仲春生另指出：“越來(lái)越多的設(shè)計(jì)中開(kāi)始采用功率MOSFET和功率模塊替代機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，以便減小體積和重量，降低驅(qū)動(dòng)功耗并結(jié)合總線技術(shù)減少線束的數(shù)量，降低成本，提高可靠性。”不過(guò)在這一點(diǎn)上，作為2008年全球最大汽車電子供應(yīng)商(據(jù)iSuppli報(bào)告)的英飛凌也許更有發(fā)言權(quán)。該公司中國(guó)汽車電子業(yè)務(wù)部總監(jiān)劉魯偉表示，在汽車電子功率模塊特別是大電流高電壓功率模塊(與以往的12V工作電壓下功率模塊所區(qū)分)領(lǐng)域，英飛凌已經(jīng)走在了業(yè)界其他廠商的前面。他表示，正是在新型高壓大電流功率模塊技術(shù)的幫助下，才得以實(shí)現(xiàn)大幅降低排放甚至是零排放的HEV和EV。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，功率模塊已經(jīng)成為節(jié)能減排的核心技術(shù)之一。 需要特別提到的是無(wú)源傳感器在節(jié)能減排中的作用。除了能夠取代許多機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提高效率減少電力消耗外，傳感器的采用一方面提高了智能化水平，另一方面也減少了車身自重，降低單位油耗，同樣有助于節(jié)能減排。 新能源推動(dòng)技術(shù)前進(jìn) 隨著全球傳統(tǒng)能源需求與現(xiàn)有儲(chǔ)量之間矛盾的突出以及環(huán)保壓力的因素，新能源汽車已經(jīng)成為汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。仲春生表示，盡管現(xiàn)在還存在著眾多的技術(shù)和成本上的障礙，但這并不影響投資者的熱情。而無(wú)論從性能還是數(shù)量上來(lái)看，新能源汽車對(duì)于被動(dòng)器件和功率模塊的需求都比傳統(tǒng)的燃油汽車要高得多，因此如何擴(kuò)大自身產(chǎn)品在新能源汽車上的應(yīng)用已經(jīng)成為上述產(chǎn)品供應(yīng)商最為關(guān)注的議題。 北京基創(chuàng)卓越成立于2007年。仲春生介紹，目前該公司為分布在全國(guó)的30多家汽車電子相關(guān)廠商供應(yīng)旗下代理的EPCOS、Liteon、德國(guó)ISABELLENHUETTE、Tyco、 NXP、American Zettler等10余家廠商的汽車電子元件。而服務(wù)的客戶也已有三十余家，并涵蓋了整車方案廠商、動(dòng)力電池組總成供應(yīng)商以及方案設(shè)計(jì)公司，主要應(yīng)用則集中在電池管理和電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩大系統(tǒng)。

