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欣銳科技吳壬華:從專注走向專精——車載電源產業的破局之路

欣銳科技2022-09-01 649

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吳壬華  清華大學工學博士

現任深圳欣銳科技股份有限公司 董事長兼總經理

31年的電力電子行業經驗,曾多次擔任國家863計劃、國家發改委、廣東省科技廳、深圳科創委等多項電動汽車車載電源高壓電控系統集成等技術研發項目負責人。深圳市海外高層次人才,深圳市南山區領航人才,擁有10多項國際電力電子領域發明專利,以及40多項國內電力電子領域發明專利,曾獲得國家發明獎四等獎;在他的帶領下,欣銳科技的車載電源產品在性能和設計的前瞻性位居行業前列。

 

 

新能源汽車電氣化與智能化的發展進程中,車載電源是高壓電氣系統中最晚被確定“名分”的成員。欣銳科技團隊從“十一五”計劃元年(2006年)開始以863項目主承接單位身份參與混動汽車DC-DC模塊開發,到2010年又研發成功首款面向純電動方案的車載充電機(OBC)。行業發展初期主機廠通常將DC-DC劃分到電驅動系統,而將OBC劃分動力電池系統?;谶@兩個功能模塊相似的工作原理與功能,欣銳科技在業內率先提出了車載電源的產品定名。因為與新能源汽車行業結緣較早,創業17年來由欣銳團隊首推并對行業發展有顯著影響力的原創技術有:大功率SiC驅動技術2013年)、單模塊6.6KW OBC2015年)、磁集成OBC+DC-DC(2016)、隔離型雙向11KW OBC技術(2018年)、基于AUTOSAR架構控制集成OBC+DC-DC2018年)等。

 

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伴隨著全球電動汽車高壓電氣系統不斷優化,以OBC、DC-DC兩個車載電源模塊為核心的高壓電控系統逐漸與動力電池系統(電芯+BMS+PACK)與電驅動系統(電機+電控+減速器)成為了三大高壓電動系統之一。如果以智能汽車“控制域來劃分,這三大系統可以劃入“高壓電動控制域”,或稱為“動力控制域”。 

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一、不斷優化系統集成技術促進行業進步:

1.Tier 1主導下的系統集成產品

中國車載電源產業的發展歷程與另外兩大高壓系統有相似之處。17年前參與863項目的團隊面臨的都是“從零開始”的探索性挑戰。不僅有混動、增程式、插電式、純電動等多技術路線發展的困擾,而OBC作為插電式與純電動方案專屬部件,當時在全球范圍內也找不到成熟的對標樣件。在當時全行業對高壓電氣系統架構與布局難以形成共識的背景下,欣銳科技基于對標全球經典車型發展歷程的基礎上,制定了從L0-L5的高壓電控系統集成的技術規劃路線。從L0級的OBCDC-DC獨立模塊應用開始,我們經歷了L1級外形集成,L2級結構集成(散熱結構復用),L3級模塊集成(電路、磁路、PCBA復用),L4系統集成(復用基于AUTOSAR架構,滿足功能安全、信息安全的控制集成系統),L5功率模塊集成(在L4的基礎上實現功率半導體器件的模塊化集成)。
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2006年至今,我們在每一個時期均通過提前3年投入預研資源的模式將最符合行業成本與技術進步需求的方案及時推出,有力支持了主機廠的發展。2014年為行業產業化的爆發元年,欣銳科技L2,L3級系統集成產品及時響應了主機廠整車降本、減重,性能大幅提升的需求。到了2018年智能化浪潮來臨前,我們在支持A00經濟型國民車方案的L3磁集成平臺基礎上,推出了全面支持功能安全、信息安全,OTA功能,滿足AUTOSAR架構的L4級平臺方案。及時升級系統架構讓我們少走了許多彎路,有力支持了行業全面向智能網聯化方向轉型發展。

主機廠總是期待Tier 1企業既能自主控制經營風險,又能在技術研發上快速響應自己的技術發展路線。因此我們在不同歷史時期通過小步快走,不斷迭代的方式在研發投入、制造能力、成本控制的“鐵三角”之間努力達成最優解。符合行業發展規律,以行業整體利益為中心的技術代際路線規劃,讓我們在不同的歷史時期持續支撐主機廠的發展要求。既要活下去,又不能被行業發展大勢甩下,這是每一個對于新能源汽車行業負擔歷史使命的企業,都必須面臨的課題。

 

2. 主機廠主導的系統集成化思維

如果說Tier 1廠商可以推動高壓電控系統內部模塊的核心技術進步與局部系統化進程,那么基于整車設計域控制架構的系統大集成方案則是主機廠責無旁貸的使命。我們在過去的17年來與行業主機廠合作進行了許多合作,核心思路基本上是以車載電源模塊+高壓充配電模塊為核心的高壓電控總成與電驅動系統三合一組成的超大系統集成,甚至還包含了VCU,BMS等控制器。這種大集成思路存在兩個典型應用場景:

1)在以日產LEAF2,以及國內A00級國民車為代表的前驅小型車平臺上,由于充分利用了前艙空間,這種超大集成方案的確存在應用與成本優勢。

2)在后驅或者四驅全尺寸車型受制于后排空間因素,大電流配電回路和超級充電回路被轉移到電池包中。因此后驅車型通常采取比較典型的分布式集成方案,即“電驅三合一 + CCU三合一OBC+DC-DC+ 2-4路輔助供電),而規模過大的超級集成方案顯然不具備優勢。

我們對大系統集成有以下幾點思考:

1) 主機廠的大集成方案中是否得到有效精簡?是否有利于系統整體減重、降體積?還是僅僅“為了集成而集成”?

