數(shù)據(jù)顯示,2013年全球電動汽車銷量22.6萬輛,同比增長74%,其中美國銷量14.4萬輛,同比增長173%。盡管中國銷量僅1.76萬輛,同比增長38%,低于全球平均增速,但這也從另一個側(cè)面說明,中國新能源汽車市場發(fā)展?jié)摿ο喈斁薮?。那么,它會給半導(dǎo)體廠商帶來哪些新的機遇?哪些產(chǎn)品將更有機會?讓我們聽聽各家之言:
ADI
在新能源汽車領(lǐng)域,占據(jù)歐美95%以上市場份額的系統(tǒng)級芯片ADuC703X主要用于鉛酸電池管理,能夠精確監(jiān)控電池電量,以實現(xiàn)發(fā)動機啟停功能和微混動;針對中混/強混合動力車、純電動車鋰電池管理,集成式解決方案AD7280A/AD8280可監(jiān)控六個電池單元的電壓和溫度輸入,增強型菊花鏈接口可靈活匹配不同電池節(jié)數(shù)的電池包架構(gòu)。該器件由電池組供電,可以針對過壓、過溫或欠壓這三種狀況中的任何一種提供共享式或單獨式報警。
另一方面,由于電動汽車系統(tǒng)中電池管理和電機控制等系統(tǒng)對高壓隔離產(chǎn)品有著強烈需求,ADI也開發(fā)了數(shù)款針對不同系統(tǒng)的高壓隔離產(chǎn)品。比如電機驅(qū)動系統(tǒng)中的高壓隔離門驅(qū)芯片系列ADuM3223、ADuM4223,電池管理系統(tǒng)中的高效率隔離變壓器控制芯片系列ADuM347x,以及面向部分特殊應(yīng)用的隔離模擬采樣、隔離誤差放大器和隔離USB通訊芯片產(chǎn)品。
IR:
低壓電機驅(qū)動:適用于對安全要求極高的重要應(yīng)用,如剎車和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。IR正在開發(fā)一種前級驅(qū)動器,可以匹配ISO26262標準中ASIL-D類關(guān)鍵安全目標要求;IR同樣還開發(fā)了40V汽車COOLiRFET技術(shù),可在AUIRFR8405Dpak封裝中實現(xiàn)小于2mOhm的通態(tài)電阻,或在AUIRFS8409-7PD2pak7引腳封裝中實現(xiàn)小于0.75mOhm的通態(tài)電阻;針對24至72V電機控制驅(qū)動,IR正在開發(fā)特定的中壓IC和FET技術(shù),用以優(yōu)化功率解決方案。
新的IR汽車電子封裝方案提高了管芯和封裝尺寸的比率,可從封裝雙面進行制冷,且移除了柵極和源極導(dǎo)線(如DirectFETAUIRF8736M2),從而實現(xiàn)了功率密度和可靠性的增長(在31.5mm2的面積上取得最大1.9mOhm的通態(tài)電阻值)。此外,IR最近已經(jīng)開發(fā)了各種PQFN5*6封裝的汽車電子產(chǎn)品,如最低3.3mOhm的單管AUIRFN8403TR和每開關(guān)5.9mOhm的雙管AUIRFN8459TR。
電源:IR具有完整的400V至12VDC/DC解決方案,通過縮減無源元件的重量和尺寸,簡化控制端等措施,在提供高效率的同時降低了諧振拓樸中的系統(tǒng)成本。例如,基于高壓IC的混合,在600V和3.5A輸出時,AUIRS2191STR可以實現(xiàn)快速的開關(guān)驅(qū)動;其它還包括開關(guān)頻率高達200KHz的超快速IGBTAUIRGP65G40D0、雙路6A驅(qū)動器AUIRB24427STR和適用于同步整流的汽車DirectFET技術(shù),
高壓電機驅(qū)動:新的COOLiRIGBT技術(shù)采用多種封裝形式,如TO247適用于3Kw的壓縮機或其它電子汽車中的輔助逆變器;采用專利型Super247封裝的AUIRGPS4067D0則可將電流性能提高到120A;采用SO8封裝的大電流緊湊型緩沖器AUIR08152S可以提供高達10A的電流,用以驅(qū)動極高電流并聯(lián)IGBT。對于電動汽車的主驅(qū)動,IR還開發(fā)了非常緊湊的、可變尺寸的無綁定線封裝COOLiR2die和橋接概念,提供了雙面制冷,增加了可靠性,大大降低了寄生電感和電阻,而這些都是之前未曾實現(xiàn)的。
Linear:
