新能源汽车电气化的痛点

“双碳”目标下，新能源汽车正以星火燎原之势席卷全球各地。

IHS统计数据显示，到2030年，全球新能源车普及率将超过50%。但恩智浦全球副总裁、新能源及驱动系统产品线总经理李晓鹤认为“这一数字相当保守”，如果近零排放目标想在2050年实现，2030年全球新能源汽车普及率应该超过85%。而在中国，新能源车的普及速度更是远超该目标所要求的速度——2021年，中国新能源汽车产能占全球的54%，大幅领先欧洲（26%）和美国（15%），用“引领世界”来形容毫不为过。

“新能源汽车市场短期内充满了不确定性，但从中长期来看，应该不会有人对市场的潜力产生质疑。”李晓鹤认为，在这样一个市场重塑的过程中，汽车供应链和价值链会出现强力转型，汽车行业从业者的思维模式也必须随之转变，尤其是在以下四个方面：

首先，对汽车成本与碳排放量的关注和管理将从造车阶段延伸到整个生命周期;

其次，产品创新周期从之前4年缩短到了2年，对整个行业的创新能力和创新体系都产生了颠覆性的影响;

第三，新能源汽车生产平台产能将从十万升至百万级，这对质量体系、供货体系，全球支持体系和商务体系都提出了新的挑战;

最后，软件定义边界条件，即造车的核心技术从钢铁变成软件，造车的方式、想法、迭代速度和企业管理模式将发生巨变。

下图展示了汽车行业的变迁。不难发现，2018年成为了“我们了解的汽车”和“新一代汽车”的“分水岭”，那一年，汽车产业开始从传统成熟的生态合作体系迈入产品颠覆的时代，并开始遭遇史无前例的“缺芯”潮。随后，预计从2018-2028年，互联汽车、ADAS、新能源汽车、软件定义汽车、百万级EV平台开始迎来加速发展的十年。而从2028-2038年，将是“移动即服务”的时代，L4以上级别的自动驾驶技术与移动出行服务紧密的绑定在一起，共同带来新的经济模式、盈利模式。

“新能源汽车的发展需要包括芯片在内的底层技术的创新。”李晓鹤分析指出，之所以在近两年汽车产量总体呈下降趋势的背景下，依然出现“缺芯”问题，恰恰说明汽车电动化、智能化导致的汽车电子和汽车工程的腾飞。“汽车自动驾驶级别从L2到L4，电子元器件的需求量就要增加一倍;把燃油车升级到电动车，电子产品需求量也会增长一倍;当汽车进一步智能化、信息化，把所有功能都加上的时候，电子需求量可能是3到4倍甚至更高的增长，每一辆汽车中使用的芯片数量在几何级增长。”他说。

但在域控制器逐渐转成超算的过程中，汽车网络总节点数却并没有明显变化，这是因为超算可以解决算力问题，但不能解决实时性和功耗问题。超算可以在运算上取代很多节点，但大部分情况下，以太网还是平行加在原来的CAN网络。在此情况下，芯片未来不会出现大起大落的需求变化，现在是稳定增长，之后也会是平滑的过渡。

新能源汽车电气化的痛点

作为全球领先的汽车芯片系统级解决方案供应商，仅在电气化领域，恩智浦就可以提供汽车电气化应用中几乎所有的芯片方案，包括电机控制、推进域控制器、电池管理系统和DC/DC转换器，涵盖MCU微处理器、模拟前端、栅极驱动器、安全电源管理、车载网络、传感器等多款产品，是全球为数不多可以把“几乎每一个电控单元都能以整体系统思维的方式呈现给客户并与之产生互动”的企业。

如前文所述，降低生命周期成本;延长续航里程，加快充电速度;软件定义汽车;百万级平台全球生产，正成为当下新能源汽车产业面临的实际困境。恩智浦通过简化部件成本，加速自动化装配流程，延长电池的使用寿命以及简化二次回收利用来帮助车企降低整个生命周期的成本;通过电驱800V碳化硅方案，大幅提升电驱动的效能;通过模块化域控制器的普及，以及越来越多在线更新OTA的应用和整车建模，让软件定义汽车程度不断加深。目前，全球前20电动汽车OEM中有10家采用了恩智浦高压电池管理系统解决方案，2016年量产至今全球累计发货超过一亿片。

