纳芯微集成化电机驱动IC赋能新能源汽车热管理系统智能化跃迁

来源：纳芯微电子

在新能源汽车快速发展的推动下，热管理市场正迎来高速增长。据公开行业报告*预测，中国新能源汽车热管理市场规模将在2025年达到883亿至947亿元，2028年更有望突破1440亿元。

近日，纳芯微技术市场经理高峰在新能源与热管理论坛中，围绕“集成化电机驱动IC赋能新能源汽车热管理系统智能化跃迁”展开分享，立足汽车芯片设计公司视角，从技术路线演进、挑战剖析等四个维度，深入探讨了新能源汽车热管理发展对芯片提出的新要求。

*数据来源于一览咨询

新能源汽车热管理：

市场“狂飙”与技术“闯关”

在“碳中和”政策引导和消费者对续航、安全性不断攀升的要求下，热管理系统正加速迈向高效化、集成化、智能化。整车热管理架构正从分散式向高度集成式演进，空调、电池、电驱等子系统温控深度融合，对控制精度、能效调节和系统响应速度提出更高要求。这一趋势不仅催生了大量控制芯片需求，也对上游芯片设计在可靠性、性能和成本控制等方面带来前所未有的挑战。

在高峰看来，技术挑战在于要以尽可能小的能量满足整车系统在冷凝侧水路工况要求，无论是制热还是制冷。集成化成为零部件厂商长期成长的关键和核心壁垒，不仅涉及热管理系统零部件的集成化，还对芯片集成化提出了更高要求。

集成化驱动IC：

解码核心价值，开启创新方向

在集成化驱动IC领域中，纳芯微围绕“高精度控制”构建核心优势。区别于标准通用芯片按目录排物料，纳芯微聚焦汽车应用，提供完整解决方案。像NSD731x系列多通道驱动芯片，适配多通道水阀等应用。借助高精度控制，可精准调节阀体开关、水阀转速动态响应，提升系统能效管理，让新能源汽车热管理系统在不同状况下都能实现最佳性能。未来创新方向将围绕进一步提升控制精度、拓展应用场景展开。

集成化驱动IC的创新方向中，智能算法集成至关重要。当前集成式热管理正迈向域控制器架构，在热管理域控的集中化与动态调整过程中，智能算法能依据实时数据和采集信号，灵活调整热管理控制策略，大幅提升系统智能化水平与适应性。

以电机控制类芯片为例，它不再局限于单纯的驱动功能，而是在芯片内集成算法。纳芯微的全集成嵌入式电机驱动SoC产品将驱动、保护、通信、电源管理及控制等功能集成于单芯片，极大简化了外围电路。其中，量产的NSUC1610在国内主机厂车型中表现优异，全集成设计降低了系统复杂性与成本，还提高了PCB电路的可靠性与稳定性。

此外，预驱加控制模块的一体化设计也是重要方向，它能降低系统损耗，支持更高电流密度与能量密度，实现系统性能跃迁，满足新能源汽车高效、高功率密度的模块化设计需求。

在汽车热管理域控系统的发展进程中，芯片设计的技术演进路线带来了新的芯片解决方案需求。目前，汽车热管理域控系统架构不断演变，已有零部件厂商推出ITMS架构，未来产品将持续朝着系统降本、芯片降本的方向迈进。

高峰解释说，在汽车热管理系统中，通常配备两到三个水泵、两到三个电子水阀，采用三通阀或四通阀、以及多通阀的阀岛概念，通过BDC或BLDC直流有刷、无刷电机，以及两到三个步进电机驱动电子膨胀阀，还可能有冷却风扇或鼓风机的驱动。其中，电子水泵和风扇大多采用BLDC电机，以无感FOC方式控制，这意味着多个BLDC电机的算法控制需由域控制器的大MCU实现无感FOC电机算法控制。

这对芯片的算力、主频及MCU资源要求颇高，当前多采用具备高主频、强算力和实时控制能力的MCU架构，以满足域控制器对性能与响应的双重要求，整个PCB硬件方案成本约为200元。为降低成本，可将算法下放到电机侧执行器，通过BLDC预驱的SoC或集成算法的ASIC完成所有BLDC电机控制，从而解放域控制器MCU资源。如此一来，仅需M3主频100MHz或M4F的MCU即可完成系统热管理驱动控制，使PCBA系统硬件成本降至150元以内。若将算法固化到BLDC专用电机驱动芯片，成本有望降至100元以内，从而实现快速系统降本。

