原创 不仅仅是电动车那么简单——标准在徘徊，电池是硬伤

发达国家说“随着能源消耗的日益加剧，全球气候变暖问题突出，开发绿色能源和提倡节能减排已成为各国共识”。节能减排是不是共识我不知道，我只知道他们在工业革命后已经完成了产业的大转型，提出这样的共识当然是发达国家的转型需要也师出有名。作为能源消费大国，中国也是把新能源列入十二五规划，作为战略性产业重点发展。

这里我们不谈别的，我们来聊聊近年来风生水起的电动汽车。按“十二五”规划：“我国2015年电动汽车应用规模将达到50万辆。为适应电动汽车发展要求，国家电网将在此期间建设充换电站2351座，充电桩22万个”。22万个充电桩仅仅是国内迈开电动汽车的第一步，电动车未来的布局看似已然徐徐拉开。但电动车的硬伤，却一直都在……

大挑战：电池产品难以满足汽车需求

电动/混合动力汽车的最主要挑战在于高性能动力源技术未能得到有效解决，现有电池产品难以满足汽车对寿命、动力性能的要求。目前，动力电池产品普遍面临以下问题：电池安全性得不到保障、电池容量有限，未能实现突破、电池循环寿命短（一个蓄电池的寿命最多为4年，与燃油汽车的寿命相比太短。锂动力电池价格高昂，难被接受）、电池质量和尺寸制约、充电的技术和成本问题并未得到解决。

“一个典型的电动汽车 (EV) 和混合动力汽车 (HEV) 的电池系统需要多于 100 节单独电池，这些电池的大小对电池组的设计有很大的影响。采用大的电池就意味着电池系统设计必须考虑大型尺寸和重量的限制，同时电池还可能需要被分散安装在汽车的各个部位。”凌力尔特高级产品市场工程师Greg Zimmer就模块电池设计对笔者表示：“一个多节电池的电池组通常都采用多“模块”设计，每个模块有 12~36 节电池。模块方法提供了一个可扩展的解决方案，允许同一个模块应用于不同尺寸的电池组和不同车型。模块设计最主要的挑战是如何在连接模块和主要电池管理系统 (BMS) 控制单元之间创建可靠的数据连接，这些接口的电压变化有时会超过几百伏。新一代电池管理产品通过内置一个专为在长电缆上实现高 RF 免疫力而设计的高速通信接口设法满足模块化系统的需要。”

菲尼克斯汽车事业部相关负责人也对笔者表示：“混合动力汽车将会是过渡到纯电动汽车的必经之路，考虑到中国国内汽车市场的发展情况，预计5年之后混合动力（轻混）将成为主流。而PHEV及BEV则要经过至少5年以上的时间才可能会被大多数用户接受。但如果关键技术问题能够得到解决，不排除市场加速发展的可能性。”

电池技术已经成为各厂商对电动汽车公认的难题。英飞凌方面表示：“在新能源汽车行业，以纯电动车和混合动力汽车为例，纯电动技术的实施取决于电池技术，可以说电池是一个壁垒。如果锂电池在寿命、性能和成本上都能达到倡导者描述的程度，那么纯电动汽车会被市场接受。混合动力汽车的难度在于对汽车电子特别是发动机电控和汽油发动机电控系统地相互配合。”

“电池的重量、价格、可靠性一直是电动车和混合动力车发展的瓶颈。从汽车电子系统方面其实已经没有特别困难。”飞思卡尔半导体汽车电子高级市场经理康晓敦对笔者说道：“当然除了电池，整车也需要有很好的系统集成，也需要一定经验积累和较长时间的验证。所以真正要大量被消费者接受，还应该有一个较长的时间。这个时间应该是在2020年以后。”

其他挑战

2011年4月，杭州的一款纯电动出租车在市内运营时，突然发生自燃，整车在转眼间就被烧毁，从杭州市质量技术监督局给出的调查结论可以看出，电动汽车整车的系统集成技术不高，以及动力电池运行监测技术还不成熟是引发此次事故的主要原因。

