德尔福张爱博:动力电子领域的新方向

2012-07-23 16:08:15来源: EEWORLD

2012年7月19-20日,2012中国汽车电子论坛半导体应用峰会(简称CAESA)在成都成都富豪大酒店举行。

峰会以汽车电子最新技术、产品及方案为主线,分三个核心话题进行探讨:半导体创新技术应用论坛、汽车安全技术与嵌入式软件开发论坛以及车联网及车载多媒体应用论坛。来自运营商中国移动、中国电信、中国联通、汽车原厂奇瑞、长安企业、一汽、上汽、东风汽车、中国汽车工程学会、中国汽车技术研究中心、Zigbee联盟、Wi-Fi联盟等组织、及世界汽车电子巨头哈曼、德尔福,伟世通,联发科、意法半导体、安森美等相关半导体企业纷纷参加,将同与会者一同分享其最新技术和发展策略。

主持人:下面我们有请来自德尔福电子控制产品业务部亚太区平台及业务发展总监,张爱博先生为我们演讲,他的题目是动力电子领域新方向

张爱博:成都的朋友大家好!大家辛苦了,首先我用中文来演讲,我想感谢主办方,感谢你们的盛情的邀请,去年你们组织的非常好,今年我相信更是一场非常好的盛会。我们讲到新能源汽车等等,我接下来的一个主要的讲方向,但是我不会只讲一些泛泛的主题,我们现在来看一下在动力电子领域,还有什么可以改变的。

在世界各地,大家看到能源安全的科技性都是一个大的趋势,我们现在都在提倡一个新的能源,比如说绿色能源,所以我们在汽车方面也不能避免这样的主题,由于能源的稀缺我们在汽车方面更要吸引更多的新技术,比如2015年美国和中国都会有一些新的更严厉的政策出来,比如说在2015年的中国会达到第三阶段的节能减排的目标,也就是要在极大程度上减少碳的排放,过去我们谈论了很多深层次的战略,第一个层次就是增长一些政策,有一些管制来推动发展。第二个层次就是一些汽车制造商以及政府要通力合作。第三个就是创新,创新在这方面起到什么样的角色,还有通过OEM和政府的合作达到使电动车为所有人所接受的消费水平。今天我们会主要来讲供应商以及政府能够做些什么。

现在我们在力学的方面会做一些改进,还有这些大规模的应用上做了一些推广,德尔福也是在这方面起到很大的推动作用,比如说有一些半导体等等都在不断的研发出来,所以我们在不断的调试,并且提高这方面的参数,使得我们的这些标准能够不断的提高。实际上过去的IC马达跟未来相比还是有很大的差距,很大的提高空间,比如说我们现在有很多的柴油、汽油机和这些相比,实际上我们目前的IC发动机在相比之下成本会小的多。大家可以从不同市场看出对电气化市场有不同的观点,比如说对于混合动力车,各种不同的款式动力车,它在市场的占有率是不一样的。所以我们可以看看波士顿咨询的集团给我们提供的这样一个研究数据,在2020年电动车占有车辆将会达到12%—45%,但是刚才我也说了没有一个预测,我们敢说是百分之百的准确,所以我们要看到的就是根据政府的推动和消费者的使用情况,2020我年电动车只要能达到11%—42%就会非常不错的,我们这里的底限是没有一个时间。我们先要去适应一个混合动力的汽车,使得其他的人再来使用纯的电动车。

我们怎么减少成本呢?首先我们提到电气化的概念,我们认为为了使得这些电气车,使得它们有一个大规模的影响,首先要把它们的成本降到和燃油车一样的程度才能让它们大规模的使用。在这张图上大家可以看到,一个是燃油的价钱,第二个是每年的耗油的量,以及一加仑的燃油可以开多少公里的对比,大家通过这个图可以看到这个红线。这也就要求我们的电气化的汽车要达到三千以下,并且它的燃油耗油量也要小于这个金额,才能使得这个车被广泛接受,这也是使得大家能够接受的基准的价格,所以我这里想提到的是介绍成本才是推行电动车的一个非常重要的方法。

我们在中国现在已经有很多很多的电动车了其中包括在成都也有很多电瓶车,所以在过去的一年,杨含勇(音)事务所就提到只有不断的来减少电动车的成本,才能够不断的推广人们使用电动车的热忱,在欧洲和日本都是一样的。我们最近看了一个独立的研究,这是在北京车展上面发布的研究,它给我们展示了消费者的兴趣对于电动混合车已经有所上升,但是电器对车载信息和娱乐系统的兴趣是非常浓厚的,现在人们把更多地注意转移到节能减排上,40%的消费者对此有兴趣,47%的消费者对混合燃油非常感兴趣,只有25%的消费者对车载娱乐感兴趣了。现在我们来看看成本为什么会这么高呢?我想告诉大家的就是电动车之所以成本高主要就是逆变器的成本高,所以我们要消减电动车的成本就要先来看一下逆变器的成本,这就是一个非常大的部分。因此我们在将来设计电动车的时候就要看看逆变器,比如说逆变器现在占的成本就达到20%,这是一个很大的比例。

