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在多合一集成化趋势下,车载充电机OBC、DC/DC变换器面临的技术难点是什么,对电感器与变压器提出了什么样的技术挑战?本期我们围绕车载充电机OBC与DC/DC变换器的技术趋势、电感变压器与磁芯的应用情况、面临的技术难点以及未来的发展方向进行探讨。
电感器与变压器在车载充电机(OBC)和DC-DC变换器领域的成本占比。
电感器和电子变压器是车载充电机和DC/DC变换器中必不可少的电子元器件,不同功率的OBC和DC/DC中电感变压器的数量也不同。
比如,3.3kw车载充电机,一般为单路PFC和单路隔离DC/DC,即一个PFC电感和一个隔离变压器;6.6kw车载充电机,一般为两路PFC和单路隔离DC/DC,即两个PFC电感和一个隔离变压器;11kw车载充电机,一般为三相单路PFC和单路/两路隔离DC/DC,即三个PFC电感和一到两个隔离变压器。
一般来说,功率电感和变压器占整机成本的15%-25%左右,电感变压器在OBC中的成本占比稍高一些,这是因为OBC在散热方面比DC/DC变换器要求更高。
电感变压器成本占比也因各家企业解决方案不同而不同,一是小功率用单个变压器,大功率用多个变压器并联;二是不同功率使用不同的电感变压器;三是为了实现电感变压器的标准化统一化,3.3kw用1个,6.6kw用2个,10kw和11kw用3个;主要看整机厂家方案选择。
车载充电机、DC/DC变换器对电感变压器的技术要求。
车载电源的多合一集成化、大功率、小型化、智能化和高性价比成为产品的发展方向,这就对电子变压器和电感器提出了更高的要求。
目前集成化有两种机制,一是多部件拼装,这种相对来说变化不大;二是电路集成,比较典型的是OBC和DC/DC的电路集成,与原来独立电路的方案相比变化非常大,难度也更大,变压器的设计也更难。
对电感器与变压器的要求主要体现在两个方面,一是电感变压器的设计,比如每个形状、每个柱子上磁通怎么设计尺寸;二是加工工艺完全改变,如何实现自动化生产。
对电感器与变压器还提出了降本的要求,一个是提高性能、价格不变;一种是在性能不变的时候,价格更低。在多合一趋势下,对电感变压器提出的要求无非就是增加性能、降低成本。
随着新能源汽车在电源系统上的要求越来越高,车载电源集成化设计成为趋势,将车载充电机OBC、DC/DC变换器和高压配电单元集成逐步成为车载电源的主流方案,比如迪龙新能源科技河北有限公司推出的二合一和三合一车载电源集成产品,其中二合一集成了OBC和DC/DC,三合一集成了OBC、DC/DC和高压配电单元。
通过车载电源集成,使得产品在大功率、小型化、集成化、智能化、高性价比等方面优势更加突出,迪龙新能源也因此受到更多国内外客户的认可与信赖。
由于OBC和DC/DC的电路拓扑往更高效率、更小体积与更少成本方向发展,电感器与变压器面临着高频化、耐久度、高密度磁集成等技术难点,对电感变压器也提出了多方面的要求。
一是需要不断提高磁集成度以提升电感、变压器性能,减小体积和成本;二是需要企业不断提高生产智能化以应对随之而来的弱管理问题,尤其对中小企业而言,若自动化程度不高、技术创新不足、研发能力欠缺,则很可能在市场竞争中被踢出局;三是需要不断提高电感、变压器频率以应对第三代半导体材料的应用,尤其是在KHz、KHz乃至更高工作频率下如何保障电感、变压器的高频损耗;四是随着对散热性能的需求不断提升,未来超充桩可能会逐步引入液冷散热方式,对电感、变压器气密性也提出了新的需求,需要达到IP68乃至更高的防护等级。
目前电感器与变压器企业在车载电源领域国产替代化程度高,激烈的竞争有利于锻造更优秀的企业,从而推动行业更好更快发展。
迪龙新能源期待未来随着车载电源的不断成熟,与上下游厂商通过不断通力合作,在车载电源领域迎来更广阔的市场。