車(chē)載充電機(jī)和DCDC的8個(gè)發(fā)展趨勢(shì)

在2021年初，其實(shí)和劉剛劉大師交流，為什么他選擇去做儲(chǔ)能領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)，很重要的一個(gè)原因就是車(chē)載充電機(jī)和DCDC開(kāi)始往越來(lái)越簡(jiǎn)單的方向發(fā)展，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，趨勢(shì)就是如下面的8個(gè)：

◎ 系統(tǒng)整合?

◎功率密度和效率提升?

◎標(biāo)準(zhǔn)化，互通性

◎安全?

◎直流充電?

◎電池更高電壓（400到800V）?

◎易于制造?

◎3相AC快速充電

而內(nèi)部的MOSFET開(kāi)始往模塊化封裝走，整個(gè)小三電功率電子部分，就變得更簡(jiǎn)單了。

▲圖1.車(chē)載充電機(jī)和DCDC的發(fā)展趨勢(shì) ?

我想就這個(gè)趨勢(shì)做一些討論，也深度的根據(jù)英飛凌的一篇介紹車(chē)載充電機(jī)的材料進(jìn)行討論。Part 1

車(chē)載充電機(jī)的主要趨勢(shì)

OBC的幾個(gè)主要趨勢(shì)包括：

●制造的簡(jiǎn)化

隨著電動(dòng)汽車(chē)量越來(lái)越大，現(xiàn)在的零部件企業(yè)更聚焦系統(tǒng)成本，也就是圍繞創(chuàng)新來(lái)降本。降低 BoM 復(fù)雜性并減少裝配工作，更加注重可靠性，提高裝配成本。這個(gè)主要是由于部件的質(zhì)量和成本約束造成的紅海競(jìng)爭(zhēng)，你得像燃油車(chē)一樣打磨成本和質(zhì)量，在制造領(lǐng)域想解決方案是必須的。

●向800V進(jìn)發(fā)

400V仍然是關(guān)鍵領(lǐng)域，現(xiàn)在很多的設(shè)計(jì)都考慮兼容性的選擇，400V的主要構(gòu)型，升級(jí)到800V的怎么做。

400V變大批量，也就意味著成本壓力加大。

在電池變大以后，三相設(shè)計(jì)在400V中變得更普遍（更高的功率等級(jí)）。

分體式電池概念可用于800V（2 x 400V），部分車(chē)企采用繼電器把電池做成了類(lèi)似可配置的。

▲圖2.車(chē)載充電機(jī)主要的趨勢(shì)

●功率密度

電氣化動(dòng)力總成的空間更小，這使得小三電具備更高的功率水平集成概念（OBC+DCDC），需要進(jìn)行重量?jī)?yōu)化，從成本也需要模塊化配置。

●車(chē)載充電機(jī)的功率水平提升

這是跟著車(chē)走，因?yàn)殡姵厝萘孔兇罅?，?chē)輛具備更長(zhǎng)的續(xù)航里程需求。而車(chē)主希望在家也用更短的充電時(shí)間，從世界范圍來(lái)看更高的純電動(dòng)汽車(chē)采用率。

▲圖3.車(chē)載充電機(jī)的主要趨勢(shì)2

在之前的設(shè)計(jì)中，主要的功率組件主要包括PFC電路。

▲圖4.PFC電路 ?

▲圖5.主要DCDC變換電路

我們參考的英飛凌的功率器件的封裝選用，一個(gè)很重要的趨勢(shì)，就是把這些設(shè)計(jì)固化下來(lái)做成模塊。

▲圖6.小三電里面的功率模塊封裝? ??

Part 2

功率模塊帶來(lái)的差異

導(dǎo)入模塊的設(shè)計(jì)，其實(shí)是一種標(biāo)準(zhǔn)化，需要量足夠大，需求集中，所以帶來(lái)的封裝確定以后，就能有很多的好處。

◎小尺寸中的高功率密度?

◎減小 PCB 尺寸和 BoM 復(fù)雜性?

◎低雜散電感（模塊和系統(tǒng)）?

◎可靠的隔離（爬電）?

◎裝配靈活性?

◎汽車(chē)質(zhì)量（AQG 324）和可靠性?

◎無(wú)縫可追溯性?

◎不同拓?fù)涞钠脚_(tái)

這個(gè)趨勢(shì)非常明顯，因?yàn)閕nverter已經(jīng)完全走通了，OBC比inverter更標(biāo)準(zhǔn)化，所以這個(gè)方向非常確定。

▲圖7.功率模塊結(jié)構(gòu)

和之前逆變器的設(shè)計(jì)上一樣，PressFIT壓接pin腳，適合自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)工藝，大大提高安裝效率，比焊接提高可靠性上百倍。模塊壓接pin腳與PCB之間實(shí)現(xiàn)可靠連接，且保證低接觸電阻；減少產(chǎn)線(xiàn)安裝時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低客戶(hù)生產(chǎn)成本。

▲圖8.功率模塊優(yōu)點(diǎn)

從零件的數(shù)量來(lái)看，是沒(méi)有差異的，就是別人給你封裝好了，一旦巨大的量打上去，單管的設(shè)計(jì)就沒(méi)有優(yōu)勢(shì)了。

▲圖9.功率模塊的對(duì)比

從體積來(lái)看，隨著模塊的導(dǎo)入，目前GaN器件的使用都不充分。

▲圖10.功率模塊結(jié)構(gòu)大小對(duì)比

感受一下體積的差異變化，我是覺(jué)得整個(gè)OBC的小型化被模塊導(dǎo)入加速了。

▲圖11.功率模塊結(jié)構(gòu)大小對(duì)比

如果考慮整體的散熱，組裝一系列操作來(lái)看，這個(gè)面向生產(chǎn)的設(shè)計(jì)，能夠最大程度降低生產(chǎn)成本。

▲圖12.功率模塊結(jié)構(gòu)組裝對(duì)比

特別是工藝上的對(duì)比，好多環(huán)節(jié)給消滅掉了，就像Inverter里面的故事，這么下去車(chē)企買(mǎi)這個(gè)模塊也能干小三電了。

▲圖13.功率模塊結(jié)構(gòu)工藝對(duì)比

小結(jié)：這個(gè)就是標(biāo)準(zhǔn)化的力量，隨著需求放大和技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)入，整個(gè)環(huán)節(jié)的主導(dǎo)者我們能看到就是芯片廠(chǎng)家和最終客戶(hù)決定設(shè)計(jì)，中間環(huán)節(jié)好像沒(méi)啥事可以做。

編輯：黃飛

?