報告製作人：華泰**
以下是原始報告的摘錄。
車載電源：“三電系統”的重要能源樞紐。
車載電源：新能源汽車能量轉換的重要部件。
車載電源是新能源汽車“電控總成”中的關鍵電氣部件。 車載電源一般是指以二合一（OBC、DC DC整合）和三合一（OBC、DC DC和高壓配電箱（PDU）集成為代表的車載充電器（OBC）、車載直流直流轉換器和車載電源整合產品，又稱“小型三電”。 與傳統燃油汽車相比，新能源汽車的核心在於“三電系統”（電池總成、電機總成和電控總成）。 電池組件主要包括電池和電池管理系統（BMS）; 電機總成主要包括電機、電機控制器等; 電控元件包括OBC、車載直流直流轉換器、電動空調、PTC、PDU等高壓元器件，其中OBC和車載直流直流轉換器是主要元器件。
“小三電”是連線新能源汽車三種不同電壓，為“三電系統”提供配套動力的能源樞紐，其失效將間接導致汽車無法啟動。 車載電源有助於完成從汽車外部到內部部件的電能傳輸。
從能量輸入開始，OBC的一端連線到新能源汽車的充電口，當充電樁為新能源汽車充電時，OBC將民用單相交流電（220V）或工業三相交流電（380V）的外部輸入轉換為動力電池可以使用的直流電壓，並充電到動力電池中。 車載直流直流轉換器將動力電池的高壓直流輸出轉換為12V、24V、48V等低壓直流電，為低壓車載電器或儀錶盤、車燈、電轉向等裝置供電。
車載充電器 （OBC）：從外部輸入到直流的交流電源，為動力電池充電。
車載充電器 （OBC） 是一種電池充電裝置，可將交流電的外部輸入轉換為直流電並將其輸出到電池。 OBC用於可以通過充電充電的新能源汽車，其輸出電壓與車載電池的充電要求一致，OBC由BMS和VCU控制，可以動態調節充電電流和電壓引數，並在充電過程中提供多種保護措施。 除了給電池充電外，雙向OBC還可以將動力電池的直流電反轉為交流電，並將其傳輸到地面電氣裝置或電網。
OBC一般採用兩級架構，電路拓撲設計影響功率密度。 根據連線方式，OBC可分為導電充電器和感應充電器。 導電型是指將電能充電線束帶入動力電池，電感式採用電磁轉換將電能無線傳輸。 目前以導電為主，感應式用於小範圍公交車等公共充電領域。 導電OBC主要分為單級和兩級，目前的兩級型是主流架構，即由兩級結構組成，前級交流直流校正模組用於功率因數校正（APFC），可以減少交流電轉換為直流電的過程中的功率損耗; 后級DC直流轉換器模組用於隔離和調節電壓，以適應牽引電池系統。 OBC的功率密度受各級拓撲結構設計的影響，拓撲結構是指不同型別的功率器件、電磁元件等在電路中的連線方式。
OBC主要由APFC電路、電源電路、控制電路等組成。 APFC電路對交流輸入電流進行功率校正。 電源電路主要由半導體器件、磁性器件和開關介面器件組成。 控制電路是與電源管理通訊、控制電源轉換輸出、執行各種保護和報警的裝置。 其中，整流橋負責完成交流電和直流電的轉換，一般由多個二極體或電晶體組成，二極體和電晶體等功率半導體是交流和直流轉換的核心器件。
車載直流直流轉換器：將動力電池的高壓功率輸出轉換為低壓，為低壓元件供電。
汽車直流直流轉換器是將高壓動力電池與車載低壓系統連線起來，為低壓電器供電的裝置。
純電動汽車包括動力電池和低壓電池兩種電池，動力電池是純電動汽車的核心驅動力，由外部電源充電，可以儲存部分制動能量; 燈、空調、音響等低壓電氣裝置不能直接從高壓動力電池中獲取電力，而是從低壓電池中獲取電力，或者通過車載直流直流轉換器從高壓動力電池中獲取能量，低壓蓄電池中儲存的能量也是通過車載直流直流變換器從高壓動力電池中獲取的。
板載直流直流轉換器通過開關調節電壓。 汽車直流直流轉換器通常由開關、電感器和電容器等電子元件組成。 DC DC 轉換器通過開啟和關閉開關來調節輸出電壓來控制輸入電壓的占空比。 當高壓電池系統輸出的直流電壓通過直流直流轉換器時，開關會周期性地導通和關斷，允許電感器和電容器在開關的控制下將電壓轉換為所需的電壓水平，並在輸出埠輸出穩定的電壓。
汽車直流直流轉換器主要是隔離式轉換器。 DC DC轉換器根據輸入端子和輸出端子是否存在電流隔離，可分為隔離式轉換器和非隔離式轉換器。 隔離變換器分為移相全橋（FSFB）變換器、LLC諧振變換器等，通過改變變壓器的匝數比，輸出電壓可動態調節，安全係數高。 非隔離型別中沒有隔離元件。 目前，汽車直流直流轉換器主要是隔離式變換器，FSFB應用廣泛。
