純電動(dòng)車(chē)行駛成本為4.25歐元/百公里

　　傳統(tǒng)汽車(chē)對(duì)能源和環(huán)保造成了越來(lái)越大的壓力，對(duì)此，中、美、歐等主要汽車(chē)市場(chǎng)根據(jù)自身實(shí)際情況相繼制定了各自的CO2排放目標(biāo)，中國(guó)將在2015年達(dá)到155g/km，美國(guó)將在2016年達(dá)到140g/km，歐洲做的更好一些，2012年預(yù)計(jì)會(huì)實(shí)現(xiàn)120g/km的目標(biāo)。

　　Graovac在演講中指出，對(duì)于自重1.4噸、百公里油耗7.7升、CO2排放182g/km的汽車(chē)，通過(guò)直噴、小型化起停、熱管理、小型化氣缸等技術(shù)，可將油耗降低22～29%，CO2排放減少到142g/km或130g/km。而電機(jī)功率25kW、電池容量1kWh的混合動(dòng)力車(chē)百公里油耗僅為4.7升，降低了39%，CO2排放減少到112g/km。相比汽油車(chē)7.5歐元/百公里的油耗成本，純電動(dòng)車(chē)的行駛成本為4.25歐元/百公里。

　　2016年，具有起停功能的混動(dòng)車(chē)預(yù)計(jì)占20%，其中歐洲市場(chǎng)在75%以上；增壓式車(chē)占35%，歐洲占60%以上。EV、PHEV和HEV方面，發(fā)展速度主要取決于當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)需求、政府鼓勵(lì)政策、燃料價(jià)格和電池成本等因素。2012年，上述3種汽車(chē)的市場(chǎng)規(guī)模會(huì)超過(guò)200萬(wàn)輛，其中HEV約160萬(wàn)輛，是產(chǎn)業(yè)過(guò)渡期的主力。2014年，EV、PHEV有可能過(guò)百萬(wàn)輛。

　　半導(dǎo)體在電動(dòng)車(chē)中的作用更強(qiáng)

　　動(dòng)力電池的成本通常約占整車(chē)成本的50%。在汽車(chē)使用一段時(shí)間后，電池組中每個(gè)單體電池的老化會(huì)使電池容量出現(xiàn)變化?？刂浦姵爻潆姞顟B(tài)（SoC）、健康狀況（SoH）和放電深度（DoD）的電池管理系統(tǒng)（BMS）可延長(zhǎng)電池的壽命和儲(chǔ)電量。英飛凌的主動(dòng)電池均衡技術(shù)可將這些特性提高10%。

　　在充電方面，未來(lái)的長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)是雙向充電，即汽車(chē)中的電能也可傳回智能電網(wǎng)。具體地，電能在BMS監(jiān)控后，通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器、PFC及射頻干擾濾波器，傳給智能電網(wǎng)。英飛凌車(chē)廠業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理曹洪宇稱(chēng)，日產(chǎn)純電動(dòng)車(chē)Leaf的充電設(shè)計(jì)就考慮到了這點(diǎn)，由于日本地震頻繁，電池組可在地震發(fā)生后將電能傳回電網(wǎng)，以緩解供電緊缺的壓力。

　　除行駛動(dòng)力外，電動(dòng)汽車(chē)的另一重要耗電因素是空調(diào)和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，需優(yōu)化高壓電池輔助系統(tǒng)的電源效率。

　　Graovac表示，英飛凌與30家歐洲廠商和學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)合作發(fā)起了E3Car（高能效電動(dòng)汽車(chē)）研究項(xiàng)目，旨在開(kāi)發(fā)使能效基準(zhǔn)提升35%的技術(shù)。

　　SiC JFET將在2015年底出現(xiàn)

??? 　在EV和HEV的逆變器和充電器中，高功率密度、高壓、大電流的IGBT功率模塊可為混合系統(tǒng)的電機(jī)提供電能。

　　目前英飛凌HybridPACK系列功率模塊在650V高壓下，提供200A、400A、600A和800A的大電流。構(gòu)成IGBT的溝槽和場(chǎng)截止（trench+field-stop）單元很薄，只有40μm（見(jiàn)圖2），這樣可降低開(kāi)關(guān)損耗，并將導(dǎo)通阻抗降低8倍。12英寸晶圓的產(chǎn)量是6英寸的4倍。

　　Graovac表示：“隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高，SiC材料的功率半導(dǎo)體器件肯定會(huì)到來(lái)。這種器件的特點(diǎn)是：高效、快速、高溫能力強(qiáng)、可靠性高，高壓能達(dá)2500V。SiC JFET可能在2015年底出現(xiàn)，可進(jìn)一步提高逆變器的效率?！盨iC物理特性與SiC JFET結(jié)構(gòu)如圖3所示。

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　　圖2 構(gòu)成IGBT的溝槽和場(chǎng)截止（trench+field-stop）單元示意圖圖3 SiC物理特性與SiC JFET結(jié)構(gòu)示意圖

　　在EV和HEV應(yīng)用方面，對(duì)開(kāi)關(guān)頻率在100kHz以上、功率在10kW以下的HV-LV DC/DC轉(zhuǎn)換器和AC/DC充電器，基于MOSFET/CoolMOS和SiC的解決方案如圖4所示。對(duì)高壓、大電流逆變器及開(kāi)關(guān)頻率在10kHz以上的高功率DC/DC轉(zhuǎn)換器，基于IGBT和SiC的解決方案如圖5所示。

　　圖4 對(duì)開(kāi)關(guān)頻率在100kHz以上、功率在10kW以下的HV-LV DC/DC轉(zhuǎn)換器和AC/DC充電器，基于MOSFET/CoolMOS和SiC的解決方案圖5 對(duì)高壓、大電流逆變器及開(kāi)關(guān)頻率在10kHz以上的高功率DC/DC轉(zhuǎn)換器，基于IGBT和SiC的解決方案　　

　　圖6 英飛凌.XT工藝與標(biāo)準(zhǔn)工藝的比較

　　此外，為了把器件結(jié)溫提高到200℃，英飛凌采用了.XT工藝（見(jiàn)圖6），更高的熱性能提高了輸出功率，延長(zhǎng)了使用壽命，降低了硅及系統(tǒng)成本。與標(biāo)準(zhǔn)工藝相比，200℃結(jié)溫在器件壽命相同的情況下，可將單位硅面積的輸出功率提升60%；在輸出功率相同的情況下，可將單位硅面積的壽命延長(zhǎng)5倍；在壽命和輸出功率相同的情況下，可將硅面積減少40%；更高溫度的冷卻液能力可不再使用低溫散熱器。

　　最后說(shuō)一句關(guān)于TPMS（胎壓監(jiān)控系統(tǒng)）的題外話。據(jù)英飛凌工程師在研討會(huì)上介紹，2007年9月，美國(guó)TPMS的裝配率已達(dá)到100%。歐洲要求在2014年11月，所有的新車(chē)需裝配TPMS。日本預(yù)計(jì)在2016年實(shí)現(xiàn)100%的裝配率。而中國(guó)僅在2011年7月實(shí)施了TPMS推薦標(biāo)準(zhǔn)，筆者認(rèn)為這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。中國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)售量已達(dá)全球首位，如此多的車(chē)輛中，每年都會(huì)發(fā)生大量因爆胎引發(fā)的重大交通事故。而爆胎一旦發(fā)生，車(chē)輛極易失控，多是車(chē)毀人亡的嚴(yán)重后果。所以有必要在國(guó)內(nèi)加快TPMS的強(qiáng)制性要求，提高安裝率，保證駕乘者的生命安全。