软件定义电池是李晓鹤谈到的典型案例之一。在他看来，电池系统的演进其实是软件和数据的演进，而后者则取决于整车的电子电气架构。未来，当车载超算日趋普及的时候，连接单元也越来越发达，域控制器软件会向上集成，即在电池包里的软件会越来越少，而大部分的软件与处理能力会进入域控制器甚至超算单元中，并进行合理分层。在这一过程中，如何打造更智能的电池管理芯片？如何实现电池包软件量的降低，去适应整体电气架构的迁徙过程？恩智浦做了大量的工作。

此外，通过现有的电池参考设计、云网关的参考设计以及和大学研究机构的协同开发，恩智浦正在与合作单位开发BMS云计算的原型，即如何通过云计算、物理建模、人工智能来更好、更准确地估算电池的剩余电量以延长续航里程，更准确估算电池的健康状况以提高安全性和二次利用的效率。

为了提升用户企业在新能源汽车产业中的竞争力、成本和利润，恩智浦借助芯片技术帮助优化电池生命周期成本和碳排放，例如用光通讯BMS的方式，降低线束的数量，解决组装的复杂性并实现自动组装。;或是通过高集成度的智能化芯片组，降低外围BOM的数量。

同时，在第一生命周期当中，高效能功率器件和高性能BMS可以让电池更有效地被利用，提高电驱效率、电池寿命和SoC精度，让汽车在每次充电后可以行驶得更远。而在电池维护时，可以通过云计算增强SoH的精度，并且使用云连接能够更好地做OTA的软件更新。当进入阶梯利用回收阶段时，利用电池护照技术可以让动力电池更好地被二次利用，包括应用到智能电网和ESS中，降低总应用成本。

向系统要效益

从整车厂角度出发，现在的新能源汽车产业链正变得越来越短，很多新能源车企采用直接自研、垂直整合的形式，甚至部分企业会将电池甚至电芯制造也包括在整体供货体系下，电池厂商也经常会自己负责电池管理系统。与此同时，研发周期也从原来的4年变成了2年，整个链路的响应速度更加迅速，更多车厂选择直接去和电池厂或芯片厂商协同合作。

这意味着，如果芯片仍用客户传统提要求的方式去做，肯定是来不及的，因为从开发流程来讲，为了保证汽车质量，如质量测试、可靠性测试等环节的时间是必须保证的。所以芯片厂商除了要拥有自己的长期产品和系统创新规划之外，还必须要增强和车厂、电池制造商的互动，不能等他们直接提要求。

李晓鹤认为，对于新能源汽车，业内普遍的降本想法不在芯片本身，而是更多关注系统降本。“如果能够提高电池的使用效率和电驱效率，其带来的降本相较百分之几的电池降本更有挖掘潜力。“从IGBT到碳化硅的转型，从400V到800V的转型，都是如此，车企在这两个转型过程中省下的整车能源费用，远远优于购买更先进芯片所花的费用。而对芯片公司来说，就需要提供的栅极驱动器拥有更好的功能安全、更多的诊断功能、更快的响应速度、更多的保护和更高的耐压等级，帮助OEM用户顺利实现过渡。

展望2030年，李晓鹤表示，出行即服务（MaaS）将有望率先在中国大城市实现。那时，自动驾驶将达到L4级，高压充电站随着分布式电网而激增，签约自动驾驶车队车辆。对OEM而言，这意味着A-C级车辆成为MaaS车队中的轻型商用车（LCV），车辆使用里程可达100万公里，远远超过目前普通汽车20万公里的年限，他们更需要新的业务模式。

在这样的大背景下，换电也许会更加普及，1250V/600kW甚至高达3MW的大功率充电设备将会面世，更多的双400V冗余电池系统会出现，也会看到双400V与800V电池的混用情况。对BMS而言，除了需要具备更长、更好地延长电池使用寿命的能力外，基于人工智能和云计算的软件算法会更加普及。

审核编辑 ：李倩