汽车的电气化将演变成整个行业的一次深刻变革

数据显示，疫情的影响并没有阻挡汽车电气化的步伐。根据中国国家统计局的数据，2020年中国新能源汽车产量145.6万辆，比上年增长17.3%，势头依然强劲。与此同时在美国，特斯拉的市值飙升至6000亿美元，这个数字已经超过了全球销量最高的五大汽车制造集团的总和。有分析称，越来越多的投资者断定，内燃机长达一个世纪的主导地位将在十年内走向终结。

在节能减排的大背景下，各个国家和地区也都纷纷推出了雄心勃勃的新能源汽车产业规划，比如中国的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》中就明确提出，到2025年新能源新车销量将占到新车总销量的20%，而到2030年，这个比例要达到40%。

在这个大潮中，各家汽车厂商也在积极跟进，其中既有特斯拉这种敢打敢拼的造车新势力，也有稳扎稳打、步步为营的传统车企，最终将汽车的电气化演变成整个行业的一次深刻变革。

何为汽车电气化？

对于汽车电气化最为通俗的理解，就是车辆驱动方式的变化。传统的汽车是由内燃机提供动力的，车辆的控制也是藉由机械方式来完成的。后来，汽车中的电子产品越来越多，除了信息娱乐之外，也逐渐进入了车辆控制领域，汽车总线控制技术的出现，使得车辆脱离了机械控制的限制，操控更加轻松和灵敏。但这时驱动车轮的动力，还是内燃机提供的，而且汽车电子系统所需的电能也是由内燃机产生和转化后，储存在蓄电池中的。

而汽车电气化的终极目标，就是汽车动力、控制，以及所有电子电气设备的运转，都由电力来驱动。由于内燃机的热效率仅有40%左右，而电动机的效率则可以达到90%以上，两者相较在节能方面的表现高下立现，这也是支撑汽车电气化决心最本质的一个原因。

实际上，汽车电气化之旅不是一蹴而就的，而是一条由不同节点组成的技术路线图，在这个漫长的过程中，汽车厂商可以根据市场的需求和自己的技术能力，选择不同技术架构作为切入点。具体来讲，这些技术节点包括：

1轻度混合动力汽车（M-HEV）

这可以看做是汽车电气化的起步阶段，主要是在原有的汽车电源系统中增加一路48V的汽车电源总线，提供更大的功率去支持电动扭矩辅助，为内燃机的启停系统提供助力，提升能源效率。

2完全混合动力汽车（F-HEV）

在这种架构下，汽车可同时由内燃机和电机来驱动车轮，也就是有一路独立的电气系统与传统的燃油系统平行存在，根据需要切换不同的驱动方式。当然这需要更高的数百伏的驱动电压以及更大的输出功率，不过这时高压电池组所需的电能仍然是来自于内燃机和其他能量收集技术的。

3插电混合动力汽车（P-HEV）

该架构是在F-HEV的基础上，增加了一个车载充电器（OBC），可以直接从外部的直流或交流电源为汽车内部的高压电池组充电，而不再需要从汽车内部的内燃机获得电力。

4纯电动汽车（BEV）

再往前走一步，当车载动力电池输出的功率足够高，完全可以驱动车轮以及为车内其他电子电气系统供电时，则不再需要内燃机这一路动力系统，实现完全的电气化。

表1：不同新能源汽车技术架构的比较

汽车电气化的技术支点

虽然上述的新能源汽车的技术架构各异，但其演进发展也是有章可循的，总的来说整个汽车电子化离不开下面这四个技术支点，只是在不同的阶段、不同的架构类型中，各个技术支点的权重、赋能技术有所差异。

电力动力输入系统：也就是使电力转化成电机驱动力的主要转换系统，比如逆变器。

配电和电源管理系统：主要是DC/DC板上电源管理系统，将电能在48V和12V之间、高压和低压系统之间进行转化，在纯电系统下具有高效率的电源管理系统尤为重要。

电池管理系统（BMS）：负责进行车载电池的充放电管理，电量、温度等精确的测量，以提升电池的利用效率，确保电池使用安全和寿命，这也是纯电动汽车延长续航里程的关键。

板上充电系统（OBC）：纯电动汽车和插电式混动汽车通过充电从外部电源获取电能的必由通道。

上述这四大支点，也是保证整个汽车电气化系统高效、可靠、安全运转的基石。

元器件的技术挑战

汽车电气化演进之路清晰了，与之相配套的元器件的发展也就可以有的放矢了。汽车电气化带来的大变革，无疑是元器件行业一次难得的机遇，当然想要把握住机遇且抢占先机，还是有不少技术门槛需要跨越的。归纳起来，主要有以下几方面：

01

功率密度

无论是更大电机驱动功率的需要，还是汽车用电设备总量的增加，汽车电气系统需要承载的功率将大幅攀升，而车辆所能提供的空间是有限的，因此新一代元器件必须在提升功率密度上下功夫。不论是通过创新的设计和前道工艺去提升结温，让元器件更“耐热”，还是通过优化后端的封装工艺，将散热特性做得更出色，需要有综合的解决方案。

02

功耗

功率增加，功耗的问题会显得更为突出，因为大功率下效率每增加一个百分点，能耗增加的绝对值就不是小数字了，而且由此产生的热量也会给系统设计带来挑战。

03

可靠性

在可靠性和安全性方面，必须满足车规的要求，甚至由超越车规的企业内部质量标准——比如Vishay公司的Automotive Grade——来提供保证。这就需要产品有必要的电路保护特性，能够抵御高能量的浪涌的能力，或是在阻燃性方面满足相应的规范。

