新能源汽車DC-DC變換器產(chǎn)業(yè)深度研究報(bào)告

新能源汽車DC-DC變換器產(chǎn)業(yè)深度研究報(bào)告01

概述新能源汽車DC/DC變換器概念新能源汽車DC/DC變換器是電壓變換裝置，可以將動力電池高電壓轉(zhuǎn)換為恒定低電壓給全車電氣設(shè)備供電，又可以給低壓蓄電池充電；其輸入和輸出電壓等級均是12V的倍數(shù)；其有規(guī)范化的型號命名規(guī)則。DC/DC變換器在新能源汽車電氣系統(tǒng)中的位置DC/DC變換器一端連接動力電池，另一端連接低壓蓄電池；其一方面將動力電池高壓（200~400V/48V）

轉(zhuǎn)換成低壓對低壓蓄電池進(jìn)行充電，另一方面給整車低壓電氣設(shè)備供電，其作用類似于燃油汽車發(fā)電機(jī)。DC/DC變換器構(gòu)成及工作原理DC/DC變換器由控制芯片、電感線圈、晶閘管、三極管以及不同型號的電容器等構(gòu)成；DC/DC變換器在

工作過程中首先將高電壓進(jìn)行直流變交流的逆變，然后再通過整流將交流電變?yōu)榈蛪褐绷麟?。新能源汽車DC/DC變換器類型DC/DC變換器分非隔離DC/DC變換器和隔離DC/DC變換器，根據(jù)所用功率開關(guān)管數(shù)量又分為單管、雙

管和四管三類；隔離型DC/DC變換器通過變壓器實(shí)現(xiàn)隔離，對新能源汽車的車載安全更加有益。隔離型雙向DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雙向DC/DC變換器一般由雙向DC/AC模塊、高頻變壓器和雙向AC/DC模塊組成，其采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一

般包括半橋、全橋、推挽等，其中半橋結(jié)構(gòu)較常見，全橋結(jié)構(gòu)原理上分析結(jié)構(gòu)較完美。單向與雙向DC/DC變換器的概念單向DC/DC變換器可實(shí)現(xiàn)電流單向流動，雙向DC/DC變換器在單向DC/DC變換器的基礎(chǔ)上改造，通過

不同的控制信號實(shí)現(xiàn)功率的雙向流動。DC/DC變換器產(chǎn)業(yè)鏈DC/DC變換器上游包括控制芯片、電感線圈、電容器和功率半導(dǎo)體等，其中鐵氧體磁芯、Si和SiC等為

上游元件的重要原材料，下游主要應(yīng)用在新能源汽車、地鐵、計(jì)算機(jī)和工業(yè)儀表等領(lǐng)域。02

技術(shù)及發(fā)展趨勢分析新能源汽車DC/DC變換器技術(shù)指標(biāo)新能源汽車DC/DC變換器的技術(shù)指標(biāo)包括功率等級、效率、容積重量功率密度、散熱方式和成本等；其

中效率是非常重要的指標(biāo)，它可決定DC/DC變換器的散熱方式。新能源汽車DC/DC變換器設(shè)計(jì)難點(diǎn)對于安全性要求較高的新能源汽車來說，隔離型DC/DC變換器的設(shè)計(jì)非常重要，設(shè)計(jì)難點(diǎn)包括熱設(shè)計(jì)、

保護(hù)功能設(shè)計(jì)、EMC設(shè)計(jì)、效率及可制造性設(shè)計(jì)等方面。新能源汽車DC/DC變換器的硬件挑戰(zhàn)新能源汽車DC/DC變換器硬件挑戰(zhàn)包括變壓器國內(nèi)供應(yīng)商較少，原材料供應(yīng)不夠穩(wěn)定，MOSFET元件市

場供需緊張，成本較高。新能源汽車DC/DC變換器的未來發(fā)展趨勢新能源汽車DC/DC變換器將向著大功率、雙向、多合一集成、SiC材料、小尺寸的方向快速發(fā)展。SiC材料的應(yīng)用將提升DC/DC變換器的整體性能SiC作為第三代半導(dǎo)體材料，相比Si和GaAs具備高禁帶寬度、高熱導(dǎo)率、高擊穿場強(qiáng)等優(yōu)勢；SiC在新能

源汽車DC/DC變換器上的應(yīng)用將提升該器件的整體性能，包括降低損耗、縮小體積和提升開關(guān)頻率等。03

在新能源汽車上的應(yīng)用新能源汽車DC/DC變換器的常用類型新能源汽車DC/DC變換器有降壓型變換器、穩(wěn)壓型變換器和升壓型變換器；降壓變換器幾乎所有新能源

汽車都會應(yīng)用，穩(wěn)壓器主要用在Start-Stop系統(tǒng)，升壓器個別整車企業(yè)會應(yīng)用，主要集成在逆變器里。降壓型DC/DC變換器在新能源汽車中的功能降壓型DC/DC變換器將動力電池輸出的高壓電轉(zhuǎn)換成低壓電，給低壓電氣設(shè)備供電，同時給低壓蓄電池

