混合动力轿车的最大应战是电池
2009年11月10日8:28:30
轿车的节能减排已成为轿车电子开展的原动力，跟着石油供给的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，电动车这种以电能为动力的交通工具凭仗其节能、环保的长处日渐成为业界重视的焦点。可是，纵使电动轿车有许多长处，但它一时刻却无法替代传统的燃气动力形式，所以混合动力轿车是现在新式清洁动力轿车中最具有产业化和商场化远景的车型。可是，电池、本钱、牢靠性、寿数、更杂乱的环境、对高压功率器材的要求等许多问题成为轿车厂商面对的很多难题。
英飞凌科技(我国)有限公司轿车电子业务部高档商场工程师曹洪宇指出：现在混合动力轿车的首要应战来自两个方面：一个是传统动力体系和电动体系之间的和谐作业；另一个是需求在本钱可控的条件下，满意轿车电子在杂乱运用环境下的牢靠性要求。
曹洪宇：混合动力轿车的一个首要应战是传统动力体系和电动体系之间的和谐作业。
飞兆半导体全球轿车商场部高档司理Hans-PeterHoenes则以为，混合动力轿车的首要规划应战，是以极低的本钱创立一个十分杂乱却又高度牢靠的体系。
“电动轿车大致能够分为三类：混合动力、燃料电池和电动车。电动轿车存在着一个通用性的问题——电池，由于现在存在的电池方面的种种问题，未来能够完成量产的可能性最大的便是混合动力车。混合动力与传统发起机比较在技能范畴添加了三部分，一是整车操控，二是电池办理，三是电机操控。”飞思卡尔我国区轿车电子工程司理康晓敦表明。
康晓敦：电池技能是混合动力轿车的要害所在，电池的本钱也占到了整车的1/3以上。
混合动力轿车又分为轻(微)混与彻底混合动力轿车，它们面对的应战各有不同。
轻混与全混面对的不同应战
曹洪宇剖析道，微混体系和全混合体系在体系结构上有很大差异，它不只仅是电机体系占总功率百分比的数值差异，重要的是质变引起的车辆结构的改动。微混合体系一般完成起停功用，全混合体系则要求车辆在没有发起机动力的状况下仍然具有必定的续航才能。由于体系的耦合度大大添加，全混合体系结构更为杂乱，对规划带来更多应战。
Hans-PeterHoenes则剖析道，关于轻度混合动力的轿车来说，底盘(其根本规划)仍是传统的轿车规划，一般是在一辆一般轿车上集成混合动力特性。由于底盘(其根本规划)规划已定，额定需求的一切体系都有必要能作出合作。不过，这并非总是最佳技能计划，迄今这方面最大的应战是机电一体化集成。换言之，需求空间要求最低的规划。至于彻底选用混合动力的轿车，整个规划都需求改动，不只动力传动，乃至底盘都不得不针对混合推从而优化。一个好的规划应该是环绕动力传动来规划轿车，而传统计划则是规划轿车，仅仅把引擎放置在“某处”。这是一个彻底的规划思想观念的改变，由于驱动体系决议了、或至少大大影响了轿车的形状和外观。
“规划作业面对的最大应战是，缺少在高压下大功率电动传动(高压驱动大功率电机)方面具有丰厚经历的轿车工程师。由于作业条件与传统轿车不同，所以即使是在工业驱动范畴富有经历的资深参谋，所能够供给的协助也很有限。”Hoenes表明。飞兆半导体不只具有分立式功率技能，还有栅极驱动器IC等集成电路。这不光适用于低电压，还能包含高达1200V的悉数电压规模。这种模块集成才能可让客户取得经全面测验的最优化功率级，能够处理很多有关寄生和器材交互作用的规划问题。
电机操控面对的应战
在电机操控方面，曹洪宇指出首要的难度是有必要到达轿车等级牢靠性要求，一同需求考虑适宜的本钱完成。别的需求考虑大功率驱动体系带来的电磁搅扰和噪声的影响。假如运用工业级的器材尽管在运用初期没有什么大问题，但跟着时刻的推移，伴跟着注定发生的器材失效，会给厂商的品牌形象和口碑带来无法估量的丢失，“所以咱们引荐运用轿车级的器材，能有用确保在车辆的生命周期内体系的牢靠运转。”他说道。“作为全球抢先的功率器材供给商，英飞凌具有深沉的体系经历和很多专家团队，这能更好的了解客户的详细需求，乃至协助客户发现那些隐藏在体系运用之下的细节要求。”
英飞凌供给业界抢先的高功率密度轿车级模块HP1(hybridpack1) HP2(hybridpack2)，以超小的体积，最切合轿车体系空间的局限性。HP1重485g(72x140x17mm)3半桥合一的规划，650V400A最大驱动才能，适用于20-30KW以内电机运用。HP2(106.5×48.5×20.5mm)分量1250g,更是以特别的直接水冷式散热规划，以650V800A模块满意80-100KW的电机运用。
