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车载电源遭遇快充、功率、成本等众多挑战 磁元件是解决关键

2018-10-16 15:27:08 来源:大比特商务网 作者:程丰荣 点击:1600

【大比特导读】10月14日,中汽协发布消息,9月新能源汽车销量12.1万辆,同比增长54.8%,继续呈稳定较强特征,2018年累积销量72.1万多量,同比增长了81.0%,几近去年全年数据。反观传统燃油车表现持续几月差强人意。

10月14日,中汽协发布消息,9月新能源汽车销量12.1万辆,同比增长54.8%,继续呈稳定较强特征,2018年累积销量72.1万多量,同比增长了81.0%,几近去年全年数据。反观传统燃油车表现持续几月差强人意。

随着新能源汽车行业的高速发展,车载电源作为新能源汽车的零部件,重要性日益凸显,其主要包含DC/DC转换器、车载充电机(OBC),实现从无到有、从小到大的发展。

作为车载电源的重要一员,车载充电机的可靠性直接影响整车的可靠性,它功率直接影响交流桩的充电速度,其效率也会直接影响电动车的等效油耗。

 

车载电源遭遇快充、功率、成本等众多挑战   磁元件是解决关键

 

随着EV车辆续航里程提升,传统的3.3kW和6.6kW车载充电机功率已不能满足当下纯电动汽车的慢充(6-8h)需求了,未来,车载充电机功率扩容势在必行。电动汽车充电系统的设计趋势是大功率、高效率,以便在一次充电保证尽可能多的续驶里程。

然而,整车配备大功率充电机虽可减少充电时间,但却受限于车辆配重、空间以及成本制约。深圳福特电子销售部总经理李学良接受大比特记者采访时表示,快充对电池的安全有很大的挑战,快充要考虑到成本,就得把充电弄到极限,存在很大的安全风险。同时大功率的交流充电也受电网基础设施的影响,如小区配电的容量,该解决方案面临诸多挑战。

而随着V2G&V2L&V2V等充电技术增值服务的发展,提升OBC的充电功率,利用大功率的OBC对车辆进行充电,也是电动汽车私人专用和公共设施充电解决方案的重要方式。且随着电池能量的提升,客户需求的变化等原因,对双向的充电也越来越多,可以显著缩短充电时间。

比亚迪、国外的大陆集团等企业已研发出单体或集成式的双向充电设备,特斯拉也表示即将推出V2G技术。据现代摩比斯预计,2020年将实现V2G的商业化运作。

此外,将充电机与DC/DC功能集成也是优化降低成本的又一思路。

总的来说,未来车载充电机主要往提高充电效率、提高产品可靠性和稳定效率、提高车载充电机与电控的集成度、减少占用空间、降低制造成本、提高功率密度等这些技术方向发展。

DC/DC转化器作为车载电源的另一重要成员,行业也在攻克其面临的众多技术难关,其中,磁元件对其技术发展至关重要。

磁元件是车载DC/DC功率变换器关键的零部件之一,包括变压器、电感和UI磁芯等,具有体积大,不间断工作和散热量大的特点。

磁元件占有DC/DC模块总体积的20%以上,重量占有总重量的30%以上,还影响输出端动态波纹和整机效率,因此磁元件的体积和重量是车载DC/DC轻量化,提高转换效率的重要障碍。

目前车载电源在技术迭代发展上,一个重要目标就是提高功率密度,而其中最主流的技术路线就是提高开关频率,更高的开关频率可使功率半导体单位时间的开关次数增加,可减小变压器和整流电路的尺寸,为其他电源模块腾出设计空间。

但同时也带来了一个问题,功率器件工作在高频开关模式,开通关断时容易产生严重振荡,成为电动汽车电气系统中主要的电磁干扰EMI源头之一,并且有发射能力日渐提高的趋势。

此外,在节能止损方面,采用高磁导、低铁损的磁性材料,降低电路损耗。100kHz左右的车载电源配合锰锌铁氧体磁性材料的效率最高。铁氧体材料中,较为先进的PC95材料优化了锌、锰、铁的混合比例,可以在很大的温度范围内仍然保持较低的铁损,从而节约电能。

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