他展望道，随着新能源热管理系统架构趋于稳定固定，越来越多的一级供应商和主机厂将与芯片厂家联合定义芯片。届时，芯片设计将更加标准化和集成化，将驱动侧、通信侧、管理侧及电源管理等功能集成在一颗芯片中，PCBA上仅保留一颗大的控制芯片，功率器件置于外围。目前，已有零部件供应商和热管理供应商与相关企业进行前沿交流和工程级别系统验证。

技术亮点，引领典型应用

在汽车系统热管理领域，纳芯微的产品展现出了卓越的技术亮点与广泛的应用前景。纳芯微的低压通用型高性能处理器NSUC1700专为汽车空调压缩机及PTC控制器打造，将电机控制所有必要外设集成其中，精准适配电机控制与PTC控制应用场景，为相关系统提供高效稳定的支持。

纳芯微的全集成嵌入式电机驱动SoC更是技术创新的典范。它集LIN收发器、40 V耐压LDO、M3处理器内核、预驱和功率MOSFET器件于一身，是国内唯一晶圆结温支持175℃的全车规电机控制SoC。在热管理系统中，它能精准控制电子水阀的三通阀、四通阀及多通阀的BLDC电机，也能驾驭电子膨胀阀的步进电机。

纳芯微不仅提供芯片，还提供交钥匙解决方案，包含电机控制代码及例程，可实现无感FOC的BLDC电机控制，尤其适用于小功率20瓦以内的各种类型电机。针对中功率需求，纳芯微提供另外一颗高集成度的芯片，同样具备175℃晶圆结温支持车规Grade 0等级可靠性认证。它主要应用于集成式管理的大功率水阀（堵转电流要求3安培以上），也适用于汽车电子水泵、冷却风扇、鼓风机、油泵等各类场景。目前，该产品已有车型定点，拥有成熟应用案例与完整电机控制解决方案。

未来展望与技术演进探讨

随着新能源汽车产业的蓬勃发展，热管理作为保障车辆性能、续航与安全的关键环节，其未来展望与技术演进备受瞩目。作为芯片设计方，纳芯微密切关注着整个系统的集成发展趋势。

高峰认为，集成化无疑已成为提升系统效率的核心方向，也是汽车零部件供应商构筑核心壁垒的关键所在。

从物理层面来看，集成化发展将推动硬件布置的持续优化。通过巧妙的设计，可实现空间的有效节约与轻量化目标，进而降低系统成本、提升节能效果，最终增加新能源汽车的续航里程，这无疑将显著增强主机厂产品的市场竞争力。例如，将原本分散的部件进行整合，不仅能减少占用空间，还能减轻车身重量，使车辆在行驶过程中消耗更少的能量。

在能量层面，集成模块的连接将水路侧、冷媒侧及整个系统深度融合，实现统筹的热量管理。这将有助于余热回收与热源再利用，大幅提升能源利用效率。想象一下，车辆在行驶过程中产生的废热能够被有效收集并重新利用，为车辆的其他部件提供能量，这将极大地提高新能源汽车的能源利用水平。

对于零部件厂商而言，集成化发展既是机遇也是挑战，能否在这一过程中脱颖而出，成为长期成长的关键。首先，热管理系统的庞杂性要求企业掌握多种零部件的工艺与 Know-how，以横向拓展多品类产品盈利，提升零部件附加值。其次，系统性的设计与仿真实验至关重要，各零部件间的相互依赖与制约关系构成了复杂的系统耦合性工程，这正是零部件厂商发挥优势的舞台。最后，集成化热管理系统与车身的紧密关联，使零部件厂商有机会与主机厂深度绑定，参与整车系统设计探讨，形成不可替代的零部件定位。

这一过程对芯片集成化提出了更高需求与挑战。芯片集成化的进一步提升，要求我们在芯片层面实现产品差异化，与汽车零部件供应商形成深度绑定能力。芯片厂商需要更早地参与到协同开发中，深入了解系统需求，为新能源汽车热管理提供更高效、更可靠的芯片解决方案，共同推动新能源汽车产业的持续发展。

纳芯微电子（简称纳芯微，科创板股票代码688052）是高性能高可靠性模拟及混合信号芯片公司。自2013年成立以来，公司聚焦传感器、信号链、电源管理三大方向，为汽车、工业、信息通讯及消费电子等领域提供丰富的半导体产品及解决方案。

纳芯微以『“感知”“驱动”未来，共建绿色、智能、互联互通的“芯”世界』为使命，致力于为数字世界和现实世界的连接提供芯片级解决方案。