车载充电机OBC及供应商25强.docx

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1、车载充电机OBC及供应商25强新能源电动汽车的动力系统与传统的燃油汽车不同，“三电”取代了传统的油箱、发动机和变速箱等。“三电”主要包括驱动系统”大三电”(动力电池、电机控制器和电机)，以及电源系统“小三电”(车载充电机OBC.DC/DC变换器和高压配电盒PDU)o其中车载充电机OBC是决定电动汽车充电功率和效率的关键部件之一，而二极管和IGBT、SiCMOSFET等功率半导体就是实现OBC直流电与交流电变换的关键器件。一、什么是车载OBC车载充电机(On-boardcharger)简称OBC,也称为车载充电器，顾名思义就是固定在电动汽车上的充电器，具有对电动汽车动力电池安全、自动充电的能力，

2、主要应用于必须“插电”充电的电动汽车,如纯电动汽车(BEV,纯电池驱动)和插电式混合动力汽车(PHEV)OVerterBatteryUnit作为电动汽车与公共电网之间的接口，OBC能将来自电网的交流电(AC)转化为电动汽车高压电池所需的直流电(DC),为电动汽车的动力电池充电；也能将动力电池的直流电逆变为交流电回馈到电网,实现汽车动力电池和电网之间的能量转换。OBC也能提供充电时所需的相应的保护功能，包括过压、欠压、过流、欠流等多种保护措施，当充电系统出现异常会及时切断供电。为提高电气安全性，通常电网侧与车载侧之间需要设置耐电压2500V-3750V的电气隔离层，即隔离型车载充电机(ISo1.

3、atedOn-BoardCharger,简称为OBC)。当前，绝大多数的电动汽车均配置的是隔离型车载充电机。二、OBC结构和电路一般来说，车载充电机可分为单向车载充电机、双向车载充电机和集成式车载充电机。 单向车载充电机(Uni-DirectionOn-BoardCharger)：功率单向流动，一般采用高频开关电源技术，拓扑结构分为单级式结构和两级式结构；只有充电功能。双向车载充电机(Bi-DireCtiOnOn-BOardCharger)：功率双向流动，多采用两级变换结构，由双向AC-DC变换器和双向DC-DC变换器构成；既有充电功能，同时还有逆变功能。充电功能：从电网取电，经由地面交流充电

4、桩、交流充电口，连接至车载充电机，给车载动力电池进行充电。逆变功能V21.(Vehic1.eto1.oad)逆变功能：从车载动力电池取电，经由双向车载充电机、交流充电口、专用的V21.交流电插座板，给地面电气设备提供220VAC交流电；V2G(Vehic1.e-to-grid)逆变功能：从车载动力电池取电，经由双向车载充电机、交流充电口、地面交流充电桩，连接至电网。 集成式车载充电机： OBC、DC-DC.PDU等车载电源的集成：0BC+DC-DC二合一集成、OBC+DC-DC+PDU三合一集成； 电机、电控、减速器、OBC.DC-DC、BMS等电驱+车载电源的集成：多合一集成。图6.6KW0

5、BC+DC-DC二合一摄于2023慕尼黑华南电子展重庆平伟实业展台OBC电路主要由功率电路和控制电路组成，其中功率电路分为两个级别，一个是功率因素校正(PoWerFaCtorCOrreCtiOn,PFC)级，能实现电网交流电压变为直流电压，并保证输入交流电流与输入交流电压同相位，根据实际设计功率需求的不同可采用多级BOOSt电路并联进行扩容；一个是DC-DC转换器，能从PFC级获得DC输出，并将其转换为电池充电所需的电平，转换器的输出电压和电流能基于电池的整体健康状态和充电状态随时间变化，根据实际设计功率需求的不同可采用多级DC/DC电路并联进行扩容，比较常见的DC/DC级电路拓扑有移相全桥和

6、1.1.C两种。目前OBC的设计目标更倾向于高频化、高功率因素和高效化，根据不同的功率级别会采用不同的拓扑。通常情况下，随着功率的增加，系统的整体损耗也会增加，而基于SiC的功率器件具有低电容、低导通电阻、高耐温耐压等优势，可以减少整体元器件数量并提高效率，减小OBC的尺寸、重量、成本和复杂性。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4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，包括MOSFET（4个）及SBD（4个）。这些功率器件均可根据需求