板載電源整合產品：以OBC、DC DC為核心的整合產品。
由於節省空間、簡化布局、提高效率、降低成本等優點，車載電源整合產品逐漸成為主流產品。 車載電源整合產品是指通過共享電路和結構件整合OBC、車載直流直流轉換器、PDU等多個元件的車載電源系統產品。 根據中國工商產業研究院的資料，2021年，我國車載電源整合產品佔比50%，OBC佔357%，直流直流轉換器佔143%。
轉換效率、功率密度、可靠性等是主要效能指標。
車載電源的生產過程包括表面貼裝（SMT）、插入式（DIP）、組裝、測試四個環節。 根據富特科技的招股說明書，雖然不同車載電源產品在產品形態、整合方案、技術質量標準等方面存在差異，但在原材料、研發技術和設計方案方面存在相似之處，因此工藝流程基本相似，主要包括：1）SMT工段：包括自動登板、雷射雕刻、 錫膏印刷及檢測、貼片、回流焊、自動光學檢測等工序;2）浸漬段：包括波峰焊、電路測試、功能測試、保形漆噴塗、點膠等工序;3）裝配工段：包括裝配、功能初試等工序;4）試驗段：包括功能最終試驗、老化試驗、氣密性試驗、包裝等工序。
車載電源的效能指標包括轉換效率、功率密度、可靠性等。 1）轉換效率：輸出功率與輸入功率之比。OBC 和 DC DC 轉換器的轉換效率分別代表電動汽車電池充電和電壓轉換過程中的能耗水平。 轉換效率越高，能量損失越低。 提高轉換效率的方法主要包括功率半導體等關鍵元器件的更新迭代，以及電路拓撲設計的優化。 根據《GB T 40432-2021 電動汽車用導電車載充電器》標準，轉換效率分為%94%和94%三個等級。
目前，行業龍頭企業可達96%，而根據富特科技的招股說明書，其OBC最高轉換效率可達96%。
2）功率密度：車載電源額定功率與體積或重量之比。功率密度越高，功率轉換效率越高，材料成本越低。 根據富特科技招股書，其車載高壓電源系統的功率密度可達32kw l，在行業內處於較高水平。 功率密度主要是通過增加功率和減小尺寸或重量來增加的。 在功率方面，可以通過提高功率、轉換效率來實現，對於OBC，A00級以上乘用車的輸出功率測量為33kw（輸入220VAC 16A，輸出200V-400VDC 10A。6KW（輸入220VAC 32A，輸出200V-400VDC 20A）是主要的。 6.6kw 代表容量為 66kwh 的電池，充滿電需要 10 小時。
根據狄龍電源的官方微觀，輸出功率大於5kW的OBC佔據了很大的市場份額。 對於直流直流轉換器，乘用車使用的功率一般為05-2kw。在體積或重量方面，這主要是通過整合來實現的。
3）可靠性：包括抗振、耐高低溫、耐腐蝕、電磁相容性、使用壽命等要求，降低故障率。對於直流直流轉換器來說，它們的使用頻率和工作時間比OBC長，對可靠性的要求更高，而且由於大功率負載開關時低壓母線上的負載電流會產生很大的階躍，因此DC直流轉換器需要快速動態響應，對於輕負載和滿載開關，一般要求其響應時間達到10ms以內。
車載電源行業的壁壘在於資質、技術和人才、規模等。 1）資格壁壘：主機廠將對供應商進行嚴格的資格認證，認證周期長且難度大。2）滿足客戶定製需求的技術和人才壁壘：主機廠對車載電源產品的功率密度、轉換效率等核心指標要求非常高，還需要與車內其他零部件相容，需要企業進行長期的技術迭代。車載電源是一種跨學科、綜合性的產品，交叉整合了電力電子、自動控制、現代計算機等技術，對技術人員的要求較高，具有人才壁壘，如高頻大功率開關電源技術、車載電磁相容技術、可靠性設計技術等都比較困難。 在高壓和整合化的行業趨勢下，汽車電源製造商需要不斷迭代公升級產品，技術壁壘將在此過程中不斷積累。 3）規模壁壘：規模化生產有利於降低成本，提高企業盈利能力。
技術趨勢：整合雙向充電高壓新材料應用。
車載電源的技術趨勢包括整合化、雙向充電、高壓、第三代半導體應用，高效開發需求明確。
整合：從物理整合向系統整合演進。
車載電源一體化滿足新能源汽車輕量化需求，在產品生產、整車製造、售後維修、整車效能等方面具有明顯的技術優勢。 1）通過共用部分電路、共用控制晶元等方式，可以節省材料，減小體積和重量，降低成本;2）在產品開發方面，整合可以避免重複軟體開發，有利於在統一的軟體架構下進行開發，可以提高效率;3）在整車生產方面，整合化減少了零部件數量，有利於降低生產管理難度，提高生產效率和整車效能;4）在售後服務方面，一體化減少了零部件數量，可以減輕售後服務的壓力;5）從消費者的角度來看，整合有利於優化空間布局，提公升乘坐體驗和儲存容量。
