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  •  01/03/2022

深入 xEV 核心,感受蕴藏的力量


电动汽车的动力总成就是一个让车辆持续行驶或提供动力的装置。随着全球大众越来越关心环境和降低碳排放量的议题,世界各国政府也加速批准相关项目申请,来推动电动汽车 (EV) 制造和宣传。

为了满足不断提高的减排要求及标准,汽车原始设备制造商加快了电动汽车和动力总成的设计和开发进程,从而避免潜在损失和可能的罚则。推动着电动汽车数量突然增长的因素包括:
  • 原始设备制造商的市场策略有所改变。
  • 商用电动汽车市场变得成熟。
  • 消费者信心出现变化。
电动汽车的核心价值
为满足世界各国政府颁布的环境限制条件,混合动力汽车/电动汽车市场在近几年开始成为兵家必争之地。但主要障碍来自制造环节,因为与其他车辆的动力总成相比,电动汽车动力总成包含的部件要少得多。电动汽车的动力总成系统在结构和框架方面,与传统内燃机 (ICE) 有相当大的差异。

在电动汽车中,有五个主要的电气系统:车身电路、充电系统、动力总成系统、电动机和散热系统。最重要的即是动力总成系统,它确保车辆可以安全无虞地将您送到目的地。动力总成系统详细包含的重要组件如下:
  • 电池总成 - 它包含多个锂离子电池,用于存储能量并让车辆行驶。电池总成所输出的是直流电 (DC)。
  • 车身控制模块 (BCM) - 车身控制模块控制和监测组件,例如车辆开启控制装置、电动车窗、保全装置、后视镜等。
  • 直流电 – 交流电转换器 - 该转换器能够将输出的直流电转换为交流电,进一步向电动机供电。动力传递由电机控制装置控制和管理,该组转换器包含向电动机输送电压的频率和大小,并根据驾驶员的指令进行加速处理。
  • 散热管理系统 - 负责维持和控制动力总成组件能在最佳的温度范围工作。
  • 电动马达 - 通过单一速比变速箱将电能转化为机械能,许多品牌的电动汽车也在马达中结合发电机,同时创造循环发电。
  • DC-DC转换器 - 该转换器通过将固定电压调整为浮动电压,以便在多个系统之间输送电能。它能从电池总成中汲取电力,并降低到所需的电量。
  • 车载充电器 - 将外部所接收到的交流电转换为直流电,从而控制流入电池总成的电量。
  • 电池管理系统 - 负责管理电池状态,同时在发生故障时采取必要措施。电池管理系统能确保电池总成发挥最佳效率。
为了让动力总成系统能够达到最佳性能,科学家开发了应用于半导体的全新材料,称为氮化镓,也称为“GaN”。 氮化镓GaN 目前被认为是促使动力总成完整输出的最佳解决方案之一。

由于GaN 的材料特性,可提供更快的开关频率、更优异的散热性能和更高功率,被广泛应用于包括车载充电器、DC-DC转换器和电动汽车牵引逆变器、数据中心电源、移动电话充电器,以及需要快速充电、降低功耗、更加小型化的设备。这些特性也有助于提升电动汽车的续航里程。

GaN 的应用市场预计将在 2026 年达到 11 亿美元大关。在 2026 年,消费性应用市场将达到 GaN 市场总量的 61%,成为主要应用。消费性市场总额将增长至约 6.72 亿美元,复合年增长率为 69%。汽车市场将增长至约 1.55 亿美元,复合年增长率为 185%。

GaN 还要在几年后才能应用于汽车动力总成,现在所能应用的是传感设备、DC-DC 转换器和车载充电设备。GaN 最适合需要高开关频率和较低电压的动力应用。然而,800V 动力总成和高功率设备将持续采用 SiC。

近期于2021 年第四季度,环旭电子成为 GaN Systems Inc.(“氮化镓公司”)增长资金的战略投资者。氮化镓公司是一家领先的功率半导体公司,从事使用第三代半导体材料氮化镓 (“GaN”) 相关产品的设计、开发和生产,该材料以其晶体管性能和可靠性而著称。

环旭电子拥有超过四十年的电力模块制造经验,期待携手高阶领域的合作伙伴,持续强化电动汽车相关电力制造和测试技术,成为业界中独树一帜的佼佼者。

 

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