图3：杭州一辆电动出租车突然当街自燃

“中国汽车企业与跨国汽车企业在电动汽车领域内的最大差距就在整车系统集成方面，中国新能源汽车产业核心竞争力的提升，必然要求国内车企牢牢掌握电动汽车整车集成技术。”凹凸科技技术发展副总裁张卫表示。

电机控制系统和整车控制系统的设计也是电动车和混合动力车所要面对的重点部分。另外，政府政策上对新能源汽车的未来发展方向和技术路线的不确定性，以及整车企业和电网企业或相关利益集团在新能源汽车利益链上的分歧也对新能源汽车有一定的影响。

根据调研机构的预估，到2013年，在当前补贴政策下，电动汽车与传统汽车的“性价比”有望发生反转。在需求和供给双方面因素的共同作用下，电动汽车很可能迎来市场化的机遇。

各厂商应对策略（非技术人员可以不看）

目前凹凸科技已针对电动汽车，包含铅酸电池低速电动车及锂电池电动汽车，推出动力系统解决方案，包含电池管理系统（BMS）、车载充电机（Charger）与车载直流电源（DC/DC），2012年更将推出电动汽车电机控制系统（E-Controller）提供完整动力系统解决方案。

凌力尔特针对电动汽车电池组采用的“模块”方法提供了一个可扩展的解决方案，允许同一个模块应用于不同尺寸的电池组和不同车型。模块设计最主要的挑战是如何在连接模块和主要电池管理系统(BMS)控制单元之间创建可靠的数据连接，这些接口的电压变化有时会超过几百伏。新一代电池管理产品通过内置一个专为在长电缆上实现高RF免疫力而设计的高速通信接口设法满足模块化系统的需要。凌力尔特已于2011年2月发布了第二代电池组监视器LTC6803，这是继2008年9月所推出并经现场验证的第一代器件LTC6802之后，又一突破。

英飞凌在电池系统方面的主动平衡解决方案是针对锂电充放电进行主动均衡处理的智能型方案，并在海外申请了专利。该方案采用特制变压器来将电池单体中的能量转移到电池包中，或者在各个电池包中转移，可以帮助提高能源效率，减少电池单体不一致而产生的问题，并将电池使用时间提高至少10%，对降低整个电池系统的成本起到极大作用。

另外，英飞凌第四代IGBT功率周次提高了四倍，PrimePACK和EconoDUAL 3等模块温度周次比工业级大电流模块IHM提高了四到五倍。其它有用于风能和太阳能的先进产品，包CoolMOS、SiC二极管、分立IGBT、IGBT模块以及完善的逆变器产品的，可以抓住这两类新能源汽车的发展契机。

凹凸科技2007年就已开发出全球第一款用于13节锂电池的管理芯片(OZ890)。另外，根据铅酸电池的充放电特性，凹凸科技已开发出全球第一款铅酸电池专用的监控和管理芯片MG1288，用于凹凸科技的铅酸电池管理系统产品，目前已成功应用到铅酸电动汽车和铅酸电动自行车中。除了芯片产品外，凹凸科技集团也提供出色的电动车的动力系统产品，包含电池管理系统(BMS)、充电机(Charger)与车载直流电机(DC/DC)。例如电池管理系统的专利平衡技术，就完全解决电池单格落后的问题，智能容量管理，延长电池组寿命达200%以上。

飞思卡尔正在推广新一代的基于32位MCU的发动机控制系统解决方案。同时在电动车的应用方面（如主动安全系统、通讯娱乐系统）也正在陆续推出很多新的产品和解决方案。“我们单片机、传感器、模拟器件等所有汽车电子半导体器件以零缺陷的设计理念，均能满足汽车恶劣环境的要求。另外，针对汽车产品使用周期较长的特点，我们的很多产品均可满足最小15年的生命周期”飞思卡尔半导体汽车电子高级市场经理康晓敦表示。

菲尼克斯积极参与充电接口标准的制定工作，能迅速把握未来产品的方向，同时积极与充电基础设施企业及新能源整车企业开展合作，推动产品技术的发展。