目前，車載電源的整合方式主要包括物理整合和磁整合。 與獨立產品相比，整合產品需要保留每個部件的原始功能，同時減小尺寸和成本。 物理整合共用外殼和濾波電路，但整體結構仍然很大。 除了物理整合外，磁整合還可以通過從拓撲層面改變磁網路結構來實現電整合，從而減少電路磁性元件的數量。
磁整合技術是指將轉換器中的兩個或多個離散磁部件，如電感器、變壓器等，纏繞在一對磁芯上，利用單個磁性元件實現多種磁性元件功能的整合。 磁整合技術磁性元件是車載電源中重要的功能元件，具有儲能轉換、濾波、電氣隔離等功能，影響功率輸出和輸出紋波的動態效能。 其重量為轉換器總重量的30-40%，佔體積的20-30%。 磁整合技術的應用可以有效減少磁性部件的體積和重量，減少磁性部件的損耗，提高電源的功率密度、效率和輸出質量。
利用電氣原理的容納和共享特性，進一步整合了電源元件和軟體，並且整合範圍不斷擴大。
除了最常見的二合一。
一是三合一，一些企業進行了進一步的迭代，形成了由大三電（驅動電機、電控、減速機）+小型三合一一體化，再與BMS、車控等整合形成“七合一”、“八合一”、“十合一”等產品的“六合一”產品，整合範圍不斷擴大。 2023年4月，華為推出10合1超融合A級車載功率域模組，通過晶元融合、功率融合、功能融合、域控融合，減少40%的BOM數量和60%的晶元數量。
雙向充電：雙向OBC支援V2X功能。
雙向OBC可以滿足新能源汽車雙向充放電的需求。 傳統的OBC只能給動力電池充電，不能實現外接供電。 雙向OBC功能包括V2L（車輛到負載）、V2V（車輛到車輛）、V2G（車輛到電網）等。 一方面，OBC作為移動電源和應急電源，為其他負載或其他新能源汽車供電，使新能源汽車具有移動分布式儲能裝置的功能。 另一方面，可以實現新能源汽車與電網之間的能量互動，在用電量低時以較低的電價充儲電，在用電高峰期向電網售電，賺取價差收益，助力調峰填谷。
隨著程式化文件的引入，V2G可能會加速其發展。 2024年1月4日，國家等四部門印發《關於加強新能源汽車與電網融合互動的實施意見》，提出到2025年，我國車網互動技術標準體系初步完成; 到2030年，我國車網互動技術標準體系基本完成，市場機制更加完善，車網互動大規模應用，智慧型有序充電得到全面推廣，新能源汽車成為電化學儲能系統的重要組成部分，力爭為電力系統提供數千千瓦的雙向靈活調節能力。 目前，V2G在技術上是可以實現的，但商業模式尚不明確。
高壓：800V快充的趨勢帶來了電力系統公升級的需求。
在高壓架構下，OBC向11kW、22kW等大功率方向發展。 在高壓趨勢下，OBC將遵循33kw、6.6kW低功耗單相系統正朝著11kW和22kW的方向發展，可以滿足800V等更高架構的充電需求。 在 OBC 的 pre-PFC 模組中，輸入電流從單相 220V AC 變為三相 380V AC，功率為 11kW、22kW。 在后級直流轉換模組中，800V架構中的MOSFET耐壓從400V增加到1200V，從650V或750V增加到1200V。
新能源汽車的充電方式包括交流慢充和直流快充，對應直流樁和交流樁，通過電源轉換模組（AC DC）轉換為可以給電池充電的交流電; 交流電堆是通過OBC為電池充電的兩相電和三相電。 因此，您只需要在使用交流充電（慢速充電）時使用OBC。
在中短期內，直流快速充電對OBC使用的影響有限。 考慮到1）目前充電樁存量以交流樁為主（佔比80-90%），快充基礎設施建設和使用者習慣轉變需要時間;2）根據中國汽車工程師學會的《節能與新能源汽車技術路線圖2》。0“，構建慢充、快充（換電）網路部署全覆蓋的立體充電體系，滿足不同充電需求，計畫到2025年、2030年、2035年達到1300萬7000萬終端超過5億個，公共快充埠數量已達到80128146萬個終端。 這意味著未來交流慢充和直流快充將同步發展，交流慢充仍將因其成本低等優勢而成為主流; 3）雙向OBC帶來V2G等功能，重建或增加額外的OBC會增加成本。我們希望在不久的將來繼續與車輛進行OBC。