2) 方案對整車售后服務成本是否帶來明顯的成本上升與其它不便?是否會抵消大集成帶來的整體收益?

3) 主機廠是否有效整合Tier 1,Tier 2供應商合作聯盟的利益?是否因為某一個環節影響整體利益?

 

、以技術進步的思維應對行業系統化挑戰

補貼退出、整車降本、供應鏈受疫情發展劇烈波動是今天全行業共同面臨的系統化挑戰。車載電源產業的破局之道在于牢牢抓住技術進步這個核心,而不是盲目地與武裝到牙齒的全球競爭對手“拼刺刀”。我們的團隊以十年磨一劍的精神持續投入對碳化硅驅動技術的基礎研究,精準布局了當下電動汽車行業的兩個賽道800V高壓技術與V2G技術。

今天第三代半導體在新能源汽車領域一共有5個核心應用點:純電動汽車電驅系統、

DC-DC模塊、OBC模塊、地面快充系統模塊、燃料電池汽車DCF。除了涉及動力系統的第一個應用點,欣銳團隊在其余四個領域的技術研發與產業化上有持續深度地投入。

 

欣銳科技結緣第三代半導體驅動技術始于2012年與Cree的合作項目。當時我們推出的基碳化硅mosfet驅動+副邊同步整流方案在全球率先將DC-DC轉換效率由90%提升到96%。在這實踐過程中我們積累了寶貴的第三代半導體的驅動技術開發經驗,并且對器件核心特性及相關復雜技術參數的工程應用經驗有了深刻的認識。多年來,我們將這些經驗與國內外半導體企業無私分享,極大推動了碳化硅半導體行業工藝技術與質量控制的進步。

 

基于對器件特性的深度掌控,碳化硅Mosfet優良的耐壓與開關特性幫助欣銳科技在2016—2018年之間相繼解鎖了高壓800V技術與雙向隔離OBC技術。尤其是2018年全球首款量產上市的隔離型雙向OBC,將基于碳化硅MOSFET驅動的圖騰柱PFC技術引入車載充電領域,不僅幫助主機廠實現了V2L,V2V的充電功能,并在系統中成功“預埋”了面向未來的V2G功能。

該經典架構作為L4系統集成方案的基礎,已經成為了我們征戰全球市場的基礎平臺,目前獲得了大量傳統主機廠、造車新勢力、以及海外TOP 6主機廠量產車型的定點。提前十年深耕碳化硅驅動技術,讓我們在今天收獲了800VV2G兩個行業熱點賽道的先發優勢,更加證明了技術沉淀、工程積累與系統思維的結合才是打造產品差異化優勢的核心,也是全行業破局當下困境的不二選擇。無效創新,迎合短期利益的消極價格戰只會不斷吞噬企業乃至整個行業的競爭力。

 

、牢牢抓住供應鏈自主化,應對供應鏈困境。

車載電源行業當下面臨車規級控制芯片及功率半導體器件兩個重大危機。我們對此堅持以共克時艱的態度與行業上下游攜手合作。一方面我們堅持與國內外第三代半導體企業分享自己十的行業應用經驗,尤其鼓勵國產半導體企業不斷豐富行業應用經驗,快速提升研發、工藝與品質控制能力。

另一方面,解決車規級芯片供應鏈困局的重點在于產品軟件平臺的模塊化,解耦化開發。我們近年已投入大量軟件開發資源與國產控制芯片廠商通力合作,將他們的方案嵌入我們L4系統集成方案中來。與整車市場降本思維一樣,解決供應鏈困局依然需要企業牢牢掌控底層核心技術,與供應商專業化協同解決根本問題。而不能消極等待外部環境改變,或者廠商主動降本增效。

 

總結:

十七年的發展歷程讓我們更加堅信,研發、制造、供應鏈及企業一切的核心優勢都來自于技術力對產品力的驅動,對此欣銳科技在2018年正式提出品牌向上的戰略以應對日益嚴峻的全球化行業競爭?;?/span>年來技術沉淀與豐富的產品經驗數據庫,我們目前已進入了研發管理、制造平臺、管理系統發展全面提速的時代。面對波云詭譎的世界局勢、行業環境以及全球防疫形勢的動蕩與變化,我們堅信只要精準掌控賽道優勢,堅定信心,打開格局,就一定能與行業上下游合作伙伴共克時艱,迎來行業美好的未來。


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