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GaN OBC开始装车,单级式只是结构性替代路径

NE时代根据新能源乘用车终端数据统计,2025年全年中国新能源乘用车OBC装机量为1221万套,同比增长17.17%。这其中3.3kW占比在22.56%,6.6kW的占比在69.31%,二合一(OBC+DC/DC)与三合一(OBC+DC/DC+PDU)电源模块合计占比59.49%。

从集成形式划分,车载OBC主要分为独立式与集成式两大类。其中,独立式OBC单独布置于整车,与其他高压部件相互独立、协同工作;集成式OBC则是将OBC与其他高压、大功率电控模块一体化整合,目前主流方案为二合一与小三电三合一集成。在此基础上,行业正加速向更高集成度的多合一电驱系统演进,将OBC与电机、电控、减速器、DC/DC、BMS等核心部件深度融合,进一步提升系统集成度与结构紧凑性,优化整车空间利用率与综合性能。

当前市场主流OBC仍以二合一、三合一方案为主,为适配多合一动力总成的行业需求,OBC方案正逐步向域控大集成方向推进;器件层面,碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等宽禁带半导体器件正逐步替代传统硅基器件,可将电源转换效率提升至98%以上,功率密度突破3kW/L,显著强化系统性能。

01.

单级式OBC发展进入快车道

新能源汽车传统车载充电机(OBC)普遍采用功率因数校正(PFC)+ 高压直流变换(HVDC) 两级拓扑架构,核心器件包含母线电解电容、OBC主变压器、DCDC主变压器等。该拓扑架构在实际应用中存在诸多固有缺陷,同时核心器件的特性进一步放大了体积、成本、效率与寿命方面的问题。

在追求更高效率与更高功率密度的车载充电器(OBC)设计中,单级矩阵变换器成为行业近来的热潮,通过单一的AC/DC变换完成从交流到直流的转化,结构更加简洁。去除PFC电感和PFC母线电解电容,功率因数校正功能合并到DCDC转换电路。单级式拓扑并非对传统两级架构的渐进优化,而是器件与控制技术成熟后,具备工程可行性的结构性替代路径。其核心价值并非单纯减少拓扑层级,而是在取消直流母线的前提下,实现单位功率因数、隔离充电与高效率运行的同步稳定达成。

联合动力推出的22kW单级式OBC集成了功率因数矫正、高频隔离以及电压调节功能。重量7kg,较传统产品减重超50%。整机高度52mm较上代降低约42%,大幅释放Z向空间,适配叠层布局需求。同时支持40000小时双向充放电,兼容全球多类型电网及 ISO15118-20工况,可毫秒级切换充电与V2G逆变模式,融合AI自学习、OTA升级等技术。

◎功能方面,联合动力单级OBC基于单级拓扑与软开关技术,显著降低开关损耗,系统峰值效率超过98.3%,典型负载效率大于97%,超轻载仍保持95%以上,有效提升能效并降低用电成本。

在可靠性方面,该22kW OBC采用无电解电容设计,优化继电器切换策略,将双向充放电寿命提升至40000小时,远超传统OBC的10000小时标准。同时,设备集成自诊断与OTA在线升级功能,支持硬件自修复与算法优化,预置多场景参数模板,有效应对高失效率、高维护成本等行业痛点,并通过在线学习持续适配新场景,保障系统长期可演进。

阳光电动力推出的二合一单级式车载电源方案,结合了AI智能参数寻优,控制算法与散热结构优化,达成6.1kW/L的行业超高功率密度。相较传统方案,整机重量可减轻25%以上,功率密度提升65%。全电压范围OBC满载平均效率达96.2%,方案立足平台化设计理念,针对客户不同使用场景,灵活选用SiC、GaN等第三代半导体器件,直流电压适配400V、800V平台,满足多样化需求。

◎功能方面,深度融合AI智能算法,快速实现参数寻优设计;基于谐振变换电路,进行精确数学建模,获得多目标多自由度更优控制策略,功率器件在全范围内实现软开关,损耗降低,系统效率显著提升。采用顶部散热方式,热阻显著降低;功率回路面积大幅缩小,系统集成度也进一步提高了。

ST新能源能力中心开发的单相6.6kW,不控整流加DAB的准单级拓扑,结合AI实时在线参数寻优控制算法,对系统进行寻优控制,在满足功率传输和电网谐波约束的前提下,保证变换器工作在最优效率工况下,系统平台实测95.4%满载效率。相较传统方案,整机重量可减轻30%,功率密度提升60%。

◎功能方面,融合实时AI寻优算法,提升充电效率。引入AI实时控制策略,快速实现参数寻优设计。基于DAB拓扑及系统损耗模型,获得多目标多自由度最优控制策略,功率器件可在全范围内实现软开关,降低开关损耗,半载系统效率提升1%,峰值效率达到96.4%。寻优控制提高效率同时也降低系统损耗发热,提升了各电子元件可靠性、降低热设计要求。

02.