仲春生KhQesmc

“盡管高性能MCU和功率模組大量使用，但是被動(dòng)元件依舊不可或缺，新能源汽車對(duì)于關(guān)鍵被動(dòng)元件提出更高的要求?！敝俅荷硎荆跃芎凸β嗜与娮杵鳛槔?，新能源汽車要求能夠承受高達(dá)300A以上的持續(xù)電流，而基于耗散功率的考慮，阻值也不能超過(guò)100微歐，另外基于檢測(cè)精度的考慮，誤差不能高于5%，此外還要求具有非常好的溫度系數(shù)TCR和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 另外一個(gè)例子是濾波電容。據(jù)稱，在新能源汽車的動(dòng)力電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，大容量的濾波電容是必不可少的。由于傳統(tǒng)的鋁電解電容已無(wú)法滿足汽車行駛時(shí)對(duì)于振動(dòng)、溫度和壽命各項(xiàng)性能的要求，憑借出色的紋波電流處理能力，薄膜電容開(kāi)始占據(jù)上風(fēng)。仲春生解釋，因?yàn)橄嗤臑V波效果下所需電容的容值變小了，采用薄膜電容還有助于減少軟啟動(dòng)的預(yù)充電時(shí)間，從而簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。此外，對(duì)于超過(guò)500V的高壓系統(tǒng)也無(wú)需串并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)?！安粌H降低了體積和成本，在濾波效果、壽命和可靠性方面也有顯著的提高。”仲春生說(shuō)。 雖然元器件數(shù)量眾多，但是新能源汽車所體現(xiàn)出來(lái)的推動(dòng)力對(duì)于功率模塊市場(chǎng)可能將是最為可觀的。劉魯偉表示，這主要是因?yàn)楣β誓K一般單價(jià)都非常高?！捌渌骷话愣际?、2個(gè)美元而已，但是功率模塊的價(jià)格根據(jù)不同的功率大小，大都在300~1,000美元左右，甚至更高?！彼f(shuō)，“另外僅以中國(guó)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，如果政府的新能源計(jì)劃能夠順利實(shí)施，即使一年一萬(wàn)輛車，也將是一筆很可觀的數(shù)字?！?劉魯偉承認(rèn)，對(duì)于新能源汽車接下來(lái)幾年的發(fā)展態(tài)勢(shì)，雖然許多人都認(rèn)為將是爆炸性的，但是具體到怎樣的速度，目前還很難判斷。“主要是因?yàn)檫@個(gè)市場(chǎng)太新興了?！彼f(shuō)，“不過(guò)相信這個(gè)增長(zhǎng)率會(huì)比較驚人，當(dāng)然這還取決于技術(shù)的成熟度和政府的推廣力度?！? 條條大路通羅馬 對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，“節(jié)能減排”概念最為直觀的印象就是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的管理來(lái)提高燃油效率，減少油耗，或者就是HEV以及EV的推廣。然而正如此前所提到的，這只是節(jié)能減排的一部分。事實(shí)上，汽車中所采用到的各種被動(dòng)元件和功率模塊都可以通過(guò)提高性能來(lái)推動(dòng)節(jié)能減排，也就是所謂的“條條大路通羅馬”。 看一看幾個(gè)代表廠商的產(chǎn)品也許能夠讓我們管中窺豹。首先是ISABELLENHUETTE。前文已經(jīng)提到，在HEV和EV中，取樣電阻的要求已經(jīng)大大提高。因此傳統(tǒng)的霍爾傳感器已無(wú)法滿足在精度、量程和抗干擾等方面的需求。仲春生表示，由其代理的這家德國(guó)公司旗下的精密取樣電阻就非常適合這一應(yīng)用。據(jù)介紹，ISABELLENHUETTE的取樣電阻分為ISA-PLAN和ISA-WELD兩個(gè)品牌。溫度系數(shù)TCR最低可達(dá)30ppm/K之下，精度最低更可達(dá)到0.01%(PCB和散熱器安裝)， 可以提供的產(chǎn)品電阻的范圍從4μΩ到100Ω。

BVX系列電流感應(yīng)電阻KhQesmc

以電力電容器、陶瓷元件、聲表面波元件以及熱敏電阻聞名的愛(ài)普科斯盡管已經(jīng)被TDK收購(gòu)，但是該公司仍然在以自己的名義發(fā)布新品。在助力汽車電子節(jié)能減排上，該公司帶來(lái)的是結(jié)構(gòu)牢固、容值漂移非常低的B3293X系列MKT(金屬化聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯)薄膜電容器。在85℃、空氣相對(duì)濕度在85%和電源為240VAC的環(huán)境下，經(jīng)受1,000小時(shí)的測(cè)試后，其最大電容變化仍低于10%，可用于對(duì)可靠性要求極高的領(lǐng)域，如汽車電子或電容的非控制性改變可導(dǎo)致電路故障的應(yīng)用環(huán)境。 最后要提到的是功率模塊廠商英飛凌。劉魯偉介紹，英飛凌的HybridPACK1和HybridPACK2的IGBT模塊就是專為節(jié)能減排的HEV和EV而開(kāi)發(fā)的。其中前者最大功率為20kW，面向輕混HEV市場(chǎng)，工作電壓650V，額定電流400A。后者最大功率80kW，全混HEV和EV皆可使用，額定電流高達(dá)800A。值得一提的是，上述器件不但能夠滿足HEV和EV對(duì)于功率的要求，更可節(jié)省30%的占用空間。劉魯偉稱，目前英飛凌和國(guó)內(nèi)主要車廠都有項(xiàng)目正在進(jìn)行，主要的HEV配套廠，特別是電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，都采用了英飛凌的功率模塊。

劉魯偉KhQesmc

英飛凌還將推出650V/600A以及工作電壓在1,200V的后續(xù)產(chǎn)品?！耙試?guó)內(nèi)特別是轎車市場(chǎng)來(lái)講，電池電壓基本都在300多伏，650V其實(shí)已經(jīng)足夠了。因此1,200V是為了將來(lái)電池電壓更高的應(yīng)用而考慮的?！眲Ⅳ攤ソ忉尅?

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