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全球电动车爆发背后,一文搞懂Littelfuse的EV产品线

针对EV的功率器件,相对于传统汽车电子,目前所占的销售额并不特别高,但是成长速度非常快,也是目前汽车电子投资最多的一个领域。Littelfuse中国及香港地区销售总监查勇对《国际电子商情》记者表示,EV领域的电路保护和功率器件在整个汽车细分市场成长是最高的。整个市场容量不断扩大的同时技术也在不断的演进,这给Littelfuse这样的电路保护供应商创造了更多机会……

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随着各国政府对环保的重视,各大车企都在加速电动车(简称EV)的研发与推广。根据EV-VOLUMES预测,预计2018年全球EV销量为190万辆,其中美国40万辆、欧洲42万辆、中国92万辆,上述之外的其他地区16万辆。这意味着成交量将增长55%,轻型汽车行业份额增长67%,达到1.95%。如果印度加入角逐,全球总量甚至可能会更高。其中纯EV将占所有EV份额的72%。EV销量的强势增长主要得益于中国市场上EV的强势引进以及期待已久的特斯拉Model3的大规模生产。截至2018年底,预计全球将有超过500万辆EV和轻型卡车投入使用。考虑到混合动力车、EV、电源供应装置与太阳能电力转换器等市场需求不断上扬,调研机构Yole预估全球碳化硅与GaN功率半导体市场将由2015年的2.1亿美元,先上扬为2020年的10亿美元以上,然后于2025年飙升至37亿美元。

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 Littelfuse中国及香港地区销售总监查勇

EV普及对功率器件提出哪些新需求?

针对EV的功率器件,相对于传统汽车电子,目前所占的销售额并不特别高,但是成长速度非常快,也是目前汽车电子投资最多的一个领域。Littelfuse中国及香港地区销售总监查勇对《国际电子商情》记者表示,EV领域的电路保护和功率器件在整个汽车细分市场成长是最高的。整个市场容量不断扩大的同时技术也在不断的演进,这给Littelfuse这样的电路保护供应商创造了更多机会。

由于EV涉及到非常多的电池管理以及高能量密度动力电池的使用,因此对功率器件提出了新的需求与挑战。相对于传统的欧美、日本车企,中国EV厂商在采用新技术的方面更为激进。由于中国汽车产业在传统燃油车领域缺少核心技术积累,因此迫切希望在EV领域弯道超车。相对于国外车厂的犹豫、取舍,中国EV厂商由于缺少包袱,因此在不少领域都有所创新。比如目前类似于宝马、大众、通用、特斯拉等车企的EV采用的电池电压普遍都在400V左右,而国内的EV乘用车以比亚迪为代表都做到了700V,EV大巴更做到了750V以上,甚至已经有1000V以上的更高需求。更高的电池电压能够节省传输和线束的横截面积,因此高压传输相比抵押传输的功率损耗是更低的。

针对EV的电池管理系统,为了配合设计工程师达到FMVSS305电气隔离的合规要求及ISO26262ASIL等级C/D双点失效合规要求,Littelfuse众多的产品系列提供一站式的电路保护方案,包括传感线路过流、过压保护、芯片通讯接口的过压和静电保护、电池包高压和芯片电源口的过压瞬变保护、CANBus的静电放电保护和瞬变保护、高压主回路的过流和短路保护。

“根据我们跟客户的一些交流,确实体会到中国的EV厂商敢于尝试更前沿的东西。”查勇表示,类似于国产手机的发展,中国的EV产业在核心技术的追赶上非常迅速。

深耕碳化硅领域,为EV客户提高功率转化效率

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Littelfuse EV产品线

查勇认为,新的EV上需要用电的应用越来越多,比如无人驾驶、车联网等。但是与此同时汽车业对汽车安全的需求越来越高,如果在行驶过程中因为任何过流或者过压造成器件损害,导致功能丧失,都可能产生一些灾难性后果。对此外,于EV来说,重量非常重要。碳化硅的产品转化效率更高、有更小的体积和更轻的模块重量。美国科锐(Cree)公司2003年率先推出碳化硅产品,但并没有引起市场注意,直到2010年以后,业界才真正开始关注碳化硅功率器件,一些厂家如Cree、Rohm、Infineon、ST、Microsemi陆续推出相关产品。碳化硅功率器件比硅器件具有更低导通电阻及更高切换速度,具有高耐压、低损耗、高导热率等优异性能,有效实现电力电子系统的高效率、小型化和轻量化。碳化硅功率器件的能量损耗只有硅器件的功率50%,发热量也只有硅器件的50%;且有更高的电流密度。在相同功率等级下,碳化硅功率模块的体积显著小于Si功率模块,以智能功率模块IPM为例,利用碳化硅功率器件,其模块体积可缩小至Si功率模块的1/3~2/3。

