近年来,随着新能源汽车产销量的增长,obc出货量大幅提升。2022年上半年obc装机量为208.3万套,同比增长1.1倍。
国内车载充电机属于定制化产品,价格与产品功率、集成度呈正相关,通常在2000~5000元/台之间。考虑到行业高功率、集成化的发展趋势,保守假设车载充电机平均价值量稳定在2500元,根据中汽协的预测数据,2022年中国新能源汽车销量为500万辆,则2022新能源汽车obc市场规模约为125亿元,到2026年达到300亿元,市场潜力较大。
值得注意的是,当前,我国新能源汽车obc行业第三方供应商正逐步崛起,例如以威迈斯为代表的第三方供应商,具备自研obc产品能力、有技术积累与渠道优势,专注于obc产品的开发,可为主机厂直接供应。
据ne时代数据,2022年上半年除比亚迪(弗迪动力)、特斯拉具备自供能力外,其他整车厂均选择第三方供应商为其供应车载充电机产品。第三方供应商中,威迈斯、英搏尔、富特科技、欣锐科技排名靠前,威迈斯出货量超过40万套,较2021年上半年出货水平大幅度提升。
从技术参数来看,输出功率6.6kw的车载充电机已成国内主流趋势,同时各企业研发出二合一、三合一集成方案,目前最优的二合一方案为6.6kwobc+1.5kwdc/dc,三合一为6.6kwobc+2kwdc/dc+pdu。
车载充电机(obc)带来半导体元器件市场机会
obc的电路结构由功率因数校正器powerfactorcorrection(pfc)和直流-直流转换器(dc-dc)两大部分组成。交流电先通过pfc,利用整流器和功率校正进行处理,转化为直流电,同时最大程度提高实际输电效率,减小热负载。通过pfc处理后的电流经过dc-dc进行输出电压和电池的充电电流的调整,最终实现在车端的交-直充电。
二极管和igbt、mosfet等功率半导体是obc实现直-交变换的关键器件。在obc中,根据交流电源输入、输出功率、能效和成本目标等要求,电路设计各不相同。以英飞凌的方案为例,pfc电能转换部分包括作为开关的igbt或mosfet(2个)及肖特基二极管sbd(6个)。当需要实现双向充电功能时,igbt增加一组,共四个以实现双向变换,整流部分的二极管换为mosfet(2个)。在dc-dc部分,需将来自pfc的高压直流转换为适当的电压用于充电,包括mosfet(4个)及sbd(4个)。上述硅基器件均可根据应用需求替换为碳化硅器件。
obc输出功率提升,碳化硅mosfet优势明显。目前,在功率不超过6.6kw的单向obc系统中,650v硅基产品占主导地位,碳化硅mosfet性能优势不明显且价格比同规格硅基产品高3-5倍。然而,随着对充电时间缩短和动力电池电压提升,obc逐步向三相输入(11kw、22kw)演进,此时sicmosfet与硅基超结mosfet相比,在所有负载条件下平均总损耗是硅基方案的三分之一,且转换效率更高,性能优势明显。
车载充电机(obc)未来发展趋势
目前市场主流车型搭载的车载充电机输出功率由3.3kw向6.6kw升级,产品将朝着集成化、高功率化方向发展。
据威迈斯ipo上市招股书披露,威迈斯车载电源集成产品销量不断增加,营收大幅上涨,在2021年,公司车载电源集成产品营业收入同比增长243.4%,由此可见在新能源汽车轻量化、降成本需求之下,集成化产品发展十分迅速,深受车企青睐。
除却集成化趋势外,车载充电机未来向着功率等级提升、尺寸小型化和双向转换的方向发展。
1、功率等级提升。由6.6kw提升至11kw,甚至到22kw,11kw采用一体化设计,目前市场上多以3个3.3kwobc模块并联。
2、尺寸更小型化,功率密度更高。提高开关频率,未来将引入宽禁带半导体sic(碳化硅)作为开关器件。
3、双向车载充电功能。双向变换功率6.6kw以上,转换效率96%以上。
随着国内造车新势力的崛起、电动化进程持续加速,新能源汽车obc的供需将持续旺盛,业内专业人士预测,威迈斯等第三方独立核心零部件供应商将迎来更为广阔的发展空间。
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