目前，SiC單管器件已經比較貼近人們，一體式電機驅動控制器也逐漸具有商業價值，如OBC、DCDC等對晶圓面積要求不高的場景已經逐步批量投放到車上，磁性元件又會提出哪些新的要求呢？有哪些技術難點？磁性元件公司準備好了嗎？
2024年11月24日，2023（第三屆）中國電子熱點解決方案創新峰會（以下簡稱“電子峰會”）落下帷幕。
以“聚焦新能源，蓄勢新篇章”為主題，眾多行業領袖圍繞800V高壓增壓&光儲逆變器技術創新論壇、鋰電池BMS技術創新論壇、數字電源&5G基站電源技術創新論壇三大熱點話題，開展前沿技術分享。高效能800V碳化矽逆變器的發展》，相關主題演講和訪談，共同**電機驅動控制器的未來發展趨勢和對磁性元件的要求。
首先，我們來簡單看一下易拉特電源提到的兩款一體式電機驅動控制器
產品1：雙變頻一體機電機驅動控制器。
電機驅動、直流充電、交流充電三合一電機驅動控制器採用雙逆變+開繞電機，在現有400V核心部件條件下，實現800V高壓電源輸出和大功率高壓快充，並具有雙向OBC，可靠性高，成本低。
雙變頻一體機驅動控制器，**億倍率功率。
這種三合一電機驅動控制器的設計思路是通過兩個400V電池組為兩個逆變器供電，驅動開繞組電機，而雙逆變器帶來的好處是，可以在沒有SiC器件的情況下構建乙個800V的系統，使用普通的650V 700V IGBT模組，在現有系統中進行微小的改動即可實現800V高壓功率輸出和大功率高壓快充， 同時摒棄了傳統的隔離式OBC，採用交流換電埠，減少了元件使用量和產品體積，從而節省了整體系統成本。
目前，SiC器件，尤其是SiC模組的成本較高，而這種三合一電機驅動控制器設計方案的另乙個特點是利用電機繞組（電感）和兩個配備等效公升壓電路的逆變器，實現串聯電池的800V充電，不像市場上大多數解決方案增加額外的公升壓電路， 實現低成本、更簡化結構的800V相容400V方案。如果不需要V2G，單向OBC可以用二極體代替IGBT功率模組，成本將進一步降低。
沒錯，它實際上使用了與比亞迪的驅動多路復用公升壓充電相同的公式。
產品二：深度整合的四合一電機驅動控制器。
MCU、OBC、DCDC和PDU四合一電機驅動控制器實現了四個功能單元的深度整合，具有高功率密度、高效率、高可靠性和超低成本等特點。
四合一電機驅動控制器，**億倍率功率。
與目前市面上的四合一電機驅動控制器僅從MCU、OBC、DCDC和PDU四大功能進行物理整合不同，Erate Power針對這四個功能模組進行了通用的板卡設計，從電路和拓撲層面實現電源的整合。
四合一電機驅動控制器系統框圖，**億倍率功率。
筆者認為，這應該是這款電機驅動控制器產品最鮮明的特點。 如果按整合度劃分，電機驅動控制器的系統整合可分為自主產品、元件級整合、控制級整合、功率級整合四個階段。
二是控制級系統整合的第三階段。 功率級整合的第四階段是在拓撲電路層面復用部分功率器件和磁性元件，技術難度大，行業內擁有功率級整合技術和產業化的廠商較少。
四合一電機驅動控制器OBC技術解決方案。
與傳統方案相比，該電機驅動控制器的OBC不同之處在於將原有的MCU（控制器）、OBC、DCDC和PDU控制板整合在一塊板上，並整合了電源和電路拓撲結構。 優點是可以大大節省元器件的使用，最簡單的例子是可以省去每個輸出埠的濾波器，但挑戰在於，當PCB布局需要考慮不同的元器件時，不同的功能需要不同的工作模式和狀態，並且需要保證它們放在一起而不相互干擾， 這需要很高的設計能力。
