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大郡動力徐性怡:汽車行業大變革對電力電子的影響

發布日期:2017-07-20

核心提示:今天非常榮幸能夠有這個機會來跟大家分享一些創業過程當中的感悟和做過的一些事情、一些觀察。首先,整個世界汽車行業正在進行
 
       今天非常榮幸能夠有這個機會來跟大家分享一些創業過程當中的感悟和做過的一些事情、一些觀察。

首先,整個世界汽車行業正在進行根本性的變革,由于智能化、網聯化、動力系統變化等等,這些東西對電力電子有哪些影響呢?我們看電力電子的應用,一個是在電機驅動,還有一個是電源。在電機驅動方面,由于純電動的出現,系統的簡化,使得我們能夠以一個標準化的驅動系統來服務各種各樣的汽車。從電源的角度,因為電動汽車實際上是可以作為新能源的一部分,跟新能源電網,在分布式電網當中做它的儲能元件。因此我們可以看到,將車上面的電池跟電網連起來,這當中有很多的充電裝置,也是電力電子的產品,電力電子未來的市場前景也很廣闊。

在車載的電力電子的控制器當中,今天主要關注這點,它有哪些技術的要求。整車上看,動力性、經濟性、可靠性等等,轉化到我們電力電子的系統來看,一個是它的密度要高;第二個,效率要高;還有就是可靠性要高,成本要低。下面根據這些來做一個介紹。

在功率密度高這個層面上,首先是集成,系統的集成包括物理的集成,也就是說我們這里把電機、減速機、控制器全部集中在一塊,這是物理的集成。還有一種是功能的集成,在這里面包括了牽引電機的控制器,包括了DC/DC,包括了充電機。當把所有的集成做好了以后,可以節省內部的空間,節省部件,同時造車更方便了,EMC雖然是挺頭疼的事情但也容易做到,最重要的是成本和重量都有所下降。

要做這個集成最主要的還是控制器怎么集成,有這幾個方面。首先關鍵部件要做好,IGBT模塊、膜電容、電流與傳感器等。第二要看散熱,散熱在整個體系當中占很大一塊,一個是提高散熱效率,另外一方面很重要的把元器件的發熱降下來,就涉及到控制,做一些優化,當然還有一個方法就是減少濾波,在EMC這個層面上越來越重要,所以濾波也成為了非常重要的一個部件了。

國外的角度上來看,我們以豐田,一直是咱們新能源汽車的標桿企業為例。可以看到,豐田的進展從2004年、2010年到最近的整個進步是非常之快的,它的進步從何而來呢?這里面從它的電力電子封裝技術的進步可以看出一些端倪,2010年的普銳斯,它把所有的電力電子封裝成一個大模塊。再看它最新的,它把這些模塊拆開了,變成了一個標準的模塊,用若干個標準模塊把它拼起來,這個其實是一個非常重要的進步。一方面,雙面散熱,減小了散熱的體積,另一方面,使得拓撲結構比較容易的來搭建,這個其實也是我們很重要的一個發展。

國內,這是我們過去做過的事情,也在這里把它拿出來跟大家匯報一下。我們第一代產品,雙電機控制器大概做到了8.5L,今天做到10.10L左右,明年下一代的產品可以做到17L,現在我們正在做的雙面水冷的結構大概可以做到22L左右,再往后走可能是一個雙面水冷的碳化硅的結構,將來我們預計大概在2020年,當然這個有點保守,會得到更大的進步。

說到這樣一個結構,最重要的幾個因素,一個是開關的損耗大大降低,使得損耗可以大大的降低。有哪些特點呢?由于開關損耗小,開關頻率大大增加,增加就可以讓非主動元件體積大大減小,同時由于頻率提高以后,可以讓電機轉速提高,使得成本進一步下降。同時,由于節溫,是耐高溫的,可以使得散熱效率更高。另外,存在哪些問題,第一,成本還是很高,現在大量的努力還是把整個的成品率提高,我們可以預計會非常快。現在電池電壓不可能太高,這種情況之下寬禁帶高電壓的特性在電動汽車的使用當中這是一個不足的地方。高頻的效果來講,作為一個電機特別高轉速的情況下,機械傳動的部分來不及了,受到限制了。還有耐高溫,盡管芯片的高溫可以耐得住,但是封裝材料其他的電子元器件等等,這些也都要有一定的過程。我們可以預見,將來這是一個非常有前途的主流,隨著我們技術的進步,它會逐步逐步的把這樣一些缺點彌補上來。

第二個問題,整車可靠性。這里就不多講了,大家都很清楚了,但我們怎么來做這個事情?我們講汽車級的標準,因為大部分新能源汽車的供應商都是來自于工業控制,它對汽車級本身的質量其實是缺乏認知的,我想這里強調一下,我們怎么樣保證可靠性,我們要有汽車的質量標準,首先設計上面,我器件的高可靠性要滿足壽命,寬范圍的環境適應性以及非常嚴苛的汽車驗證都需要做。第二個,在生產過程當中要保證質量,不良率要降低,一致性要好、可追訴性要好,同時還有一個成本的問題,這就是我們想從產品的角度,高可靠性應該以汽車級的標準來要求。(PPT)這張片就是舉個例子說我們要做測試的話,我們也借用英飛凌的一些經驗,對工業級和汽車級上面不同的觀點。

低成本,成本其實是現在這個行業零部件企業面臨的最大挑戰,一個新的新能源汽車市場,一定要通過成本的降價讓用戶用得起才能應用得起來。第二,中國的新能源市場,包括世界新能源市場,正處于拐點的時候,可以預見規模的快速上升,也會給我們帶來成本下降的很好的機遇。同時,我相信在座的,包括我們中車、包括大郡、精進等等,大家都在非常努力的提升自己,為什么?一方面我們自己要滿足市場的要求,另一方面,我們有很多國外的同行們在鞭策著我們必須要趕緊,所以行業的進步。這些都會使得我們有這樣的動力往前走,但是在今天,在市場還規模還沒有形成,能力還沒有完全到達的時候,必要的政策還是需要的。從成本的角度,我大致給了一個數,如果我們2015年是一個1的話,我們大概到2020年左右要達到0.4—0.35這樣的水平才面前能夠跟上國際的水平。

最后我想說,咱們整個新能源汽車產業是一個系統工程,我就以咱們動力系統的產業鏈為例,包括了很多技術,所以我剛才特別認同蔡總剛才講的,咱們國內這樣一些產業要關注那些特別關鍵的地方,比方說我們的IGBT芯片,我們的驅動專用的芯片,我們的DSP芯片等等,這都是非常非常重要的領域,細節我這里就不多說了。

最后我想說,在新能源的推進下,電力電子這個技術得到了很好的發展機會,現在的水平跟國外相比有相當大的差距,但是這個差距在縮小。所以作為一個新能源汽車的零部件供應商,我們大郡將會繼續的加大投入,堅持自主創新,同時也堅持開放合作,這樣我們在滿足市場需求的過程當中,不斷提升自己競爭力,從而來為我們新能源汽車市場做出我們的貢獻。


 
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