Microchip轿车产品组轿车商场司理陈颂恩则以为：“在混合动力轿车中，电机操控关于转向操控和电池冷却等要害子体系十分要害。无刷直流(BLDC)电机由于体积小、可控性和高功率而得到遍及运用。无刷直流电机越来越多地得到运用，以消除皮带和液压体系，供给额定功用和改善行进路程。磁铁本钱继续下降和操控直流无刷电机所需的电子器材不断削减，导致其被越来越多的轿车所选用，功率水平也不断进步。”
陈颂恩接着解说，直流无刷电机一般与一个或多个转子方位传感器一同运用，由于它们的电气励磁有必要与转子方位同步。出于本钱、牢靠性和机械包装方面的原因，特别是假如电机需求浸没在流体之中，最好在无传感器的状况下运转无刷直流电机——即无传感器运转。无传感器电机的本钱较低，由于不需求传感器，但驱动状况愈加杂乱。无传感器电机在混合动力轿车电池冷却体系等方面具有超卓体现，此刻电机不需求发动和中止。“轿车体系嵌入规划师面对不断改动的环境，需求开发出具有本钱效益和环境友好的处理计划。低功耗微操控器是满意严苛要求的重要器材，它能够较低的本钱添加体系的牢靠性，选用小型封装习惯较小的电路板空间，并且无需外部元件。此外，可具有插座、软件和外设兼容性的微操控器架构，为规划师供给了超卓的灵活性，使他们能够缩短开发时刻和降低本钱。微芯科技供给多种微操控器和DSC，关于面对混合动力轿车电子需求应战的规划师来说是最佳的处理计划。”
在动力总成体系方面，曹洪宇以为最大应战是怎么和谐电机体系和传统动力体系的运转，带给用户更好的驾乘感触。整个体系功率的进步首要从以下几个方面下手：进步电机体系运转功率，制动能量的回馈比率，削减发起机在低功率转速区间的运转等。
关于电机操控，飞思卡尔的康晓敦表明，“飞思卡尔是电子汽油发起机办理范畴的全球领导者。咱们供给先进的嵌入式操控器、传感器技能、动力办理组件和动力制动器驱动，使新车辆愈加经济，并保护环境。咱们还在不断把发起机操控技能引进到电动车操控和办理中，并根据PowerArchitecture的飞思卡尔处理器MPC55/56xx系列供给许多最先进的发起机操控、整车办理、电机驱动、电池办理等处理计划。”
电池办理面对着最大应战
在(彻底)混合动力的轿车中，电池是最贵重的，一同也是最精密软弱的部件。尽管锂电池具有大功率密度的优势，但在开发适用于混合动力轿车的电池方面，仍有很多作业要做。在此状况下，未来数年间，镍氢(NiMH)电池的运用仍将越来越广泛。
Hans-PeterHoenes指出，要完成快速充电又不危害(损害)电池，规划人员需求一种十分准确的电荷(充电)操控技能。尽管在微操控器中集成智能化编程算法根本上是软件处理计划，但飞兆半导体的要点仍然是在硬件上。为防止充电期间电力线的搅扰，好的功率因数校对处理计划是必不可少的，在某种程度上乃至是法令标准规则的。飞兆半导体具有广泛的操控IC产品组合，再结合内置具有软康复整流器(功能的整流二极管)和低饱满压降IGBT，就能够供给一个完好的处理计划。
在电池办理方面，曹洪宇以为英飞凌具有锂电池动态平衡运用专利，能削减彼此差异，有用进步电池运用功率和寿数。这项专利的特点是能够在电池充电放电或许闲暇的恣意时刻施行电量平衡，十分合适轿车动力运用这样改动多样的环境和敏捷形式切换的需求。
“从现在技能来看，电池技能是混合动力轿车和电动车的要害所在。既使是商场呼声比较高的混合动力轿车，电池的本钱也占到了整车的1/3以上。并且还有分量、牢靠性、寿数等许多问题需求处理。磷酸锂铁电池技能应该是处理计划中较好的一种。但触及的以上问题也仍是需求进一步改善。燃料电池是另一种技能，因其技能老练性、燃料(首要是液态氢)储存和操控方面的问题，能够说还不能立刻成为老练的量产产品。而对纯电动车的混合动力来讲，电池的本钱、分量、牢靠性、寿数、包含充电问题将是政府、轿车公司所面对的首要问题。”康晓敦说道，“所以，现在混合动力轿车在欧美国家及日本已构成产业化，而国内还处于起步阶段，没有构成产业化。作为世界抢先的轿车半导体厂商，飞思卡尔在致力于对我国本乡轿车电子的开展做出奉献。咱们对重要客户的支撑(如比亚迪等)包含技能交流、产品定价等。”