GaN OBC开始装车

OBC里面用氮化镓主要是其开关损耗非常低,跟SiC一样没有反向恢复损耗,同时具有更高临界电场和更高迁移率的WBG材料,能够在更高的电压下提供最低的导通电阻RDS(on),具备明显更好的开关品质因数。还能让OBC变得更小,因为氮化镓功率晶体管支持更快的开关速度和更高的工作频率,有助于改善信号控制,为无源滤波器设计提供更高的截止频率,降低纹波电流,从而帮助缩小电感、电容和变压器的体积。

2024年10月,长安汽车正式发布全球首个基于氮化镓(GaN)的商用车载OBC技术平台,并率先将该平台搭载于即将量产的长安启源E07车型,实现氮化镓技术在新能源汽车电源系统的首次量产装车。

2025年底联合动力与英诺赛科共同宣布,采用650V GaN的新一代6.6kW OBC系统在长安汽车顺利装车。联合动力新一代6.6kW GaN车载二合一电源产品将车载充电器(OBC)与车载直流变换器(DC-DC)高度集成,通过全局效率优化设计,结合英诺赛科650V 高压GaN功率器件的低开关损耗和高频特性,显著提升了充电效率和功率密度。整机功率密度提升30%,达到4.8 kW/L,对比同类产品综合效率提升超过2%,整机重量降低20%。

联合电子推出的单级式氮化镓OBC,其是基于单级式拓扑与GaN技术的深度融合,利用GaN高频低损特性,降低开关损耗以及缩减磁件体积。其重量仅为4kg,整机高度51mm,整机体积仅1.47L,降幅达34%,6.8kW/L的最高功率密度以及96%满载效率。采用智能控制算法,全生命周期节能>700kWh。挤压水道采用模块化设计,提升了设计方案的复用性。

◎功能方面,联合电子引入分阶段浪涌吸收的EMC设计方案,可实现在差模浪涌出现的情况下,保护后级功率器件,提高电网适应性。“单级式+原边GaN+副边SiC”的技术路线可支持400V到800V无缝切换,适配混合动力与纯电动车型。

欣锐科技发布的9代电源平台锐虎,基于双向氮化镓器件的单级矩阵变换器拓扑(双向)量产技术。可实现6.6kW/11kW同平台技术路线,器件、拓扑和软件架构高度复用。尺寸缩小30%,重量减轻20%,功率密度约5-6kW/L。

◎功能方面,具备AI大模型自动寻优控制算法,支持V2L、V2V、V2G多种能源场景需求。内置低压DC-DC变换器,兼容12V/48V。双DCDC方案冗余供电网络,适配整车智能驾驶。此外,上述的阳光电动力二合一单级式车载电源方案也提供GaN方案。

03.

传统电驱供应商的OBC布局策略

当前做OBC的第三方电驱企业已经占到了行业近两成的比例,排名前十中有四家为第三方电驱企。以英搏尔、联合动力、联合电子为例其OBC客户与电驱客户普遍存在重合。

英搏尔的OBC产品深度绑定上汽通用五菱、奇瑞等车企(上汽通用五菱占比62.5%,覆盖宏光 MINIEV、缤果等爆款车型),提供电机+电控+电源全栈配套,形成“铁三角”供应壁垒。2025年整年出货量超过90万,占市场份额8%。

联合动力的OBC产品核心客户包括理想汽车、长安汽车(GaN OBC定点)、广汽、奇瑞、长城、上汽、吉利等主流自主车企。2025年整年出货量超过了60万,占市场份额5.1%。

联合电子依托博世技术,主打高集成双向OBC,强调车规级可靠性+全球化合规。核心客户包括上汽集团、大众汽车、长安等企业。

这其中除了Tier1的自身客户优势外,还有部分原因是因为多合一电驱。OBC与电控共用壳体、冷却、结构、线束。集成后体积更小、重量更轻、效率更高。车企一旦用你的多合一,很难再换供应商。简单来说OBC就是多合一电驱的入场券,没有OBC能力,做不了高集成多合一,就拿不到主流车企平台订单。有OBC能力就能做动力域+电源域整体方案,能拿到更大份额、更长期的订单。

但是最终的结果其实并不是理想的状态,实际情况更多的是主机厂来主导多合一的方案,Tier1开放这个缺口供主机厂灵活选择,形成了“主机厂主导、Tier1协同”的行业格局。

总结.

2025年,中国新能源乘用车OBC行业在装机量稳步增长的同时,正经历一场由技术迭代、集成升级与市场格局重构驱动的深刻变革。单级式拓扑凭借高效、紧凑的优势实现快速突围,GaN器件装车落地加速商业化进程,集成化向多合一、域控大集成持续进阶,而第三方电驱企业凭借客户协同优势,在市场中占据越来越重要的地位,OBC已成为企业角逐多合一电驱市场的核心竞争力。

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轨迹
OBC单级式

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