7、将Si基器件替换为SiC器件。对需要车载充电机OBC的电动汽车来说，充电时间和充电后的有效车辆续航里程是关键参数，而这两个因素由电池尺寸和额定充电功率所决定。目前在电动汽车400V、600V电压平台的架构下，充电功率范围从3.3kW和6.6kW的低功率单相系统，逐渐向可满足800V等更高压架构下的充电需求即11kW和22kW的大功率系统发展。上图展示了3.3kW、6.6kW、11kW和22kWOBC相关的典型车型、电池尺寸、从0%至100%的充电时间以及竞争性技术，车型涵盖从通勤汽车BEV到类似电动卡车等更大型且更高性能的BEV0如图所示，即使充电功率高3倍多，更大容量的车辆从0%到100%的

8、充电时间仍更长。这使得OBC尤其适合大功率系统，也就是说，可以使得损耗的功率更少，充电速度也更快。为实现大功率、快充、双向充电、集成化、轻量化等需求趋势，SiC器件逐渐取代Si基器件成为OBC的首选功率器件。早在2018年，比亚迪就已经将SiCMOSFET应用在DC/DC、OBC中批产使用，并已大量采用国产SiC器件。除了比亚迪外，目前还有特斯拉、丰田、现代、捷豹路虎、吉利、雷诺、上海大众、日产等车企也已在OBC中使用SiC器件。三、市场情况当前全球新能源汽车市场势头高涨，正处于快速发展阶段，我国发展增速较为突出。根据公开数据显示，2022年全球新能源汽车销量达到了1007.33万辆，同比增长

9、56.37%,我国销量688.7万辆,同比增长95.6%,增速大幅超出全球增长水平。根据中汽协最新数据，我国今年上半年新能源汽车产销量分别已达378.8万辆和374.7万辆,同比增长42.4%和44.1%,市场占有率达到28.3%。其中，比亚迪独占市场三分之一，上半年已累计新能源汽车销量达125.56万辆。根据NE时代以国内整车终端保险数据为统计口径对新能源关键部件的装机量进行的统计整理，2022年全年新能源乘用车OBC装机量累计512.87万套，同比增长77.6虬2023年1-6月国内OBC装机量累计283.93万套，相比去年同期206.73万套增长了37.34%o2022年与2023卜.半

10、年中国EV与OBC销破情况（单位：万辆/万套）从市场竞争格局来看，国内新能源汽车市场共计46家OBC企业实现装车配套，市场集中度偏高。排名前三的OBC企业为弗迪动力、威迈斯和特斯拉，装机量分别为146.99万套、104.82万套、44.17万套，占总装机量比分别为28.7%、20.4%和8.6%。前三企业总计占据了整体OBC市场的57.7%o新能源乘用OBCft!食企业TOPIO(2022)从TOP企业类型来看，新能源乘用车OBC市场竞争企业主要为两大阵营：一为以比亚迪、特斯拉为代表的主机厂，一为以威迈斯、英搏尔、欣锐科技为代表的第三方供应商。从客户供应关系来看，威迈斯的供货客户数量最多，且长

11、安、合众、理想、零跑等客户的装机量超10万套。英搏尔对五菱的OBC装机量超20万套，另奇瑞、思皓、威马、几何等均为重要客户。富特科技的OBC产品在埃安的装机量超20万套，欧拉接近10万套，其次为蔚来、东风风光等。欣锐科技拿到了比亚迪、极氮、小鹏、吉利等整车销量领先品牌的配套，其中对比亚迪的装机量超10万套。当装机量超5万、10万套的客户数量越多，第三方OBC供应商的市场地位越稳定，越靠前。第三方单家客户装机量超5万套客户装机量第三方供应商威迈斯长安单家10万套哪吒单家10万套理想单家10万套零跑单家10万套奇瑞单家9万套荣威单家9万套几何单家5万套小鹏单家5万套英博尔五菱单家20万套奇瑞单家5万套富特科技埃安单家20万套欧拉单家9万套蔚来单家5万套欣锐科技比亚迪单家10万套极氮单家5万套小鹏单家5万套铁城科技五菱单家10万套科世达大众单家10万套华为数字能源AITO单家5万套东风风神单家5万套力华集团长安单家5方套从集成度来看，集成OBC的方向有两种：一是OBC.DCDC.PDU等车载电源的集成，一是电机、电控、减速器、OBCDCDC、BMS等电驱+车载电源的集成。弗迪动力是电驱+车载电源集成的代表，集成了OBC的八合一装机量占比超过40虬还有长安新能源、华为数字能源、科世达、英搏尔、联合电子、富特科技、威迈斯、汇川技术等企业也都在积极推动集成OBC的多合一电驱总成。