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在线制作简历网站,十堰网站建设报价,网站绝对地址,wordpress wp_parse_args()编者按#xff1a;在终端需求疲软的影响下#xff0c;前两年火热的新能源汽车、光伏、储能等新能源领域也掀起了价格战#xff0c;储能已正式进入0.5元时代#xff0c;新能源汽车领域价格战更是一轮接一轮#xff0c;成本管控成为2024年企业绕不开的话题。 接下来我们将围…编者按在终端需求疲软的影响下前两年火热的新能源汽车、光伏、储能等新能源领域也掀起了价格战储能已正式进入0.5元时代新能源汽车领域价格战更是一轮接一轮成本管控成为2024年企业绕不开的话题。 接下来我们将围绕降本这个主题展开一系列的对话探讨磁集成技术在新能源相关领域的应用进展对降低成本的积极作用以及由此给整个磁性元件产业链带来的影响和改变。 本期《对话》通过高校、充电桩模块电源整机、磁性元件、磁芯企业共同探讨磁集成技术在充电桩模块电源领域的落地情况以及当前所面临的难点以探究磁集成技术如何更好地帮助整机企业降低生产成本。 问题导览 1.40kW充电桩模块电源或其他更高功率的模块电源是否有采用磁集成技术磁集成的类型有哪些集成后磁性元件用量有何变化相比集成前成本、体积减少了多少 2.目前磁集成技术在实际应用中主要面临哪些难题和挑战 3.磁集成产品的应用对磁性元件和自动化设备厂商提出了哪些新的要求在开发磁集成充电桩模块电源产品过程中您希望在上游供应商提供哪些配合 对话嘉宾 贵司目前是否有在开发或计划开发40kW充电桩模块电源目前40kW充电桩模块电源在充电桩模块电源中的占比情况如何 优优绿能朱翔目前应用在直流充电桩的模块电源还是以30 kW为主以优优绿能为例占出货量的70%-80%但仅看今年上半年40kW模块电源出货量占比已到30%-40%40 kW模块电源随着大功率、800 V高压平台车型的普及现在都推出了 600 kW至更高的 960 kW超充所以40kW的模块电源出货量也是逐月攀升。为了让客户更平滑地升级优优绿能的模块电源 30 kW和 40 kW是同接口、同尺寸的这么大功率的超充系统对于模块电源的功率密度、功率等级包括单瓦的成本要求都越来越高。 ▲一充电桩模块电源企业产品技术路线图 40kW充电桩模块电源中磁性元件类型如电感器、变压器、磁性放大器等和数量情况如何 优优绿能朱翔会用到磁性元件主要有前级的PFC电感、共模电感包括后级DCDC的差模电感、主变压器、谐振电感等常用磁性元件正如前面提到的30 kW和 40 kW尺寸是相同的磁性元件用量上没有太大变化但功率提高了虽然接口还是一样线径的要求肯定不一样了。另外针对40kW模块电源优优绿能也推出了高效的全碳化硅版电路拓扑还是经典的维也纳前级PFC、后级LLC的移相全桥方案虽然电路拓扑没有改变磁性元件用量大致不变在磁性元件的选型上会有一些差别。另外目前我们也在研发60kW的模块电源面对未来更大功率的比如充电堆对于功率密度的要求都更高但单瓦成本是可以下降有利于整个行业的发展针对液冷模块电源电流密度的取值会要求更小但具体的数值要看产品方案。功率密度提高后功率等级也会提高电压等级也会提高到1000V甚至1200V不管是功率器件还是磁性元件想要减小体积都需要提高频率对应的整个系统的散热要求也会提高。 据我了解目前也有部分厂家推出一级变换的方案相当于把前级PFC整合在一起整个拓扑的架构会有比较大的改动好处是效率会更高可以做到97%以上目前主流方案为95%-96%但它的缺点是对软件的处理要求更高因为没有前级PFC对弱电网或者电网的纹波过滤要求更高。 