據億瑞特電源產品副總裁唐志介紹，“這款電機驅動控制器產品在設計之初就開始分析這些元件的電路拓撲和控制，哪些東西可以整合，哪些東西可以儲存，我們將這四個元件分解重新整合，從拓撲到控制再到整個電機驅動控制器產品進行重新設計， 並最終實現產品體積減少2 3，重量減輕50%以上，成本也大大降低，最高效率達98%以上。”
此外，所有四個元件共享相同的 DSP（僅傳統 OBC 就需要兩個 DSP），而 OBC 使用全 SIC 解決方案（SiC 單管器件）。
四合一電機驅動控制器DCDC技術解決方案，**億倍率功率。
DCDC的兩級技術方案目前似乎很少被廠家使用據唐志介紹，易拉特電力是第乙個吃螃蟹的人，好處是顯而易見的。 DCDC的主要設計挑戰之一是如何使效率更高，尺寸更小，因為DCDC電壓低（14 V），輸出電流大，1例如，5kW DCDC的輸出電流已經達到100A，應考慮20%的過載能力，即超過130A，而一些乘用車的DCDC功率已經達到4-5kW，輸出電流為幾百A。
這種兩級拓撲結構實現了DCDC從高壓到低壓，優點是調壓在降壓電路的第一級，第二級不穩壓，降壓電路的輸出是第二級的輸入，輸入輸出基本穩定，SiC器件可以使降壓電路的電壓和頻率提高， 效率也更高，很容易解決電感的體積問題。
四合一電機驅動控制器相關技術指標，**億倍率功率。
整體來看，這款電機驅動控制器產品的變壓器體積較小，只有2個同步整流管（60V以下）+1個防反轉MOS，實現了PCB同頻輸出，比傳統的全橋方案更小，可靠性更高，整個DCDC的電路拓撲優化相對簡單。 唐志還透露了這款電機驅動控制器產品的實測效果，“從我們的測試結果來看，二次側管的壓力非常小，可靠性有了很大的提高。 ”
從以上兩款電機驅動控制器產品，以及小鵬汽車電力電子總監陳浩的演講和相關訪談中，我們認為有幾個趨勢值得磁性元件企業關注：
趨勢一：一體機正逐步進入功率級整合。
從電機驅動控制器技術的發展趨勢來看，一體化電氣系統已成為行業發展的共識，系統效能和成本控制成為不同整合方案考慮的核心因素。
如果從電機驅動控制器的體積來看，其實現在的磁性元件企業已經做得很好了，也能滿足整車廠的要求，比如陳浩就提到，現在的OBC和DCDC二合一基本已經做成了標準件， 在SiC器件不受歡迎的前提下，音量可以控制在26 -2.7 公升，重量可達 6 公斤。
但是，從電機驅動控制器的成本來看，未來勢必會進一步優化。 如上所述，能夠實現功率級整合的廠商相對較少，但畢竟還是有這種能力的廠商，我們有理由相信，隨著未來成本壓力的增加，將會有更多的系統廠商和主機廠被迫集成功率級。 比如今年3月，就有整車廠降價高達9萬元，年底降價就由比亞迪發起。
進入功率級整合，對於磁性元件企業來說，存在著很多挑戰：復用部分電路，磁性元件需要整合更多的功能，需要應對更複雜的工況，雖然單個產品的價值會更高，但這對磁性元件企業來說是乙個更大的挑戰，更考驗磁性元件企業的設計能力， 比如比亞迪的油電混合主傳動用在公升壓電感器上，一度難倒了不少磁性元件企業。
尤其是未來，當新能源汽車變得更加智慧型化，擁有更高階別的自動駕駛時，將會增加更多的功能。
趨勢二：SiC器件單管將率先在小型三電系統中普及。
從產品角度來看，SiC單管將率先在小型三電系統的OBC、DCDC等場景中普及。 唐志在致辭中提到，“雖然目前33 kW OBC 很少使用 SiC 器件，大家認為 66kW具有經濟價值，但是我們發現，在使用SiC器件後，改變拓撲結構，充分利用SiC器件的高耐壓水平，可以節省很多元器件，比如後期放棄傳統的LLC電路（上面提到的四合一電機驅動控制器），改用諧振電路， 由於使用了SiC器件，頻率可以做得非常高，變壓器體積很小，整個諧振電路的效率也更高。3.將 SiC 器件用於 3 kW OBC 後，降低了整體成本，可以更好地優化 OBC 的體積、重量和成本。 唐志還表示，“這種SiC單管器件，國內廠家已經實現了批量供貨，而且已經比較貼近了老百姓。 我們測試了幾家國內一流商家，都還不錯，基本和國外處於同一水平。 ”
