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鹰峰电子:新能源汽车热潮下的电子元器件创新

2016年08月25日 10:34:19 中国传动网

车辆关系到人们的人身财产安全,因此新能源汽车对电子元器件的基本要求是可靠性、安全性。上海鹰峰电子科技股份有限公司专注电力电子无源器件的研发、生产、销售与服务,近年来鹰峰电子开发的电力电子无源器件在新能源汽车领域得到了广泛的应用,逐步积累起丰富的新能源汽车市场开发经验。近期,本刊采访到该公司技术副总经理石岩峰,请他来谈谈企业在这一方面的发展历程。

车用电子元器件需求放量

从2015年起,新能源汽车行业迎来了爆发期。政策方面,在新能源汽车补贴、充电桩补贴利好的带动下,新能源汽车产业得到了快速发展,也加速了跨行业资源的整合。同时各地根据政府颁布的新能源汽车政策陆续出台了一系列适时的鼓励政策,加快了新能源汽车的快速推广。在市场方面,新能源汽车因其良好的环保效果,对受雾霾天气影响日益严重的区域居民来说,购买新能源汽车是保护自己生活环境的有力支持,加上国家对新能源新车的补贴,因此出现了今天新能源汽车市场火爆的行情。

伴随着新能源汽车市场的发展,需要大量的基于电动汽车需求的电子器件。对于大多数国内元器件厂商来说,与电动汽车行业的接触都较少,对汽车行业的体系要求不清楚、标准也不明确。实际上,新能源汽车对电子元器件产品的应用要求一定是以稳定、安全为首要条件。与此同时,汽车行业对电子器件的要求不仅要保证足够的安全性,而且基于行业竞争的压力,器件厂商还需要提供高性价比的产品来适应市场的需求。另一方面,新能源汽车一般需要定制化的产品,这就要求电子器件厂商要有足够的研发设计能力来适应新能源汽车新的设计要求。因此,元器件厂商如果仅仅依靠简单的来料加工,往往难以满足新能源汽车市场的发展形势。

新材料、新工艺、新设计
目前新能源汽车电子元器件主要是由具有研发实力的器件厂商来供应,核心器件以外资企业为主,同时近年来国内器件厂商的市场份额也在逐步提高。国内器件厂商在服务、交期,特别是客制化的联合设计方面更能适应市场的需求。例如,上海鹰峰电子在新能源汽车行业的开拓中主要为客户提供一站式器件解决方案,其中包括汽车驱动厂商需要的各种器件,如薄膜电容器、叠层母线、电抗器、滤波器、驱动器散热器等多款无缘器件产品,并可为客户提供整体解决方案。

鹰峰电子针对新能源汽车开发的电容器、应用在锂电池上的水冷板等无源器件。

对于新能源汽车中应用到的电子元器件,特别是电力电子无源器件,主要集中在驱动器中。而驱动器的发展趋势依旧是高效率、高功率密度、高可靠性和高性价比。就驱动器的体积而言,无源器件(除了功率单元之外;电容、电感、母线和散热器等等)占有效空间的70%以上;而在成本上而言,无源器件占到三分之一左右。针对使用的场景,与之配合的功率器件越来越高频化,并且运行环境如温度、震动和电磁兼容要求越来越高,因而,未来的电子元器件的发展趋势必须是采用新的材料、新的工艺,和新的性能设计理念,以及更加柔性化,来适合高速发展的新能源汽车市场。此外,为了满足汽车行业的大规模和高可靠性要求,电子元器件的研发管理体系也必须予以进一步加强。

从具体的产品开发来看,薄膜电容器在新能源汽车上主要起到直流母线支撑作用,产品在设计开发时,通过对薄膜的设计及仿真确保产品的各项电气指标,如静态电容量、ESR和ESL等等,尤其是关于温升的控制,同时薄膜电容器采用了安全膜结构,大大提升产品的安全性。另外,叠层母线着重产品低ESL设计和可靠性,以保障产品使用时的安全性,所以在产品设计时要做好仿真测试验证,以及针对震动、冲击等方面的测试。

随着新能源汽车高功率密度和轻量化的要求,需要不断开发出新型磁芯材料和绕制工艺以适应不同的开关频率和安装要求。水冷散热器则主要是参考客户驱动器功率与尺寸来设计水冷板的尺寸,以保证有足够的耐压性,同时还要考虑到产品的耐腐蚀性以确保产品稳定性及工作寿命。

最近,鹰峰电子在亚洲PCIM电力电子展会上展出了用于电动汽车电控系统薄膜电容母线的集成方案,它集电容器、叠层母线为一体,减少了20%的高频寄生电感,降低了薄膜电容尖峰电压,并且减少了客户组装的工作量,降低了采购成本。

目前,新能源汽车市场受国家政策的影响较大,各地新能源汽车销售火爆很大原因在于地方政策的支持,包括新能源汽车牌照,还有相应的国家补贴、地方政府补贴等等。但是从长远来看,石油能源的逐渐枯竭,电能成本较石油成本有较大的优势,未来新能源汽车市场补贴退坡加速将促使车企严格控制成本,而鹰峰电子在新能源汽车市场推广的策略中一直是以整体解决方案为客户带来高性价比的产品,利用多产品线优势为客户提供综合解决方案,这也正好顺应了市场发展的需要。

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2016年上半年,国内锂行业取得了突飞猛进的发展,成为整个有色金属行业的一匹黑马。上半年锂价先扬后抑,电池级碳酸锂市场货源紧张,利好支撑强劲,这主要得益于国家对新能源汽车产业的大力扶持,中国已成为世界上最大的电动汽车市场。

鉴于电池是电动汽车核心的零部件之一,在纯电动汽车的制造成本方面,电池的占比也最高,普遍在30%以上,有的甚至40%或50%以上。根据往年新能源汽车车型电池容量及推广应用量占比,可计算出新能源汽车平均所需电池容量为49kWh,按照对新能汽车需求量的估算,可以预计到2016年和2020年新能源汽车在电力电池部分的需求将达到29.4GWh和超过190GWh,由此可预计该市场规模有望达到近600亿元人民币和近3000亿元人民币。

电动汽车开发目前主要存在两类情况,一是在解决纯电续航里程的情况下降低车辆的售价,二是在车辆价格已经比较低的情况下提升纯电续航里程,其中最重要的工作就是要降低电池的单位成本。为此,一些厂商依靠规模来降低成本;或是革新电池技术,依靠技术来降低成本。另一方面,提升电池组能量密度主要有两个办法:一是在不降低安全系数的情况下,使用轻质部材对电池组框架进行轻量化处理,二是提升电芯的能量密度。

充电桩:尽快跟上新能源汽车高速发展的步伐

据国家能源局最新统计,今年上半年,全国已建成公共充电桩8.1万个,相比2015年底增长65%;私人充电桩建设超过2.5万个,相比2015年年底增长12%。但总体而言,目前充电基础设施发展仍是制约中国新能源汽车发展的一大瓶颈。充电桩建设在国内外均处于起步阶段,建设难度较大,基础设施与电动汽车发展不协调,现有商业模式仍不具备大范围推广应用条件,设备接口、通信协议等技术标准亟需完善。

供稿:《控制与传动》2016年第5期

本文链接:http://www.chuandong.com/news/news.aspx?id=185620

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