所有串聯(lián)連接的電池都需要平衡。各節(jié)電池之間的自放電速率、電子負載和溫度都是不同的。經(jīng)過多個充電和放電周期,這些差別會導(dǎo)致電池充電狀態(tài)出現(xiàn)嚴重失衡,從而導(dǎo)致電池組容量降低。對大容量電池組而言,被動平衡(即通過一個負載電阻消耗單節(jié)電池電量)產(chǎn)生的熱量是不可接受的,高效率、大電流主動平衡器是惟一可行的解決方案。
LTC3300用來滿足大型汽車電池系統(tǒng)的雙向主動平衡需求。該器件采用非隔離同步反激式拓撲,一次對12節(jié)或更多節(jié)相鄰電池中的6節(jié)進行平衡,可以提供高達10A的平衡電流。通過交錯連接每個反激式變壓器的副端,從一個12節(jié)電的電池模塊向下一個傳送電荷。就典型電池至電池失配情況而言,可以實現(xiàn)非常高的傳送效率(效率>92%)和非常大的容量恢復(fù)(>80%)。LTC3300可以通過LTC6804的串行端口加以控制。這兩款I(lǐng)C可構(gòu)成一個準確、易用的電池監(jiān)視器及平衡系統(tǒng)。
LT8584單片反激式DC/DC轉(zhuǎn)換器采用單向拓撲實現(xiàn)了主動平衡。這種單向方式的優(yōu)點是,能夠從給定電池向整個電池組重新分配電荷,從而實現(xiàn)了高效率電池放電。這種拓撲只允許在放電方向移動電荷,因此給定電池的“充電”效率比雙向方式低。集成的6A功率開關(guān)支持2.5A平均平衡電流。LT8584還可以測量平衡電流、芯片溫度和電纜電阻。LT8584直接連接到LTC6804模擬前端(AFE)IC,又可實現(xiàn)一種易于使用的IC監(jiān)視器和平衡解決方案。
ROHM:
不僅是電動汽車,不斷電子化的汽車領(lǐng)域都是可以發(fā)揮羅姆所擅長的高品質(zhì)、高可靠性、高穩(wěn)定性供貨特長的市場。我們的主要產(chǎn)品包括適用于汽車導(dǎo)航、儀表盤、車身和引擎控制系統(tǒng)等領(lǐng)域的ECU用電源IC、LED驅(qū)動器、分立元器件產(chǎn)品和SiC功率元器件。其中,SiCMOSEFT和大容量SiC功率模塊屬于世界首次量產(chǎn),其擁有的業(yè)界最高等級的性能、品質(zhì)和超低功耗對電動汽車而言相當重要。今后,除繼續(xù)強化所擅長的高效率電源管理解決方案(電源IC、從各種分立元器件到模塊化)外,還將與大型MCU制造商合作,提出系統(tǒng)級整體解決方案。
TEConnectivity:
新能源汽車的高壓領(lǐng)域一直是一個技術(shù)難點。高電壓高電流環(huán)境下對于各部件的性能要求更為苛刻。安全、可靠、高效的配電及傳導(dǎo)成為新能源汽車整車安全的核心和關(guān)鍵。TE新能源汽車高壓電路的連接、保護和管理解決方案包括:
接觸器、繼電器和電路保護:通過消除全負荷電路系統(tǒng)在接通和切斷時產(chǎn)生的電弧能量從而保護電路系統(tǒng)的安全性;
高壓連接器線纜總成:靈活的設(shè)計和工藝有助于減少重量、降低安裝時間和成本;
高壓端子和連接器:在電池及其他高壓用電設(shè)備之間安全、穩(wěn)固、可靠地傳遞數(shù)據(jù)和能量;
高壓配電箱(HVPDU):為電池連接和電源分配系統(tǒng)提供完整解決方案;
新能源汽車通常在大功率的整車電力下運行,電動商用車的驅(qū)動系統(tǒng)電壓會高達700VDC以上,電流高達400A,對高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計及高壓零組件的選用有巨大挑戰(zhàn)。
從整車空間、整車架構(gòu)的復(fù)雜度及成本考慮,業(yè)界廣泛采用集中式高壓電氣系統(tǒng)架構(gòu)配電。但是,目前市面上存在的高壓配電盒大都沿用工業(yè)高壓配電箱的設(shè)計理念,其安全性、可靠性和耐久性都滿足不了汽車的要求。
TE智能高壓配電盒采用散熱及耐振動優(yōu)良的鋁合金殼體,通過高速CAN總線2.0B和整車控制器通訊,具有較高的安全及密封防水等級,在壽命、功耗、體積及重量上也有較大的優(yōu)勢。同時,TE同步配套開發(fā)了基于此智能高壓配電盒的高壓系統(tǒng)模擬調(diào)試應(yīng)用軟件,在開發(fā)前期,即使不連接整車控制器,客戶也可以通過PC對PDU所對應(yīng)連接的高壓設(shè)備及系統(tǒng)進行評估及測試。