2021年便已實現車載OBC磁集成產品的量產,創世富爾將如何通過磁集成技術改變電源行業生態,并確立自身的領先優勢?
自2023年新能源汽車廠商開啟價格戰以來,這波內卷逐漸蔓延至所有終端領域,加上上游材料漲價,讓電感、變壓器企業面臨前所未有的成本壓力。如何找到一種可以快速降低生產成本的方式,成為電感、變壓器企業最迫切的需求。
磁集成破解電源行業三大難題
正是在這樣的背景下,大功率電感、變壓器的磁集成開始引起廣大從業者的重視。
以車載OBC為例,目前業界主流的電路拓撲為經典的前級PFC+后級LLC,其中PFC電路中的電感、LLC電路中的主變壓器和諧振電感,均可分別進行集成,進而有效降低磁性元件的數量、體積乃至總體成本,從而幫助OBC整機企業實現降本增效。
效率、體積與成本始終是電源企業的核心需求,而磁集成技術恰好可以幫助電源企業同時滿足這三大核心訴求。可以說,磁集成技術的普及應用,正在逐步改變著整個電源行業,帶來一場深刻的降本增效創新浪潮,磁集成也由此成為當前磁性元件行業最具熱度的話題。
磁集成先鋒2021年率先量產
磁集成技術的熱度雖然自去年年底才逐漸顯現,不過,有那么一批企業,早在多年前就以深刻意識到磁集成技術在減少磁性元件數量、體積和成本方面具有的極大潛力,并率先進行了相關布局,深圳市創世富爾電子有限公司(下稱“創世富爾”)就是其中之一。
早在2019年,創世富爾就已開始布局磁集成產品,2021年,創世富爾首款磁集成技術應用于高性能電動汽車車載充電機經典橋式LLC電路拓撲的磁集成產品PQ60便已成功量產,實現典型輸入85-265VAC,輸出電壓范圍200-400VDC,功率11KW,整機效率達96%以上。
汽車電子磁件磁集成 LLC Transformer+Inductor,圖源:創世富爾
該磁集成技術方案采用PQ型結構磁芯,將傳統的諧振電感與主變壓器集成在一起,最大化磁芯窗口利用率的同時,有效地平衡了變壓器鐵損和銅損。
磁集成中變壓器有漏感低、體積小、效率高等優點;諧振電感電感量控制精度高;對開關管應力要求低,可靠性高,體積對比同等功率磁件較小。
變壓器部分初次級繞組均使用膜包絞合線并繞,并排列單層,有利于產品漏感控制,改善電源動態性能;繞組線圈在磁芯外層,線圈與模塊灌封的導熱膠充分接觸,有效解決傳統變壓器內層線圈與導熱膠無法接觸造成的散熱不良問題,固而解決因變壓器線苞散熱不良造成的燒機問題,有效提升磁集成產品可靠性。
汽車電子磁件磁集成 LLC Transformer+Inductor,圖源:創世富爾
磁集成后,整體的體積減少了約35%,功率密度大大提高,成本降低了約20%。
汽車電子磁件磁集成 LLC Transformer+Inductor,圖源:創世富爾
產品升級引領磁集成創新風向
率先介入新能源市場加上多年的積累,目前新能源相關磁性元件在創世富爾的營收結構中已成為絕對主力,新能源汽車+光伏類磁性元件占比已超過80%。
以新能源汽車為例,目前2.2kW、3.3kW、6.6kW和11kW配套的磁性元件,創世富爾均已實現量產,尤其是供應給國內重卡車載逆變器的磁性元件,市場占有率超70%的裝機規模,產品的品質及可靠性均經受住了市場的長期考驗。
自2023年以來,隨著越來越多整機客戶開始引入磁集成產品,創世富爾也不斷推陳出新,逐步豐富和完善磁集成產品線,磁集成技術的應用從相對比較成熟的汽車OBC向光伏、儲能應用方案拓展,目前已有多個方案進入光伏、儲能主流客戶供應體系,批量推向市場。
據了解,目前創世富爾針對新能源汽車、光伏等領域已推出EQ50、PQ50、UU80等多個系列磁集成產品。
UU80磁集成系列產品圖,圖源:創世富爾
高效生產 開發更適合自動化的產品結構
再好的想法,若無法落地也失去了意義。盡管磁集成產品有著諸多優勢,但在具體的工藝實現上,仍面臨這不小的挑戰。
目前磁集成產品,基本上以客制化為主,在整機客戶預研階段就需要磁性元件深度配合,除了需要磁性元件具備強大的研發設計能力外,對自動化生產也提出了較高的要求。
為此,創世富爾還開發出了更適合自動化生產的串聯膜包線線餅結構,并不斷引進自動焊錫機、自動點膠機、自動灌膠機、自動脫漆機、自動測試系統等新的生產設備,提高產品生產自動化程度。
此外,為了讓客戶用的放心,創世富爾還持續增添新的實驗設備,以提高磁集成產品可靠性和一致性。
創世富爾新增磁集成技術實驗設備,圖源:Big-Bit資訊
小結
目前,創世富爾的變壓器、電感主要圍繞兩個發展方向,一個是規模化、標準化,適用于自動化作業;另一個就是快速滿足客戶需求的多品種、小批量定制化產品,尤其是后者,是創世富爾產品的特色,也是其持續發展的方向,包括目前創世富爾已率先開始研發集成三個乃至更多個磁性元件的高集成度產品。
PQ45三合一磁集成系列產品圖,圖源:創世富爾
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審核編輯 黃宇
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