近年來,隨著新能源汽車產銷量的增長,OBC出貨量大幅提升。2022年上半年OBC裝機量為208.3萬套,同比增長1.1倍。
國內車載充電機屬于定制化產品,價格與產品功率、集成度呈正相關,通常在2000~5000元/臺之間。考慮到行業高功率、集成化的發展趨勢,保守假設車載充電機平均價值量穩定在2500元,根據中汽協的預測數據,2022年中國新能源汽車銷量為500萬輛,則2022新能源汽車OBC市場規模約為125億元,到2026年達到300億元,市場潛力較大。
值得注意的是,當前,我國新能源汽車OBC行業第三方供應商正逐步崛起,例如以威邁斯為代表的第三方供應商,具備自研OBC產品能力、有技術積累與渠道優勢,專注于OBC產品的開發,可為主機廠直接供應。
據NE時代數據,2022年上半年除比亞迪(弗迪動力)、特斯拉具備自供能力外,其他整車廠均選擇第三方供應商為其供應車載充電機產品。第三方供應商中,威邁斯、英搏爾、富特科技、欣銳科技排名靠前,威邁斯出貨量超過40萬套,較2021年上半年出貨水平大幅度提升。
從技術參數來看,輸出功率6.6kW的車載充電機已成國內主流趨勢,同時各企業研發出二合一、三合一集成方案,目前最優的二合一方案為6.6kWOBC+1.5kWDC/DC,三合一為6.6kWOBC+2kWDC/DC+PDU。
車載充電機(OBC)帶來半導體元器件市場機會
OBC的電路結構由功率因數校正器PowerFactorCorrection(PFC)和直流-直流轉換器(DC-DC)兩大部分組成。交流電先通過PFC,利用整流器和功率校正進行處理,轉化為直流電,同時最大程度提高實際輸電效率,減小熱負載。通過PFC處理后的電流經過DC-DC進行輸出電壓和電池的充電電流的調整,最終實現在車端的交-直充電。
二極管和IGBT、MOSFET等功率半導體是OBC實現直-交變換的關鍵器件。在OBC中,根據交流電源輸入、輸出功率、能效和成本目標等要求,電路設計各不相同。以英飛凌的方案為例,PFC電能轉換部分包括作為開關的IGBT或MOSFET(2個)及肖特基二極管SBD(6個)。當需要實現雙向充電功能時,IGBT增加一組,共四個以實現雙向變換,整流部分的二極管換為MOSFET(2個)。在DC-DC部分,需將來自PFC的高壓直流轉換為適當的電壓用于充電,包括MOSFET(4個)及SBD(4個)。上述硅基器件均可根據應用需求替換為碳化硅器件。
OBC輸出功率提升,碳化硅MOSFET優勢明顯。目前,在功率不超過6.6kW的單向OBC系統中,650V硅基產品占主導地位,碳化硅MOSFET性能優勢不明顯且價格比同規格硅基產品高3-5倍。然而,隨著對充電時間縮短和動力電池電壓提升,OBC逐步向三相輸入(11kW、22kW)演進,此時SiCMOSFET與硅基超結MOSFET相比,在所有負載條件下平均總損耗是硅基方案的三分之一,且轉換效率更高,性能優勢明顯。
車載充電機(OBC)未來發展趨勢
目前市場主流車型搭載的車載充電機輸出功率由3.3kW向6.6kW升級,產品將朝著集成化、高功率化方向發展。
據威邁斯IPO上市招股書披露,威邁斯車載電源集成產品銷量不斷增加,營收大幅上漲,在2021年,公司車載電源集成產品營業收入同比增長243.4%,由此可見在新能源汽車輕量化、降成本需求之下,集成化產品發展十分迅速,深受車企青睞。
除卻集成化趨勢外,車載充電機未來向著功率等級提升、尺寸小型化和雙向轉換的方向發展。
1、功率等級提升。由6.6kW提升至11kW,甚至到22kW,11kW采用一體化設計,目前市場上多以3個3.3kWOBC模塊并聯。
2、尺寸更小型化,功率密度更高。提高開關頻率,未來將引入寬禁帶半導體SiC(碳化硅)作為開關器件。
3、雙向車載充電功能。雙向變換功率6.6kW以上,轉換效率96%以上。
隨著國內造車新勢力的崛起、電動化進程持續加速,新能源汽車OBC的供需將持續旺盛,業內專業人士預測,威邁斯等第三方獨立核心零部件供應商將迎來更為廣闊的發展空間。
審核編輯黃昊宇
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