泰科斯德杨习斌每家的方案都略有区别但一般都是前级三相PFC、后级LLC这样的电路拓扑通过4组或更多的电感、变压器组成。 ▲充电桩应用案例 40kW充电桩模块电源或其他更高功率的模块电源是否有采用磁集成技术磁集成的类型有哪些集成后磁性元件用量有何变化相比集成前成本、体积减少了多少 福州大学陈为磁集成以后功率密度更高体积可以减小。目前LLC电路中磁集成应用已经比较多也比较成熟了。 奥特迅张文勇磁集成技术我们也有相关的研究和布局但还没有批量应用。目前充电桩模块电源有几种电路拓扑结构但最主流的还是前级维也纳、后级LLC然后采用多路串并的方式这里面所及到的磁性元件最适合做磁集成的后面DCDC电路里面的电感和变压器把电感集成到变压器上因为这个电路里面所需的电感量不大用漏感来做可实现性是比较强的。 磁极海来布曲充电桩模块电源从30kW-60kW模块电源都有使用磁集成产品相对来说60kW模块电源产品使用更加普遍。我们在三年前就已经配合吉利威睿、蔚来开发了480kW超级充电桩磁集成产品由8个模块电源组成每个模块电源60 kW单个变压器做到了 30 kW包括PFC 电感做了三相五柱磁集成LLC变压器也是做了磁集成。 充电桩方面磁极目前有LLC谐振变压器磁集成方案采用4个磁集成的谐振电感变压器替代传统双交错方案的8个变压器和4个谐振电感功率密度更高且加工的器件数量大大减少可大幅度降低成本也开发了PFC新方案相比于传统的多段组合磁芯磁芯由6块拼接而成新方案采用一体成型磁芯生产耗时从15min/颗降低至2min/颗且规避了物理结构的漏磁抗震性更高以及充电桩直流共模电感新方案采用一体成型的三角形磁芯结构可以将感抗、差模分量做得更高且可用扁线立绕方式加工生产生产效率提高至3min/颗。总体来看成本可降低20%-30%。 体积方面由于各家企业布局不一样有从长度、宽度、高度不同方向去压缩体积。以磁极60 kW模块电源的磁性元件为例单个30kW磁集成变压器主变谐振体积为 110 mm*80 mm*70 mm以前半集成产品体积为150mm*85 mm*85 mm不含独立电感的体积。 泰科斯德杨习斌目前的磁集成方案主要就是希望利用漏感把谐振电感集成到变压器上CLLLC和LLC等单双向电路拓扑结构都会采用这种方案统称为漏感磁集成这样会在空间和成本上有比较大的优势。我们的方案有几个特点一是漏感可调余地大能做到整个电感的10%-20%二是不增加额外的磁芯和绕组可以完全省掉谐振电感的成本三是不影响变压器耦合变压器依然能够保持高效工作。综合来看体积可以减少20%-30%并且可以完全省掉谐振电感的成本。 安可远王理平目前20kW-60kW充电桩模块电源均有采用磁集成技术目前应用最多的就是LLC电路中把主变压器和谐振电感集成在一起。一方面磁性元件产品体积小了PCB布局可以更灵活另一方面成本也更低。 此外还有PFC电感的集成以前是三颗独立电感现在也集成为一颗目前来看这个产品节约成本的优势还没有体现出来但体积缩小了20%。 目前磁集成技术在实际应用中主要面临哪些难题和挑战 福州大学陈为一是体积变小以后对磁性元件企业的设计能力要求更高否则磁性元件温升过高热散不出去目前磁性元件企业的设计能力相比电源企业要差一些 二是磁芯需要定制无法套用现有磁芯 三是配套的检测要跟上集成以后功能更多也更复杂检测也比以前更复杂需要匹配对应的检测手段目前还没有专门的仪器当然也不是无法检测只是这个检测的数据只能用来进行品质控制 四是需要大规模应用场景才能落地磁集成产品因为都是定制化产品量太小企业配合意愿可能相对就没那么高了。 