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汽车电气化正推动全球电力电子市场的发展和技术革新
2019-07-17 13:57:32   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

Danfoss Silicon Power(简称:丹佛斯)是定制化电源堆栈和模块领域的领先开发商。Yole技术与市场分析师Ana Villamor博士近期有幸采访了丹佛斯战略和市场总监Mette Nordstrom,以了解丹佛斯的运营现状及其对电力电子产业的市场观点。

微访谈:Danfoss Silicon Power战略和市场总监Mette Nordstrom

据麦姆斯咨询介绍,逆变器行业的发展紧跟工业领域的步伐,覆盖领域即包括电机驱动、光伏和风能等传统应用,也包括电动汽车/混合动力汽车(EV/HEV)和充电基础设施等新兴应用。这些细分市场都在以不同的速度向前发展,有些领域拥有相同的市场参与者,它们之间存在许多协同作用。

Yole在其最近发布的《逆变器产业现状-2019版》报告中详细阐述了这些细分市场的发展演变,以及未来几年的技术趋势。根据报告,全球逆变器市场规模在2018年达到了约534亿美元,2018~2024年期间的复合年增长率(CAGR)预计为5.3%,这意味着大量的潜在市场商机,尤其是那些供应链尚未成型的新细分市场。

推动电力市场发展的协同因素

推动电力市场发展的协同因素

图片来源:《逆变器产业现状-2019版》

Danfoss Silicon Power(以下简称:丹佛斯)是定制化电源堆栈和模块领域的领先开发商。Yole技术与市场分析师Ana Villamor博士近期有幸采访了丹佛斯战略和市场总监Mette Nordstrom,以了解丹佛斯的运营现状及其对电力电子产业的市场观点。

Ana Villamor(以下简称AV):您好!首先请您简单介绍一下自己以及在丹佛斯负责的业务。

Mette Nordstrom(以下简称MN):Danfoss Silicon Power是丹佛斯集团的子公司,是独立的业务部门,致力于改变我们的世界。三十年来,丹佛斯一直致力于为未来的电动汽车、能源和工业应用开发定制的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)电源模块和堆栈,帮助全球顶级制造商和系统供应商满足它们严格的可靠性、设计和成本目标。目前,我们在德国弗伦斯堡和美国纽约的尤蒂卡设有制造工厂。很快,我们预计也会在中国建设一家制造工厂。

AV:丹佛斯以其面向各种功率应用的电源堆栈产品而闻名。在您看来,丹佛斯开发的电源堆栈产品的附加价值有哪些?

MN:由于我们对可再生能源的重视,为了便于维护,我们的许多堆栈产品都被应用在海上风力涡轮机或其他难以到达的位置。因此,我们一直专注于产品的坚固性和可靠性,以延长使用寿命,这也与高质量水平有关。此外,凭借我们多年的电源模块技术开发经验,确保了成本竞争力、模块化和高品质。

这项技术对我们来说非常重要。我们与许多大学和研究机构合作,以探索、开发并商业化先进的技术,从而实现更高的功率密度、集成化或更具成本竞争力的解决方案。一个很好的例子是我们的直接液体冷却技术——ShowerPower®的应用,它在风电等应用中非常高效。

丹佛斯采用ShowerPower®3D 技术的DCM™功率模组

丹佛斯采用ShowerPower®3D 技术的DCM™功率模组

AV:丹佛斯的电源堆栈覆盖哪些主要细分市场?

MN:丹佛斯专注于风能和太阳能等可再生能源,同时也覆盖工业电机驱动市场。

我们还看到电动汽车充电和电池存储等新应用对定制化电源堆栈的需求。这也是我们为什么会在今年德国纽伦堡国际电力电子系统及元器件展览会(PCIM)上展示一款全碳化硅(SiC)堆栈参考设计的原因。

AV:我们预计2018-2024年期间EV/HEV逆变器市场的复合年增长率将达到20.7%,因此未来市场会很大,许多厂商将参与竞争。请您评价一下丹佛斯为EV/HEV细分市场提供的产品组合,以及未来五年的规划路线。

MN:在该细分市场,丹佛斯也经历了显著增长,我们预计这种增长还将持续下去。我们在这个市场上的主要产品是定制的IGBT和SiC功率模块,用于HEV/EV的主牵引逆变器。

