隨著新能源汽車市場的蓬勃發展,車載充電器(OBC)作為電動汽車內部不可或缺的能量轉換核心,其性能與效率直接關系到電動車的續航里程和用戶體驗。而在OBC系統中,磁性元件作為關鍵組成部分,其技術進步、成本控制及市場應用,正日益成為行業關注的焦點。
為了更好地了解車載OBC的基本構成、磁性元件的重要性、技術革新、市場趨勢以及面臨的挑戰,我們采訪了杭州普晶電子科技有限公司技術經理龔小華,深入探討車載OBC磁性元件的現狀與發展。
磁性元件在車載OBC中的重要性
磁性元件作為車載OBC中的關鍵組成部分,其性能直接影響到整個系統的轉換效率、穩定性和可靠性。在車載OBC的各個環節中,如PFC電路、LLC諧振變換器、電流監測、EMI等,都離不開磁性元件的支持。這些元件不僅需要滿足嚴格的尺寸、安規和電氣性能要求,還需具備高度的集成度和可靠性,以適應車載環境的復雜性和嚴苛性。
車載OBC的基本構成與磁性元件用量
當前市面上量產的車載OBC方案主要包括3.3kW、6.6kW、11kW和22kW等功率等級,基本都是采用前級PFC+后級LLC的電路拓撲結構。
首先,車載OBC接收交流電輸入,并處理共模干擾,確保電能傳輸的穩定性和安全性。接下來,通過PFC(功率因數校正)電路提高電能轉換效率,減少能量損失。
隨后,采用LLC諧振變換器作為主拓撲結構,利用其高效、低損耗的特點進行電能轉換。在諧振電感之后,電流互感器(CT)負責監測電流,確保系統運行的安全與穩定。
最終,經過輸出共模電感和濾波電感的處理,得到穩定的直流輸出,為電池充電。此外,系統還配備了輔助電源模塊,包括輔源變壓器以及氣動裝置等組件,以滿足不同場景下的供電需求。
龔小華告訴我們:“綜合來看,普晶電子一套車載OBC磁性元件一般包含PFC電感、主變壓器、諧振電感、輸入/輸出濾波電感、互感器以及輔助變壓器等。”
需要注意的是,盡管不同功率等級的車載OBC在基本構成上相似,但它們在具體實現和表現形式上可能有所不同。例如,3.3kW和6.6kW的車載OBC通常采用單相輸入,而11kW和22kW的車載OBC則采用三相輸入。
此外,11kW和22kW的車載OBC一般還具備雙向逆變功能,不僅可以將交流電轉換為直流電為電池充電,還能將電池中的直流電轉換為交流電反饋給電網或供其他設備使用。
這也意味著,雖然使用的磁性元件種類大致相同,但磁性元件用量和價值量則不一樣。

普晶電子磁性元件產品
車載OBC磁性元件成本
由于新能源汽車行業競爭加劇和磁集成技術的應用,車載OBC的體積和成本正在不斷降低,相比于兩三年前,磁性元件的價格已下降了不少。

普晶電子不同功率段車載OBC磁性元件成本,Big-Bit資訊整理
目前,6.6kW車載OBC一套磁性元件大概在160-180元,11kW一套磁性元件約300元,22kW車載OBC一套磁性元件約650-700元,磁性元件在整個車載OBC系統的成本占比約10%-12%。但隨著技術的進步,這個價格可能會更低。
龔小華提到,已經有一些Tier 1供應商甚至提出了140-150元的目標價格(6kW車載OBC)。
未來隨著與整機技術的進步,比如氮化鎵方案的應用,可能會使體積進一步減小,成本有望進一步降低。
降本增效成市場主旋律
車載OBC是小三電里面磁性元件占比最高的模塊,因此也受到了眾多磁性元件企業的關注,其競爭也更為激烈。
面對激烈的市場競爭和整機企業對性價比的追求,車載OBC磁性元件行業正經歷著一場深刻的變革。一方面,隨著生產技術的不斷進步和規模化效應的顯現,磁性元件的成本正在逐步降低;另一方面,新材料、新工藝的應用也為性能提升提供了可能。
磁集成技術作為近年來興起的一項關鍵技術,正在逐步改變車載OBC磁性元件的設計和制造方式。通過高度集成的磁路設計,不僅有效減小了元件體積,還提升了能量轉換效率,降低了成本。這種“以小博大”的技術革新,正是當前車載OBC磁性元件領域發展的重要方向。
龔小華告訴我們,“我認為現在這種通過技術‘卷’成本的方式,不一定是壞事,意味著企業需要在技術端取得突破,在這個過程中會加速磁性元件企業的優勝劣汰,促進磁性元件技術的進步,加快產業鏈整合的步伐。自身內功足夠的企業一定能夠生存下來,未來也能夠發展得更好。”
為此,幾年前普晶電子便投入重金,針對車載OBC后級DC/DC變換器,以CLLC諧振變換器作為主電路拓撲結構,通過對變壓器的磁芯尺寸進行自定義設計,開發出了變壓器漏感代替變換器諧振電感的磁集成解決方案。
未來,如何在保證性能的同時進一步降低成本,將成為決定磁性元件企業競爭力的關鍵。同時,智能化、網聯化的發展趨勢也將為磁性元件行業帶來新的增長點。

普晶電子磁性元件產品圖
車載OBC對磁性元件供應商的要求
由于涉及到車規安全,車載OBC對磁性元件的尺寸、安規和電氣性能方面都有明確要求。從Tier 1供應商的角度來看,選擇的工廠必須經過IATF 16949認證的供應商,以確保質量和可靠性。此外,項目開發過程中還必須遵循嚴格的流程,滿足產品可靠性和可追溯性等方面的要求。
同時為了滿足產品一致性和可靠性要求,一些Tier 1廠家也會明確要求某些產品必須使用全自動化生產。
然而,從實際情況來看,市面上車型數不勝數,但能成為爆款的車型卻是鳳毛麟角,沒有車廠或Tier 1能保證自家產品能成為爆款,這也導致車載磁性元件產品呈現出小批次、多品類的特點,對磁性元件的自動化生產提出了挑戰,業界又是如何解決這一痛點呢?
龔小華表示,“從 APOP 開發流程來看,我們在送樣前就會確定產品的自動化方案,在前期做好成本的評估與核算,最終是否能夠采用自動化生產,需要根據客戶的需求量和報價來確定,包括有些設備是可以通用的,能夠節省一些成本。整個過程是會報告給客戶并得到客戶認可的。”
以6.6kW車載OBC產品為例,普晶電子的磁性元件解決方案結合了客戶的需求和產線實際的可制造性,在開發過程中與客戶共同探討產品的轉化合格率以及過程控制率,實現了產品的單工位品質閉環,能用設備的盡量用設備,既提高了效率,又保證了產品的質量,其車載OBC磁性元件方案深受品牌汽車客戶的青睞。
對于具備自主研發能力、能夠快速響應市場變化的磁性元件企業來說,這無疑是一個彎道超車的好時機。通過技術創新和市場拓展,有望在激烈的競爭中脫穎而出。

普晶電子磁性元件產品圖
結語
綜上所述,車載OBC磁性元件作為新能源汽車產業鏈中的重要一環,其技術革新和市場趨勢不僅關乎磁性元件企業自身的生存與發展,更對整個行業的未來產生深遠影響。我們期待更多有志之士加入這場技術革命的洪流中來,共同推動車載OBC磁性元件乃至整個新能源汽車產業向前發展。
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審核編輯 黃宇
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