04

EMI电磁干扰

随着电子电气系统复杂性的增加，EMI电磁干扰问题也会越来越突出，特别是在汽车这个特殊的、关乎安全的产品中，强电弱电系统“挤”在狭小的空间内，EMI显得更为关键。

面对这样的高要求，在汽车电子化时代，哪些元器件才有机会“上车”，坐收行业变革的红利？大家可以通过以下几个来自Vishay、针对不同场景的产品，对照上面的发展趋势和技术要求，仔细体会。

IHDM系列大电流功率电感

用于DC/DC转化器

Vishay/Dale IHDM-1008BC边缘绕线通孔电感器的最大额定电流可达80A，电感范围为1.2μH至10μH，频率范围为8MHz至90MHz。这个汽车级边缘绕线通孔电感器产品系列，由于采用粉末铁合金磁芯技术，饱和性能大大优于铁氧体；其扁平线圈设计使直流电阻DCR更低，可有效减少损耗和降低温升，工作温度范围为-40°C至+180°C。IHDM-1008BC这种稳定的电感和饱和度、低功耗以及出色的散热性能，特别适合于汽车电气化的需要，在DC/DC转化器、逆变器和车载充电器中都可以施展身手。

汽车用高压输入整流器

用于车载充电器

Vishay符合AEC-Q101标准的表面贴装VS-65EPS12LHM3汽车用高压输入整流器，IF额定电流65A，VRRM反向耐压1，200V，其最大的特点就是针对正向电压降VF进行了优化，仅有1.12V，降低了漏电流。该款汽车用整流器采用玻璃钝化颗粒芯片结结构。这些具有高浪涌、低VF耐坚固的阻挡型二极管（rugged blocking diode for DC charging），可用于直流充电站，是用于实现可靠的交流电源整流的灵活解决方案。

SQ汽车用功率MOSFET

用于48V / 12V系统

Vishay Siliconix SQ汽车用功率MOSFET符合AEC-Q101标准，是采用经过优化的适用于汽车业的特殊工艺设计生产。具体来说，这些SQ MOSFET采用低导通电阻N通道和P通道TrenchFET技术，具有低热阻的特性，其工作结温和储存温度范围为-55℃至+175℃。

特别值得一提的是，该系列MOSFET提供多种封装类型——包括PowerPAK 8x8L、PowerPAK SO-8L、PowerPAK 1212-8W和PowerPAK SC-70W，以及几种节省空间的小型封装——并提供SMD/SMT和通孔安装选项，为设计带来极大的灵活性。

WSBS8518电池分流电阻器

用于电池管理系统

Vishay/Dale WSBS Power Metal Strip电池分流电阻器可提供多种尺寸选择，其中广泛使用的8518尺寸的阻值范围从50μΩ到1000μΩ，并具有很高的功率密度，整个电阻的全温度范围温漂系数TCR为20ppm/℃至225PPM/°C。由于采用了专利的加工工艺技术，该电阻可提供很低的阻值选择、并且具有极低的感抗 （《5nH） 和低热电动势 （《3μV/℃） ，以实现更好的检测精度——这正是BMS电池管理系统所必须的。同时，该产品基于全焊接结构，功率大（36W）体积小，具有非常强的抗脉冲能力。

车用安规电容器

用于EMI拓扑电路

为了应对汽车电气化系统中的EMI挑战，Vishay推出了多种类型的安规电容，包括陶瓷电容、薄膜电容和MLCC电容三个类别的产品，它们在耐高温、耐高湿等方面都有很出色的表现，能够满足汽车应用所需。下面是几款比较有代表性的产品：

VJ 汽车级SMD安规MLCC电容

Vishay的VJ表面贴装安规MLCC电容器通过IEC 60384-14:2005第3版认证，符合AEC-Q200车规要求，采用湿法工艺及可靠贵金属电极（NME）技术。该系列MLCC包括X1/Y2和X2类别，额定电压为250VAC，同时满足2000VDC，工作温度范围从-55 °C至+125 °C，适用于汽车EMI和交流线路滤波等应用。

AY1汽车级交流电容器

Vishay/BC Components AY1汽车级交流电容器是陶瓷片式电容器，包括X1级型号和Y1级型号。X1级电容器设计用于760VAC额定电压，Y1级电容器设计用于500VAC额定电压。这些电容器可耐受85/85/1000h测试，并可通过1000次温度循环。AY1安全电容器符合AEC-Q200标准。

F339X2 EMI抑制薄膜电容器

Vishay/BC Components F339X2 EMI抑制薄膜电容器，设计用于减少辐射并提高对无线电干扰的抗扰度。这些电容器具有出色的电容滤波器、主电压的连续偏置、使用寿命结束时的安全特性以及UL 94V-0可燃性等级。F339X2抑制电容器的电容范围为0.1μF至4.7μF，在105°C时支持630VDC直流电压，电压范围为305VAC。该产品符合CQC、CSA-E60384-1:14以及UL 60384-14等车规标准。

总之，汽车电气化是大势所趋，有人将其与当年福特汽车公司推出的T型车装配流水线相提并论，对汽车行业而言，这将是一个关键的拐点。想要在这一波席卷汽车行业的新浪潮中冲浪，而不是被后浪在沙滩上拍成泡沫，你就要学会掌握最先进的元器件技术，研发出与行业脉动合拍共舞的产品。

原文标题：汽车电气化时代，什么样的元器件才能“上车”？

文章出处：【微信公众号：贸泽电子】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

责任编辑：haq