我们最近为HEV/EV主逆变器市场推出了新的功率模块技术平台——DCM1000™。基于模块化方案,DCM技术平台使我们能够利用自己的专利技术更快地开发定制化解决方案。这些专利技术包括先进的键合和连接技术Danfoss BondBuffal®,以及充分挖掘功率半导体性能的ShowerPower®3D直接液体冷却技术等。

屡获殊荣的DCM™技术平台使OEM和Tier-1能够应用这些尖端技术在系统层面降低成本,加速产品上市时间,采用模块化方案构建逆变器产品。

采用丹佛斯BondBuffer®先进技术的DCM™功率模块

采用丹佛斯BondBuffer®先进技术的DCM™功率模块

至于技术和产品规划,我们将进一步开发DCM™技术平台,继续从功率半导体中挖掘更多的功能和更高的性能。换句话说,我们的目标将集中在避免功率降额,选择确保寿命的键合工艺,改进冷却技术以降低所需要的半导体面积,减小封装尺寸以实现高功率密度以及确保稳定性,以适应电子机械系统的整合。

总之,这意味着丹佛斯需要掌握四个方面的主要技术:1)可靠、坚固的键合和连接;2)支持模块化和集成的外壳/封装;3)更好的冷却性能以实现更高的功率密度;4)高性能和高效率的半导体。

丹佛斯模塑封装的DCM™功率模块

丹佛斯模塑封装的DCM™功率模块

AV:随着电动汽车市场的持续增长,充电基础设施将成为另一个不断增长的细分市场。根据您的经验,未来几年该细分市场将如何发展?最需要哪些类型的产品?

MN:随着EV/HEV市场的持续增长,自然会带来对充电基础设施的需求增长。我们预计市场会提出两个特定需求,一是快速充电应用的定制化SiC功率模块,二是根据应用类型和所用电力电子设备对电源堆栈的需求增长。

AV:虽然这些不断增长的新兴市场推动了电力电子产业及技术发展,但电机驱动和UPS等传统市场仍然存在,它们仍然占据着大部分逆变器市场。这些市场将如何随着时间的推移而发展?您认为它们主要是技术驱动还是受到汽车电气化驱动?

MN:工业应用仍将继续是丹佛斯的一个重点市场,尽管与电动汽车和充电市场相比增长率较低,但我们预计这些市场将继续保持高出货量。

随着汽车电气化的高需求和高销量,我们预计会看到从汽车产业向工业应用的技术溢出。换句话说,我们预计汽车领域将成为未来功率模块技术发展的关键驱动市场,随着时间的推移,这些技术进步还将扩展到其他领域。我们一直致力于从汽车领域转移最新的技术,并在有意义的前提下将其应用于工业和可再生能源应用。

我们特别期望在具有高要求和高负荷的驱动应用中出现这种技术溢出效应。例如,电梯和起重机应用将从汽车已经使用的技术中获益,例如我们的BondBuffer®技术。

AV:丹佛斯正在为不同的应用大力推动SiC在功率逆变器中的引入。就您看来,当前哪些应用将成为这种材料的主要目标细分市场?5年内会有哪些变化?

MN:丹佛斯的目标是成为全球定制化SiC功率模块的首选供应商。

围绕SiC的开发需要时间,因为它确实需要与传统IGBT模块不同的模块封装技术。这就是我们在德国慕尼黑建立SiC技术中心的原因,该中心专注于功率模块和堆栈应用的SiC。

最广为人知的SiC应用包括HEV/EV主逆变器、直流快速充电、不间断电源(UPS)、太阳能和电池存储,我认为5年内不会有很大的变化。不过,这些不同应用中的SiC出货量都将显著增长。

AV:请您介绍一下丹佛斯未来五年的总体产品规划?

MN:丹佛斯将继续已经明确的战略。这意味着我们将继续构建定制化的IGBT和SiC功率模块和堆栈,进一步开发用于汽车领域的DCM技术平台。我们还将扩展现有细分市场中的智能功率模块/堆栈业务,并探索新的细分市场。我们将继续宽禁带(WBG)器件研究,深化与大学及其他研究机构的密切合作,共同开发技术和工艺。

延伸阅读:

《逆变器产业现状-2019版》

《功率碳化硅(SiC)材料、器件和应用-2018版》

《锂离子电池产业现状及发展趋势-2019版》

《汽车人工智能计算技术及市场趋势-2019版》

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