小鵬汽車電力電子總監陳浩也表示，“目前，在一些不需要那麼多晶圓面積的零部件，比如OBC，國內已經出現了很多SIC器件批量生產的案例，主驅逆變器也已經部分量產應用，但並不多。 小鵬汽車於2024年推出首款搭載SIC解決方案的800V車型G9,2024年陸續推出G6、X9等車型，上汽、吉利等其他車企也紛紛推出800V車型。 ”
SiC器件的應用在高頻損耗方面對磁性元件的影響最大。 唐志沒有提到採用SiC器件的一體式電機驅動控制器的工作頻率，但是我們從採訪陳浩的過程中了解到，目前行業內一般頻率大致分為幾個段，OBC前端的PFC一般為60-80kHz，OBC的頻率一般為150-200kHz變頻， 而行業能做到的最高頻率是500-700kHz，但目前國內能達到這個頻率的廠商很少。
500 kHz已進入高頻範圍，殘餘損耗將急劇增加，這將極大地影響磁性元件的應用。
國內磁性材料權威專家、磁性技術專業委員會副主任委員車勝雷教授、浙江工業大學車勝雷教授表示，損耗隨頻率的增加而增加，但不是成正比關係，特別是在高頻（如超過500kHz）時，基本上是2倍以上甚至3倍以上的函式， 頻率越高，曲線越陡峭，也就是說，頻率增加引起的損耗增加越嚴重。
但是，高頻是收入最好、價效比最高的方向。
目前，越來越多的企業開始加大力度開發更高頻率的磁性材料，陳浩還特別提到，本次峰會已經看到，適用於500-700 kHz甚至1 MHz以上頻率的不同磁性材料。 此外，除了使用更高頻率的磁鐵外，線圈的選擇和設計，如利茲線圈，也至關重要。
越來越多的企業也意識到線圈的重要性，並開始推出一種新的產品解決方案——纏膜方線（即在利茲線生產工藝中增加另一種壓制工藝，將其壓成扁線）。 本次峰會期間，華盈優霸、達潤科技、凱聯、萬寶等線材企業紛紛展出覆膜方線產品。
趨勢3：零部件製造商更有可能與OEM進行對話。
從第一條鏈來看，與傳統汽車鏈相比，零部件製造商與主機廠直接對話的概率更大。 英飛凌汽車業務部總裁Peter Schiefer在最近的一次採訪中表示，OEM與半導體製造商之間的直接談判和長期合同數量有所增加。
一方面，由於目前SiC器件產能供不應求，為了保證首鏈的穩定性，不少車企開始直接跳過Tier 1，與零部件企業簽訂長期供貨協議。 陳浩這樣向我們描述：“目前，英飛凌、安森美、意法半導體、羅姆等國際主流廠商的SiC市場銷量非常火爆，產能基本訂到2024年。 除了與國際製造商簽訂具有約束力的協議外，我們還在積極尋找國內SIC。 ”
另一方面，更深層次的原因是，新能源汽車打破了傳統燃油車的鏈條，重塑了傳統燃油車鏈條，“我都要他們”的現象似乎越來越明顯。 以電機驅動控制器為例，僅比亞迪（Fodi Power）和特斯拉就佔據了近40%的市場份額，許多造車新勢力也留下了自己的發展空間。
2024年1-8月電機驅動控制器裝機量，資料**：NE時代。
結語。 無論是更高層次的電源整合、SiC的應用，還是與整車廠商的直接對話，其實核心在於磁性元件企業深度合作的研發設計配套能力。
未來，隨著新能源汽車滲透率的提高，對磁性元件的需求也會更大，隨著新能源汽車功能的複雜化和自動駕駛的公升級，未來單個磁性元件的價值會更高。
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