我们今天一直在看很多的创新,除了这个逆变器上面的创新,还有直流的一些转换器上面也要进行创新。另外一方面就是在电力开关上面,这个成本也是比较高的,我们来看看成本的一个分解状况,PCB的一些组件也是占了第二高的成本的比例,一些热的性能的组件也占了第三,第四是大容量的电容器,这是占了第四位的组件的成本,这些都构成了之所以现在电动车成本高的主要原因。刚才我讲了开关了设备,还有就是大容量电容器会给我们造成很多困扰,还有IGBT这个都是我们将来可以做一些改善的组件,我们可以做得不是那么复杂,而且成本也可以随之下降。

好,现在我们从IGBT来看看,这是德尔福通过12年的研发来改善IGBT就是通过封装来提高热转换的性能,在这里你可以看到热传递和转化的性能达到两倍的提高,同时我们还可以看到现在新的传递当中不再需要的线速,还有就是随着节点和时点问题的提高,我们要对规模的大小进行一些调整,右手边可以看到德尔福现在新的设计已经派出了线速,而且我们也可以用双边的冷却对IGBT进行冷却,而不是单边的冷却,这也是一个新的技术。然后看看逆变器,我们也是通过一些现有的硅的技术来进行一些转变,我们可以减少一些硅的使用,这就比竞争者节约了大量的材料。因为我们有效的节约了硅的成本,而且我们有效的节约了逆变器的成本,而逆变器的成本占有了整个电动的成本20%,而硅的成本是26%,如果你减少这个成本,就能减少系统成本的2%。那么我们就估计独立的冷却的循环系统也是可以帮助我们减少整体的成本的。所以通过上述的一些数字,可以减少整体的成本。

还有就是通过刚才的这个无线速的设计可以把整体的生命周期得到有效的延长,我们可以把体积减少,还可以把热能减少,周期也是减短,总之最后的成本是减少的。我们看看除了开关之外还有没有其它的手段,除了这个以外材料也是一个重要的解决方案,在IGBT上面,你可以看到我们使用一些模块,你可以看到氧化钾也是一个非常好的材料,而且还可以抗高温,这样通过氮化镓的设计,也是可以帮我减少成本。我们首先对硅基氮化镓进行烧结,然后进行冷却,但是有一个限制,但是我们怎么去把硅和铅矿融入,然后联系到一起,所以我们在德尔福发明了这样一个循环的公艺,通过这样一个散热池的设计,你就可以看到把刚才说的两种材料有限的联结在一起,而且还可以改变IGBT的抗热性,提高23%,而且我们也可以把这个操作电压得到一个有效的控制,我们可以排除焊接点,这就可以导致整个烧结技术的提高,耐温性也可以提高200%,整个装机强度也有所增大,这个解决方案使得耗能改善方案提高了五倍。除此之外,在将来我们还可以增加这个硅的生产,使得它们的抗热性有所提高,它的性能也可以比现在的性能提高十倍以上。

下面一个我想要提到的组件是被动的组件,就是大规模的电容器,我们知道这个电容器占有逆变器的成本的12%,现在我们使用的是聚丙烯的材料,我们知道聚丙烯的材料生命周期会出现一个退化的情况,所以我们想要排除这方面所带来的成本。在过去几年德尔福和一些厂商,比如说GE和一些薄膜的提供商,电容器提供商一起开发新材料,使用高介电的材质接入,或者是耐高温的材料介入,这个材料是由于今天的聚丙烯的,这是完全不同的一种新的材料,我们称为PLZT就是叫做光电陶瓷,它是好几种化合物的总称。在可以预见的将来,我们可以看到还有很多是可以改善的,比如说中间的这个PEI,就是聚醚酰亚胺,还有PC等等这些方面,都是可以帮助我们来推进电容器的技术,因为电容器的技术是以容量和温度为基础的,在标准的聚丙烯中,我们今天有百分之百的容量,以及100摄氏度温度的评级,通过使用刚才讲的新材料,我们相信从体积以及温度上面都获得一些明显的改善。

最后我们来看看逆变器,那么这看起来更像是一个机械的装置,而非电力的装置,我们就是要优化装置,减少这些装置的机械和设备,我们刚才讲了逆变器有250多个连接点,使得它们看起来非常复杂,因此我们想把它的设计简化。最后我们还要进行一个大规模的生产,我们希望使用标准的SMTE以及一些测试的平台进行测试,然后进行大量生产,我们同时想在生产的时候嵌入更多灵活性,而且给予我们的这些动力总成系统更多的灵活性和选择。有一个很好的例子就是摩擦搅拌的焊接方式,这个对于这种大规模的生产工艺来说是非常好的,尤其是封闭式的冷却室里面非常的适用。你不需要进行一些额外的挤入就可以完成。

最后我们讲的这五个工艺都是值得我们改变的,而且将来它们的市场是非常非常的宽泛,我们也相信通过刚才讲的改变热能的开关封装,有转换的封藏,还有高性能的材料和创新型的机械组件,电子器件的制造过程等等,这都是在将来非常有潜能的方面,我也相信这也是可以帮助我们的,谢谢大家!

关键字:德尔福  张爱博  动力电子领域  新方向

编辑:马悦 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/0723/article_5679.html
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