轿车制作商正在采纳多种办法制作绿色轿车,包含纯电动轿车和各种混合动力轿车及轻度混合动力轿车。但它们都不会很快变成干流,首要原因是在可预见的未来电池依然太大、太重、太贵和能量缺乏。此外,功率电子器材也有许多规划应战需求处理。
2017年上路的混合动力轿车数量将到达150万辆,简直是今日87万辆的一倍,但依然只要全球一切轿车数量的1.6%,绿色轿车商场研讨公司Pike Research表明。
相比之下,启停轿车(在美国简直还没有引起人们留意的一种轿车)将迅速发展。这些轻度混合动力轿车没有电动机,而是运用愈加微弱的启动机/沟通发电机/铅酸电池组合,在空闲时封闭机器,当司机踩下油门时重新启动。本年,欧洲将购买近300万辆这样的轿车,Pike公司估量到2020年全球售出的数量将到达3700万辆。
尽管如此,到2017年纯汽油轿车仍将在一切客车中占近90%的份额,这家商场研讨公司估量。
轿车制作商正在“广开门路,但插电式混合动力轿车是满意最严厉的排放规范和燃油经济要求的优异处理方案,商场调研公司IHS Automotive的Philip Gott指出。
“我以为混合动力轿车方面还将有很大的改变。商场上有许多不同的需求,因而很难猜测人们想要什么。”福特轿车公司研讨混合动力轿车和燃料电池轿车规范的电子体系工程师Rich Scholer表明,“福特公司最开端推的是一般的内燃机轿车,接着推出了将混合传动系和插电式混合动力作为可选项的版别。”
相反,雪佛兰Volt、日产Leaf和丰田Prius是全新规划车型,Scholer指出:“但这是一种适当贵重的做法,而在已有平台上建立新车更具本钱效益。”与此同时,像Coda和Tesla等新创轿车制作商也在预备推出新车,包含全电动的5座轿车。
但“一个老练的商场至少需求3到5年的培养期。”这位福特工程师表明。
最令人头疼的问题是电池组,这些电池组至少要在轿车标价中添加1万美元,Pike公司高档剖析师John Gartner指出。今日的最佳技能(锂离子轿车动力电池)每千瓦时的本钱高达1000美元。美国动力部的方针是将电池价格降低到250美元/千瓦时。
IHS的Gott以为,这个价格要到2020年或许2020年今后才或许完成。Gott至少盯梢剖析了4种锂离子电池和几十种亟待打破的其它化学电池。
“判别哪种电池会胜出还为时过早,由于简直每天都在发生改变。”Gott以为,“我无法指明谁胜谁输,即使是铅酸电池也相同。”
尚无批量出货的电池办理芯片
今日的车载充电器一般只要相对慢速和小型的3.3kW或6.6kW输出功率,它需求几个小时的时刻才能给一辆电动轿车充满电。更大的15kW或20kW直流充电器的速度很快,但体积依然太大,将它放在轿车里有很大的危险,因而一般内嵌在外部充电设备中在家庭车库内运用,福特的Scholer表明。
为了防止过热和起火,大型锂离子电池组中的每节电池的充电和放电需求被细心办理。“咱们正在寻觅这方面的芯片,但现在没有正式批量出产的产品。”飞思卡尔传动系和混合动力轿车组件部分的营销司理Cherif Assad表明。
飞思卡尔本年早些时候宣告的低压电池操控器的运用方针便是轻度混合动力轿车,或用于再生制动,这时刹车发生的能量将被用来充电电池或超级%&&&&&%。
但是到现在为止,插电式轿车运用的大多数充电器选用的是现有工业级器材,仅仅针对轿车运用作了一些改进。
独自来说,混合动力轿车要求预驱动器和操控器电路来驱动30kW或120kW的电动机。飞思卡尔和富士电机协作规划了运用细长逆变器的部件,这种逆变器可以与机械模块及其冷却体系集成在一起。这些新部件必须将功率从现在的约35%提高到90%以上,Assad表明。
“逆变器在改进功能、尺度和分量方面从未受到过太多的重视。”飞思卡尔战略与事务发展部总监Dan Viza表明,“开端的完成运用现成的工业元件,但咱们不久就会看到第一批专门为逆变器和充电单元开发的半导体产品。”
传动专业公司ZF Friedrichshafen和宝马本年早些时候启动了一项研讨项目,旨在为混合动力轿车组件创立集成的处理方案,方针是集成操控和功率电子器材,以简化混合动力车的出产和服务。英飞凌和无源器材制作商Kemet也参加了这个项目。
这种集成要求选用新的冷却概念,以便元件可以忍耐传动体系中的高温环境。
这样做成的规划可削减电缆走线,简化体系接口。混合动力或电动轿车的整体电气架构与已有架构“彻底不同”,而且因650V信号和400A开关而发生EMC兼容性问题,飞思卡尔Assad指出。这意味着监督电源信号的转换器、逆变器和操控器需求运用新的高压接口,他表明。
别的也需求规范、特别是充电器的规范,而对这些规范的研讨已经成为福特公司Scholer的全职作业。
“咱们20年前就开端研讨电动轿车规范了,现在咱们正在针对插电式混合动力轿车修正这些规范,并开端研讨燃料电池规范。”Scholer泄漏,“咱们研讨SAE规范的时刻大约有3年时刻了,有些规范正处于完成阶段,不过在这些规范上咱们预备再花3至5年的时刻,直到各方面都趋于完善。”
多个规范安排的作业正在与研讨演示项目和现场布置齐头并进,他指出。
研讨目标包含各种协议,比方针对经过电力线将额定值信息传递给共用事业公司的智能动力规范2.0,以及支撑经过直流快速充电的规范。
后者的支撑者ECOtality公司听说得到了美国动力部的协助,并预备在加州、俄勒冈州、田纳西州、华盛顿州和其它州装置多达1300个共用充电站。该方案包含约350个快速充电站。
“轿车制作商知道怎么操控车载充电器,但用车外操控器进行操控还有许多工作要做。”Scholer指出。
针对快速充电器的原始规范草案现在正在预备初度投票,但一旦体系得到布置,工程师将了解有关他们行为的更多常识。“跟着完成的不断发展,必定还会有改变。”Scholer表明。