优优绿能朱翔最主要的挑战就是大功率、高电压趋势下对于充电桩、模块电源乃至磁性元件都提出了更高要求像效率效率的要求包括前面提到的体积要求相同的体积功率要从30kW提高至40kW甚至60kW功率密度是大幅提高的可能要到68W/cm3这么高的功率密度对元器件同样会向上传递这个要求体积要做的更小频率要更高散热要求更高。 奥特迅张文勇磁集成最大的难点应该就在散热方面。原本独立的变压器和电感他们是分开散热的集成后需要散出去的热量是没有变化的如果没有针对性做散热方面的优化设计等于散热条件更严酷了无法在缩小体积的同时解决好散热问题。 泰科斯德杨习斌漏感磁集成需要对漏感进行精准控制且漏感足够大才能做成谐振电感同时要保证变压器效率不会降低、不会额外发热、不会额外增加成本需要满足的条件是比较苛刻的目前市面上漏感磁集成方案很多但真正满足上述所有要求的并不多。 目前充电桩模块电源有几个挑战一是希望体积更小二是希望成本更低因为现在卷的非常厉害三是散热问题如何解决。 而这三点最终都会在磁性元件上面有所体现。以现在市面上比较多的磁集成方案为例还是会增加额外的磁芯、绕组但通过共用部分磁路依然能够节省20%左右的成本体积也得到了一定程度的缩小而我们希望实现的是把谐振电感的成本彻底省掉 最大的挑战是散热问题比如非独立风道、独立风道、液冷等方式散热问题还是比较难解决的随着产品功率越来越大、频率越来越高磁集成以后共用部分磁路会非常热高频损耗也非常高且在线包里散不出来磁集成方案需要通过什么样的路径把这些热散出去甚至配合客户风道的设计都是比较大的挑战或者说是目前业界所面临的优劣选择。 目前市面上也有不少方案一是磁芯中间开孔肯定是有利于线包散热的但必须经过严格的磁路仿真否则开在磁密高的地方这里的磁路就没法用了二是将气隙开在磁芯侧面的位置上并配合整个电源系统的风道进行散热三是尽量将绕组包裹避免线圈裸露导致漏磁从而减少发热。 安可远王理平第一是颠覆大家的想象很多人以前也没有针对这方面的研究觉得不可能实现比如这么大的磁芯理论上压力是不够的无法一体成型等 第二是整个产业链生态都要跟着适应调整磁芯要重新定制开模设备要更新换代磁集成技术之所以没有普及应用很大一部分原因就是很多企业觉得这样全部重做一遍太麻烦了 第三是需要在电源企业前期产品设计阶段介入配合电源企业进行产品研发对磁性元件企业设计能力要求高第四是需要产品能够起量只有大规模应用才能激发企业往这个方向走。 磁集成技术能否实现普及应用 奥特迅张文勇我觉得现在已经在逐步普及应用了。据我了解磁集成技术应该是20年前就有了早期主要是应用在功率较小的产品上LLC电路最早应用磁集成技术的应该是电视机电源近几年开始逐步向大功率产品普及比如目前的车载OBC产品已经批量采用磁集成方案。 其实从应用端角度看不管是充电模块、车载OBC还是光伏储能等等电路原理是相似的所以我认为磁集成应用到充电桩产品理论上是没有问题的而且也可有效缩小体积、降低成本我觉得这个应该是可以普及下去的。 磁极海来布曲这是磁性元件未来的趋势。十年前可能随便加工一个产品就能把企业延续下去但未来这种情况不会再有竞争只会越来越激烈。以充电桩模块电源为例20/30/40kW模块可能只有5%-10%的企业采用磁集成产品但60kW模块电源50%企业都在开发磁集成产品想办法突破相关技术难题。 泰科斯德杨习斌一定要普及的。在达到基本功能和性能要求的前提下电源行业最核心的关键点一是成本二是效率三是体积这也是当前电源行业普遍趋同的原因电路拓扑已经很多年没有发生大的变化甚至功率器件等标品大家也都可以买到差不多的产品只能在磁性元件等非标产品上进行竞争电路板布局、风道设计以及磁性元件。 磁集成是可以帮助客户有效解决这三大核心需求的我认为对磁性元件而言已经到了需要通过精细化计算、磁集成方案帮助电源企业树立竞争优势的阶段必须要在磁集成这条路上继续前进。 