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徐性怡:智能化、网联化等对电力电子的影响

2017-07-19 13:04:30 作者:丁丁 来源:中国客车网
  2017年7月19日,中国电动汽车百人会2017年第四期“电动汽车热点问题研讨会”在湖南省株洲市召开,本期研讨会聚焦“新能源汽车电力电子技术”。

  中国客车网从现场了解到,依靠关键技术的突破创新提高核心竞争力,已成为新能源汽车领域的共识。电力电子作为新能源汽车的关键技术,其技术进步影响着新能源汽车产业向电动化、智能化方向迈进。会上,上海大郡动力控制技术有限公司总裁徐性怡发言,现场实录如下:

  今天非常荣幸能够有这个机会来跟大家分享一些创业过程当中的感悟和做过的一些事情、一些观察。

  首先,整个世界汽车行业正在进行根本性的变革,由于智能化、网联化、动力系统变化等等,这些东西对电力电子有哪些影响呢?我们看电力电子的应用,一个是在电机驱动,还有一个是电源。在电机驱动方面,由于纯电动的出现,系统的简化,使得我们能够以一个标准化的驱动系统来服务各种各样的汽车。从电源的角度,因为电动汽车实际上是可以作为新能源的一部分,跟新能源电网,在分布式电网当中做它的储能元件。因此我们可以看到,将车上面的电池跟电网连起来,这当中有很多的充电装置,也是电力电子的产品,电力电子未来的市场前景也很广阔。

  在车载的电力电子的控制器当中,今天主要关注这点,它有哪些技术的要求。整车上看,动力性、经济性、可靠性等等,转化到我们电力电子的系统来看,一个是它的密度要高;第二个,效率要高;还有就是可靠性要高,成本要低。下面根据这些来做一个介绍。

  在功率密度高这个层面上,首先是集成,系统的集成包括物理的集成,也就是说我们这里把电机、减速机、控制器全部集中在一块,这是物理的集成。还有一种是功能的集成,在这里面包括了牵引电机的控制器,包括了DC/DC,包括了充电机。当把所有的集成做好了以后,可以节省内部的空间,节省部件,同时造车更方便了,EMC虽然是挺头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。

  要做这个集成最主要的还是控制器怎么集成,有这几个方面。首先关键部件要做好,IGBT模块、膜电容、电流与传感器等。第二要看散热,散热在整个体系当中占很大一块,一个是提高散热效率,另外一方面很重要的把元器件的发热降下来,就涉及到控制,做一些优化,当然还有一个方法就是减少滤波,在EMC这个层面上越来越重要,所以滤波也成为了非常重要的一个部件了。

  国外的角度上来看,我们以丰田,一直是咱们新能源汽车的标杆企业为例。可以看到,丰田的进展从2004年、2010年到最近的整个进步是非常之快的,它的进步从何而来呢?这里面从它的电力电子封装技术的进步可以看出一些端倪,2010年的普锐斯,它把所有的电力电子封装成一个大模块。再看它最新的,它把这些模块拆开了,变成了一个标准的模块,用若干个标准模块把它拼起来,这个其实是一个非常重要的进步。一方面,双面散热,减小了散热的体积,另一方面,使得拓扑结构比较容易的来搭建,这个其实也是我们很重要的一个发展。

  国内,这是我们过去做过的事情,也在这里把它拿出来跟大家汇报一下。我们第一代产品,双电机控制器大概做到了8.5L,今天做到10.10L左右,明年下一代的产品可以做到17L,现在我们正在做的双面水冷的结构大概可以做到22L左右,再往后走可能是一个双面水冷的碳化硅的结构,将来我们预计大概在2020年,当然这个有点保守,会得到更大的进步。

  说到这样一个结构,最重要的几个因素,一个是开关的损耗大大降低,使得损耗可以大大的降低。有哪些特点呢?由于开关损耗小,开关频率大大增加,增加就可以让非主动元件体积大大减小,同时由于频率提高以后,可以让电机转速提高,使得成本进一步下降。同时,由于节温,是耐高温的,可以使得散热效率更高。另外,存在哪些问题,第一,成本还是很高,现在大量的努力还是把整个的成品率提高,我们可以预计会非常快。现在电池电压不可能太高,这种情况之下宽禁带高电压的特性在电动汽车的使用当中这是一个不足的地方。高频的效果来讲,作为一个电机特别高转速的情况下,机械传动的部分来不及了,受到限制了。还有耐高温,尽管芯片的高温可以耐得住,但是封装材料其他的电子元器件等等,这些也都要有一定的过程。我们可以预见,将来这是一个非常有前途的主流,随着我们技术的进步,它会逐步逐步的把这样一些缺点弥补上来。

  第二个问题,整车可靠性。这里就不多讲了,大家都很清楚了,但我们怎么来做这个事情?我们讲汽车级的标准,因为大部分新能源汽车的供应商都是来自于工业控制,它对汽车级本身的质量其实是缺乏认知的,我想这里强调一下,我们怎么样保证可靠性,我们要有汽车的质量标准,首先设计上面,我器件的高可靠性要满足寿命,宽范围的环境适应性以及非常严苛的汽车验证都需要做。第二个,在生产过程当中要保证质量,不良率要降低,一致性要好、可追诉性要好,同时还有一个成本的问题,这就是我们想从产品的角度,高可靠性应该以汽车级的标准来要求。(PPT)这张片就是举个例子说我们要做测试的话,我们也借用英飞凌的一些经验,对工业级和汽车级上面不同的观点。

  低成本,成本其实是现在这个行业零部件企业面临的最大挑战,一个新的新能源汽车市场,一定要通过成本的降价让用户用得起才能应用得起来。第二,中国的新能源市场,包括世界新能源市场,正处于拐点的时候,可以预见规模的快速上升,也会给我们带来成本下降的很好的机遇。同时,我相信在座的,包括我们中车、包括大郡、精进等等,大家都在非常努力的提升自己,为什么?一方面我们自己要满足市场的要求,另一方面,我们有很多国外的同行们在鞭策着我们必须要赶紧,所以行业的进步。这些都会使得我们有这样的动力往前走,但是在今天,在市场还规模还没有形成,能力还没有完全到达的时候,必要的政策还是需要的。从成本的角度,我大致给了一个数,如果我们2015年是一个1的话,我们大概到2020年左右要达到0.4—0.35这样的水平才面前能够跟上国际的水平。

  最后我想说,咱们整个新能源汽车产业是一个系统工程,我就以咱们动力系统的产业链为例,包括了很多技术,所以我刚才特别认同蔡总刚才讲的,咱们国内这样一些产业要关注那些特别关键的地方,比方说我们的IGBT芯片,我们的驱动专用的芯片,我们的DSP芯片等等,这都是非常非常重要的领域,细节我这里就不多说了。

  最后我想说,在新能源的推进下,电力电子这个技术得到了很好的发展机会,现在的水平跟国外相比有相当大的差距,但是这个差距在缩小。所以作为一个新能源汽车的零部件供应商,我们大郡将会继续的加大投入,坚持自主创新,同时也坚持开放合作,这样我们在满足市场需求的过程当中,不断提升自己竞争力,从而来为我们新能源汽车市场做出我们的贡献。

  谢谢大家!

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