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车载充电机整机功率,车载充电机内部的功率模块导入

车载充电机整机功率,车载充电机内部的功率模块导入◎3相AC快速充电◎易于制造◎安全◎直流充电◎电池更高电压(400到800V)

车载充电机整机功率,车载充电机内部的功率模块导入(1)

在2021年初,其实和刘刚刘大师交流,为什么他选择去做储能领域的创业,很重要的一个原因就是车载充电机和DCDC开始往越来越简单的方向发展,简单来说,趋势就是如下面的8个:

◎ 系统整合

◎功率密度和效率提升

◎标准化,互通性

◎安全

◎直流充电

◎电池更高电压(400到800V)

◎易于制造

◎3相AC快速充电

而内部的MOSFET开始往模块化封装走,整个小三电功率电子部分,就变得更简单了。

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▲图1.车载充电机和DCDC的发展趋势

我想就这个趋势做一些讨论,也深度的根据英飞凌的一篇介绍车载充电机的材料进行讨论。

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Part 1

车载充电机的主要趋势

OBC的几个主要趋势包括:

制造的简化

随着电动汽车量越来越大,现在的零部件企业更聚焦系统成本,也就是围绕创新来降本。降低 BoM 复杂性并减少装配工作,更加注重可靠性,提高装配成本。这个主要是由于部件的质量和成本约束造成的红海竞争,你得像燃油车一样打磨成本和质量,在制造领域想解决方案是必须的。

向800V进发

400V仍然是关键领域,现在很多的设计都考虑兼容性的选择,400V的主要构型,升级到800V的怎么做。

400V变大批量,也就意味着成本压力加大。

在电池变大以后,三相设计在400V中变得更普遍(更高的功率等级)。

分体式电池概念可用于800V(2 x 400V),部分车企采用继电器把电池做成了类似可配置的。

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▲图2.车载充电机主要的趋势

功率密度

电气化动力总成的空间更小,这使得小三电具备更高的功率水平集成概念(OBC DCDC),需要进行重量优化,从成本也需要模块化配置。

车载充电机的功率水平提升

这是跟着车走,因为电池容量变大了,车辆具备更长的续航里程需求。而车主希望在家也用更短的充电时间,从世界范围来看更高的纯电动汽车采用率。

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▲图3.车载充电机的主要趋势2

在之前的设计中,主要的功率组件主要包括PFC电路。

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▲图4.PFC电路

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▲图5.主要DCDC变换电路

我们参考的英飞凌的功率器件的封装选用,一个很重要的趋势,就是把这些设计固化下来做成模块。

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▲图6.小三电里面的功率模块封装

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Part 2

功率模块带来的差异

导入模块的设计,其实是一种标准化,需要量足够大,需求集中,所以带来的封装确定以后,就能有很多的好处。

◎小尺寸中的高功率密度

◎减小 PCB 尺寸和 BoM 复杂性

◎低杂散电感(模块和系统)

◎可靠的隔离(爬电)

◎装配灵活性

◎汽车质量(AQG 324)和可靠性

◎无缝可追溯性

◎不同拓扑的平台

这个趋势非常明显,因为inverter已经完全走通了,OBC比inverter更标准化,所以这个方向非常确定。

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▲图7.功率模块结构

和之前逆变器的设计上一样,PressFIT压接pin脚,适合自动化产线工艺,大大提高安装效率,比焊接提高可靠性上百倍。模块压接pin脚与PCB之间实现可靠连接,且保证低接触电阻;减少产线安装时间,提高生产效率,降低客户生产成本。

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▲图8.功率模块优点

从零件的数量来看,是没有差异的,就是别人给你封装好了,一旦巨大的量打上去,单管的设计就没有优势了。

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▲图9.功率模块的对比

从体积来看,随着模块的导入,目前GaN器件的使用都不充分。

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▲图10.功率模块结构大小对比

感受一下体积的差异变化,我是觉得整个OBC的小型化被模块导入加速了。

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▲图11.功率模块结构大小对比

如果考虑整体的散热,组装一系列操作来看,这个面向生产的设计,能够最大程度降低生产成本。

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▲图12.功率模块结构组装对比

特别是工艺上的对比,好多环节给消灭掉了,就像Inverter里面的故事,这么下去车企买这个模块也能干小三电了。

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▲图13.功率模块结构工艺对比

小结:这个就是标准化的力量,随着需求放大和技术进步导入,整个环节的主导者我们能看到就是芯片厂家和最终客户决定设计,中间环节好像没啥事可以做。

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