Littelfuse在2015年投资Monolith Semiconductors,2016年5月发布了碳化硅二极管产品,并继续开发一系列碳化硅产品。查勇表示,Littelfuse希望积极参与到EV技术演进趋势中,并且在几年前就已经在碳化硅功率器件领域耕耘,以求为客户提供更高的功率转化效率。目前针对汽车领域,Littelfuse的产品线还包括各类保险管、瞬态抑制二极管TVS,、自恢复PTC、传感器、压敏电阻、功率半导体器件。由于EV及混合动力机车的电池工作电压范围较大,在刹车、电量回收、发电机发电、短路保护等工作状况下,防止IGBT产生过压、过流成为一个必须考虑的问题。Littelfuse提供的TVS二极管能够很好的抑制冲击电压,实现对IGBT的保护。

除了EV外,充电桩也对过压、过流保护器件提出新的要求。目前国内的充电桩分为两类:第一种是小功率的交流充电桩,另一种是大功率的30千瓦~100千瓦以上的充电桩。此外,一个充电桩一般由不同的充电模块组成,比如一个75千瓦的充电桩可能由5个15千瓦的充电模块组成。作为电路保护的领先厂商,Littelfuse针对过流和过压都能提供一套完整的产品线,目前中国国标GB18487.1中关于EV充电系统要求雷击保护、过载和短路保护。为了满足这些需求,Littelfuse提供包括保险丝、压敏电阻、气体放电管、TVS二极管、二极管阵列为交流输入端、直流输出端、CANBus、IGBT/MOSFET提供全面保护方案。

近年来不少汽车后装市场以及娱乐系统开始呈现一些消费电子的特性,那么未来EV针对器件标准是否会发生变化?查勇认为,汽车领域针对不同的功能模块使用的安全等级是不一样的。比如动力、刹车系统因为直接影响驾驶安全,所以安全等级要求最高;其次是智能驾驶辅助系统比如ADAS、GPS定位,这些也对安全要求很高,对于娱乐系统来说可能安全等级要求不是很高。但尽管如此,车载娱乐系统的应用环境跟消费类是不同的,因为它是在运动状态,同时承受的供电环境是不一样的。对于汽车电子的器件来说,满足车规是基本要求,这个标准是高于工业标准的。

引导车规标准,Littelfuse通过整合加快成长

成立于1927年的Littelfuse到今天已经有90年的历史,全球第一个满足汽车车规的保险丝就由Littelfuse发明创造,一直引领了燃油汽车对于电路保护的安全规范。目前Littelfuse的全球雇员超过10000名,2017年的销售收入达到了12亿美金。据介绍,目前Littelfuse在中国的市场份额是全球增速最快的区域,占全球市场将近1/4份额。据了解,目前Littelfuse的产品线主要分为三大类:保护、控制、传感。整个汽车领域的营收占Littelfuse整体业务39%。

虽然大力投入EV相关产品线的研发,但其实Littelfuse在传统燃油车领域也耕耘了很长的时间。在传统燃油车的汽车动力总成技术方面,Littelfuse提供汽车级的TVS二极管、TVS二极管阵列、MOV/MLV压敏电阻、ignition IGBT、PPTC、保险丝、EMI滤波器、肖特基等电路保护和功率控制产品,为汽车各类电子系统提供全方位的产品和技术支持。同时,Littelfuse可为EV客户提供定制化保险丝,最高电压可达1500VDC,电流从几安培到2000安培可供选择。

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Littelfuse的全球工厂布局

目前Littelfuse在无锡的工厂涵盖了前端wafer以及后端的封测。在苏州、上海、昆山、东莞都有工厂布局,碳化硅功率器件的工厂则在美国。Littelfuse在中国市场80%的销售额来源于代理商伙伴,类似与艾睿、富昌、贝能,世强,亚讯Mouser、Digi-key 等,只有极少大型客户是直供。由于在传统汽车电子领域拥有深厚的技术积淀,因此在传统燃油车转向EV的过程中,Littelfuse的反应是非常迅速的,同时在EV领域能够继续保持领先和满足客户需求。查勇表示,在电路保护领域看似简单,但实际上责任重大,要做到产品稳定、一致性强、可靠性高很难,需要多方面的共同努力并通过严格的流程体系管理来实现,这也是Littelfuse在行业中持续领先的原因。

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Littelfuse的成长策略,从保险丝业务开始一路拓展业务

此外,Littelfuse有专家团队致力于各类汽车安全规范和电气安全规范的早期研究和制订,可以说Littelfuse不仅能够满足车规的安全规范,还可以引领安全规范。查勇表示,Littelfuse的成长策略很明确,从保险丝产品线,拓展到过压、过流电路保护、压敏电阻、TVS等电路保护产品以及传感器,通过收购、合并、整合完成。查勇表示,目前Littelfuse已经完成了对美国IXYS公司的收购,IXYS公司的功率半导体产品线,包括IGBT, MOSFET和高压可控硅等产品将加大Littelfuse在该领域的优势。

“我们有90多年历史,这也是不断地向更广更新市场领域拓展的历程,我们将历史的积淀化作新的起点,并且能够不断占领市场制高点。”

原创
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