從長遠來看，直流快充的普及可能會對OBC產生一定的替代作用。 1）隨著高壓快充直流樁的全面推出，交流充電需求減少;2）提高了高壓架構下對OBC可靠性的要求，同時OBC故障率高，維護成本高。目前，一些汽車製造商已經開始嘗試“OBC de-OBC”。 2021年，蔚來首次在ET7車型上取消了交流充電口，後續新車型也採用了這種設計。 2023 年 10 月推出的 Jiyue 01 也取消了交流充電埠。 此外，對於家用交流充電樁，也可以將OBC從車輛上拆下並重新安置到充電樁內部; Hillcrest Canada 推出了一種高效逆變器解決方案，無需 OBC 即可實現交流慢速充電和外部放電。 總體而言，未來的計畫尚不清楚。
直流快速充電可能會增加直流直流的價值和使用。 一方面，在800V高壓體系下，對耐壓（需要有寬輸入和寬輸出能力）和絕緣的可靠性設計要求更高，產品公升級會帶來價值的提公升。 另一方面，DC DC 中單車的使用可能會增加。 據聯電子官方微信顯示，目前常見的800V高壓架構公升級方案有五種，第一種方案（全車載元件為800V，電驅動公升壓為400V直流樁）具有綜合優勢，短期內有望快速推廣。 此外，方案2（所有車載元件均為800V，增加直流直流，相容400V直流樁）和方案4（僅直流快充相關元件為800V，其餘元件保持在400V，並增加直流直流）都需要增加乙個直流直流，即自行車的價值將增加約1000元， 而這兩種方案，未來也有可能推廣。
新材料應用：引進第三代半導體材料，降低成本，提高效率。
功率半導體的主要功能是實現電力裝置的功率轉換和電路控制，對車載電源的效能有重要影響。 功率半導體主要包括分立器件和積體電路（IC），分立器件主要是功率器件，包括電晶體（IGBT、MOSFET等）、二極體、電晶體、閘流體等; IC包括模擬IC、邏輯IC等。
功率器件有時被稱為“功率半導體”。 功率半導體的技術壁壘很高，以普通功率器件IGBT為例，由於開關頻率高，對其可靠性的要求通常很高; 在保證可靠性的前提下，還需要盡可能降低導通損耗和開關損耗，以提高功率密度，這對公司的技術水平提出了更高的要求。
從功率半導體材料來看，碳化矽在汽車電源中取代傳統矽基已成為必然趨勢，一些公司已將其用於OBC和DC DC。 第三代半導體材料是指碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZNO）、金剛石、氮化鋁（ALN）等寬頻隙半導體材料，一般帶隙寬度（EG）為>23ev。
不同代半導體之間的關係不是技術上的替代，而是由於材料不同，應用場景不同。 第三代半導體材料具有高功率特性、高效率低損耗特性、高頻特性等優點，更適合製作高溫、高頻、高功率、抗輻射器件，因此廣泛應用於光電器件、電力電子器件等領域。 其中，SiC是最成熟的第三代半導體材料，其次是GaN，而ZNO、金剛石、ALN等材料的相關研究仍處於起步階段。 從應用方面來看，比亞迪、特斯拉、豐田、吉利、上海大眾等車企已經開始在OBC、DC DC中使用SiC MOSFET。
根據Wolfspeed官網披露的資料，SIC系統的成本比SI系統低近20%。 SI系統成本較高，主要是由於DC DC模組中的柵極驅動器和磁性元件數量相對較多。 儘管基於 SIC 的分立式功率器件比單個基於 SI 的二極體和功率電晶體更昂貴; 但是，當在系統中使用時，SiC器件的效能可以減少所需的元件數量，從而降低電路元件的成本，以滿足支援各種功率器件功能的要求。 除了節省成本外，SIC系統在3kW L的功率密度下實現了97%的峰值系統效率，而使用SI的OBC在功率密度僅為2kWl時達到了95%，系統效率的提高意味著消費者平均每年可節省40美元的能源。
市場空間：2027年全球市場規模將達到593億元。
直接材料成本佔比高，OBC價值逐年遞減。
直接材料成本佔比很高，功率半導體是最大的材料成本。 直接材料佔汽車電源產品成本的80-90%。 根據公司招股書，2022年，直接材料在Wemax和富特科技主營業務成本中的佔比將分別為。 30%。車載電源行業的上游主要是電力電子元器件行業，包括功率半導體、結構件、電阻件、磁性元件等，其中功率半導體是直接材料成本最大的，佔比約20%。
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