车载充电机OBC及供应商25强

车载充电机0BC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0BC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，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)o

B

a□

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te

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Battery

ChargerUnit

CableBox

作为电动汽车与公共电网之间的接口，0BC能将来自电网的父流

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(Isolated

On-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、0BC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。①充电功能：从电网

取电，经由地面交流充电桩、交流充电口，连接至车载充电机，给车

载动力电池进行充电。②逆变功能V2L(VehicletoLoad)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V2L交流电插座板，给地面电气设备提供220VAC交流电；V2G

(Vehicle-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：

①OBC、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；

•②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6.6KW0BC+DC-DC二合一摄于2023慕尼黑华南电子展重庆平

伟实业展台

0BC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,个C)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小

同可采用多级DC/DC电路并联进行扩容，匕较常见的DC/DC级电路拓

扑有移相全桥和LLC两种。

目前0BC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0BC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、6.6kk11kW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BEVo如图所

示，即使充电功率高3倍多，更大容量的车辆从0%到10096的充电时

间仍更长。这使得0BC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机其中，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队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%o

2022年与2023上半年

中国EV与OBC—量情况（小位：万辆/万套）

IEV■OK

800

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0BC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为万.4%和8.6%。前三企业总计占

据了整体0BC市场的57.7%。

新能源乘用车OBCM食企业TOPIO（2022年）

〃华集06.49%

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、极氯、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。

第二方单家客户装机量超5万套

第二方供应商客户装机量

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

威迈斯

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

五菱单家〉20万套

英博尔

奇瑞单家》5万套

埃安单家＞20万套

富特科技欧拉单家＞9万套

蔚来