磁集成产品的应用对磁性元件和自动化设备厂商提出了哪些新的要求在开发磁集成充电桩模块电源产品过程中您希望在上游供应商提供哪些配合 优优绿能朱翔在新产品研发前期针对整个模块的指标、对产品的选型以及EMC的相关指标肯定要跟功率器件、磁性元件供应商进行同步沟通需要供应商在前期的产品设计阶段介入。另外当前市场竞争也愈发激烈给我们的时间也越来越短不像以前一两年做一款产品可以卖四五年现在一个产品从立项到送样也就半年时间时效性要求是非常高的对供应商的响应速度要求也是非常高的。 奥特迅张文勇一是前面提到的散热一旦温升过高容易导致铁氧体磁芯开裂绝缘系统可靠性也会降低二是产品的一致性这两者都需要磁性元件、磁材企业在材料、设计和工艺上有所突破比如说新的磁芯形状、漏感的处理方式、开气隙的方式、绕组绕制工艺的改良等都需要磁性元件和磁材企业有一定研究才能保证磁集成产品良好的散热性能和可靠性。 磁极海来布曲大功率的磁性元件每家做出来的产品规格、尺寸以及材料用量都不一样对磁性元件企业的设计能力提出了全新的要求需要具备项目开发能力也需要磁性元件研发工程师既懂电路原理又深谙电磁理论对磁路共用、磁路抵消能够进行精确计算。“既懂电又懂磁”将会是未来磁性元件研发工程师标配。对于整个磁性元件产业链而言也会造成深刻影响磁性元件企业需要重新开模调整产线设备企业也要研发对应的自动化生产设备 泰科斯德杨习斌对磁性元件企业的设计能力提出了较高的要求随着磁性元件进一步精细化加上终端产品迭代周期加快电源工程师会越来越缺乏精力去专心研究磁性元件而且不同厂家的电源方案也没法套用同一套磁性元件方案不同的电路拓扑对磁集成产品的定义是完全不一样的磁性元件越来越深刻地跟电源耦合在一块能否提供一套有效的产品解决方案满足电路的需求显得至关重要。 对自动化设备企业而言未来会越来越强调柔性制造因为工艺越来越精细越来越复杂且在不断加速变化不像以前一套工艺解决所有问题。 对绝缘系统而言我个人认为目前还没有一套比较好的绝缘系统比如说现在做大功率产品的绝缘系统用的最多的聚酰亚胺薄膜PI膜有个天然劣势是导热差导致热散不出去未来需要新的绝缘材料解决散热问题。 我们现在跟电源企业合作过程中基本上是前期客户给我们磁性元件的参数我们进行整套磁性元件方案的设计、磁仿真、热仿真并最终出样。 结语 综合对话嘉宾的观点看目前在充电桩模块电源领域20/30/40/60kW模块电源产品均有应用到磁集成技术其中30kW模块电源应用较多还有模块电源企业提到40kW模块电源产品沿用了30kW的尺寸和接口若大家都采用这种思路未来40kW及更高功率的产品则必须实现某种程度的磁集成。 对充电桩模块电源企业而言磁集成技术带来的好处是显而易见至少从目前已推出市面的部分磁集成产品来看成本可降低20%-30%体积可缩小20%以上。 在具体的实现路径上虽然各家企业产品方案在电路拓扑细节方面略有差别但总体上不脱离前级PFC后级LLC或CLLLC的电路拓扑结构其中前级PFC功率电路中3颗电感可通过共用磁路方式实现集成以缩小体积后级LLC或CLLLC电路中可通过主变压器谐振电感集成以实现降低成本、减小体积的目的。 对磁性元件企业而言则需要在模块电源企业产品研发阶段就参与其中要求企业具备项目配合的研发设计能力对企业的人才也提出了新的要求既懂磁又懂电。 对设备企业而言这也可能带来新一轮的市场机遇就目前已面世的磁集成产品而言均无法通过原有产线生产需要重新开模、对产线进行升级甚至更新才能满足新产品形态的生产需求。 我们始终相信只有材料的突破、技术的创新、产品的迭代和工艺的改进所带来的降本才是可持续的一味压缩供应链和材料的方式并不足取甚至会适得其反。磁集成技术恰好能够满足电源企业成本、效率和体积三大核心竞争需求在可预见的未来将会为产业链的降本带来积极的推动作用。