充電；當(dāng)車輛啟動時，低壓蓄電池為低壓電氣設(shè)備供電，當(dāng)行駛時，DC/DC變換器為低壓電氣設(shè)備供電。DC/DC變換器在純電動汽車中的應(yīng)用純電動汽車中的DC/DC變換器應(yīng)用主要包括對低壓蓄電池充電，低壓電氣設(shè)備供電，減速或制動時的能量

回收及提供驅(qū)動電機(jī)所需要電壓等。雙向DC/DC變換器在混合動力汽車中的應(yīng)用當(dāng)混合動力汽車啟動/極低車速時，DC/DC變換器將動力電池電壓轉(zhuǎn)換成電動機(jī)所需要的電壓驅(qū)動電動機(jī)；

當(dāng)正常行駛時，DC/DC變換器可將發(fā)動機(jī)發(fā)出的電能通過電壓轉(zhuǎn)換輸入給動力電池，完成充電過程。當(dāng)混合動力汽車爬坡/加速時，DC/DC變換器將動力電池電壓轉(zhuǎn)換成電動機(jī)所需要的電壓驅(qū)動電動機(jī)；當(dāng)制

動/減速時，DC/DC變換器完成能量回收過程；當(dāng)停車且動力電池電量不合理時，完成動力電池充電過程。雙向DC/DC變換器在新能源汽車復(fù)合電源中的應(yīng)用雙向DC/DC變換器與超級電容串聯(lián)，車輛加速時，DC/DC變換器將超級電容提供的額外大電流傳遞給逆變

器，減速制動時，DC/DC變換器將電機(jī)回饋的能量傳遞給超級電容，使能量儲存在超級電容中。Backup:

雙向DC/DC變換器在新能源汽車復(fù)合電源中的連接方式雙向DC/DC變換器在新能源汽車復(fù)合電源系統(tǒng)中存在三種連接方式，其中，與超級電容串聯(lián)再與動力電池并聯(lián)的連接方式較適合新能源汽車輔助儲能系統(tǒng)。04

國內(nèi)典型企業(yè)及產(chǎn)品新能源汽車DC/DC變換器國內(nèi)典型企業(yè)——鐵城科技鐵城科技專注于新能源汽車領(lǐng)域的電動汽車DC/DC變換器及車載充電機(jī)等重要零部件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷

售和服務(wù)，是車載電源解決專家；鐵城科技的DC/DC變換器最優(yōu)產(chǎn)品功率輸出2kW，輸入電壓范圍144~540V，效率在95%以上，長寬高

尺寸為320mm*245mm*70mm；DC/DC+OBC二合一產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)功率輸出1.5kW+6.6kW；鐵城科技DC/DC+OBC+PDU三合一集成最優(yōu)產(chǎn)品輸出功率1.5kW（DC/DC）+6.6kW（OBC），輸入

電壓范圍144~540V，滿載效率DC/DC為95%以上，OBC為93%以上，長寬高尺寸為

260mm*244mm*95mm。新能源汽車DC/DC變換器國內(nèi)典型企業(yè)——英威騰英威騰專注于工業(yè)自動化和能源電力兩大領(lǐng)域，新能源汽車領(lǐng)域產(chǎn)品包括電機(jī)控制器、DC/DC變換器等，

應(yīng)用于新能源客車、乘用車和物流車等領(lǐng)域；DC/DC變換器自然冷卻方式的產(chǎn)品輸出功率最高實(shí)現(xiàn)2kW；英威騰DC/DC變換器風(fēng)冷型輸出功率最高實(shí)現(xiàn)3kW，水冷型最高實(shí)現(xiàn)2.5kW；已推出DC/DC變換器、

高壓電盒和OBC的多合一集成方案，輸出功率DC/DC最高可實(shí)現(xiàn)1.5kW，OBC最高可實(shí)現(xiàn)6.6kW。新能源汽車DC/DC變換器國內(nèi)典型企業(yè)——欣銳科技欣銳科技主要技術(shù)集中在DC/DC變換器和車載充電機(jī)，DC/DC變換器核心優(yōu)勢包括轉(zhuǎn)換效率96%以上、

單向/雙向轉(zhuǎn)換等，主要合作伙伴包括北汽新能源、江淮汽車、長安汽車等；欣銳科技DC/DC變換器產(chǎn)品輸入電壓范圍30~800V，輸出12V/24V/48V，功率范圍為0.8~6kW，轉(zhuǎn)換

效率可達(dá)96%以上；已推出DC/DC+OBC集成方案。新能源汽車DC/DC變換器國內(nèi)典型企業(yè)——合肥華耀合肥華耀成立于1992年，專注于電源類產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)和銷售，目前已成功開發(fā)了車載DC/DC變換器、

車載充電機(jī)、LED車載顯示屏等，

并獲取相關(guān)專利授權(quán)20項(xiàng)。合肥華耀車載DC/DC變換器最優(yōu)產(chǎn)品輸出功率3kW，寬輸入電壓200~720V，轉(zhuǎn)