電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）OBC即車載充電器，是將交流充電口輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電的部件，只要車上有交流充電口，就需要配備OBC。隨著新能源汽車的發(fā)展，無論是純電車型，還是插電混動(dòng)車型，單車電池組的容量正在變得越來越大，甚至已經(jīng)有增程車上搭載了高達(dá)60kWh的電池組。

越來越大的電池組，也讓過去3.3kW的交流充電功率捉襟見肘，為了提高交流充電效率，以及更強(qiáng)的外放電能力，更高功率的OBC以及DC-DC也被提上日程，整體市場(chǎng)正在往20kW以上發(fā)展。但在功率增大的同時(shí)，還需要OBC提高功率密度，以在車內(nèi)有限的空間內(nèi)能夠靈活布置。因此GaN功率器件受到OBC供應(yīng)商的廣泛關(guān)注。

近期納微半導(dǎo)體透露，與吉利集團(tuán)旗下威睿公司進(jìn)行了全球首個(gè)GaN OBC方案的預(yù)研，未來還可以期待雙向GaN在單級(jí)拓?fù)浜腿娖街黩?qū)模塊的系統(tǒng)性能和成本優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，長安汽車在2月舉行的智能化戰(zhàn)略發(fā)布會(huì)上，宣布長安啟源E07搭載基于GaN的OBC，其中就采用了納微半導(dǎo)體的GaN功率IC。

全球首發(fā)量產(chǎn)上車的GaN OBC？

長安汽車此前在發(fā)布會(huì)上重點(diǎn)介紹了啟源E07搭載的全球首發(fā)GaN OBC，官方數(shù)據(jù)顯示，該OBC體積功率密度達(dá)到6kW/L，充電效率和供電效率高達(dá)96%，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均為行業(yè)最高（截至2024年10月）。

長安汽車表示，采用GaN OBC后，整車生命周期可累計(jì)為用戶節(jié)省約1563元充電費(fèi)用，增加約10000公里續(xù)航里程。

據(jù)了解，啟源E07上搭載的GaN OBC采用了納微半導(dǎo)體的高功率GaNSafe 功率IC。目前看來，這確實(shí)是全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)搭載GaN OBC的案例了。這也意味著GaN正在加速滲透到電動(dòng)汽車中，隨著首個(gè)大規(guī)模應(yīng)用案例的落地，后續(xù)證明GaN用于車載大功率部件的可靠性后，將會(huì)涌現(xiàn)更多的車型使用GaN OBC。

除了長安之外，目前也已經(jīng)有不少的Tier1 廠商推出GaN OBC產(chǎn)品。

匯川聯(lián)合動(dòng)力：6.6 kW GaN OBC/DC-DC二合一電源

匯川聯(lián)合動(dòng)力在去年11月推出了新一代6.6 kW GaN車載二合一電源產(chǎn)品，這款電源將雙向OBC和DC-DC集成在一個(gè)模塊中，并且外部接口完全兼容現(xiàn)有的分立式產(chǎn)品，無需更改系統(tǒng)架構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)無縫替代升級(jí)。

在采用GaN功率器件后，通過全局效率優(yōu)化設(shè)計(jì)和GaN器件低開關(guān)損耗的優(yōu)勢(shì)，這款電源在370 V至450 V的寬電壓范圍內(nèi)，OBC 滿載效率超過96%；OBC 綜合效率對(duì)比同類產(chǎn)品提升超過2%。

在OBC部分，370 V至450 V電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)滿載效率超96%，適合于V2L/V2V等高頻充放電場(chǎng)景；DC-DC部分輕載工作區(qū)間最高效率可達(dá)97.09%，適合為車內(nèi)電氣設(shè)備供電，降低靜態(tài)用電的能耗。

據(jù)匯川介紹，得益于高充電效率，該電源生命周期內(nèi)預(yù)計(jì)可以為用戶節(jié)省1500元充電費(fèi)用，增加約10000公里的續(xù)航里程。

同時(shí)，通過GaN功率器件的高頻特性與高效能設(shè)計(jì)，該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了整機(jī)功率密度提升30%，達(dá)到4.8 kW/L；整機(jī)重量降低20%，高效適應(yīng)車輛輕量化需求。

具體來說，匯川優(yōu)化了高頻大功率PCB布線技術(shù)，降低高速開關(guān)帶來的干擾和損耗；通過合理設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)回路，減少寄生參數(shù)與串?dāng)_風(fēng)險(xiǎn)；通過級(jí)聯(lián)/并聯(lián)變換器磁性元件整體集成設(shè)計(jì)，系統(tǒng)性優(yōu)化體積與損耗；采用一體型材設(shè)計(jì)的水道結(jié)構(gòu)，增大散熱面積，降低熱阻，同時(shí)減小體積與重量。

在控制策略方面，這款電源采用了PFC變頻調(diào)制技術(shù)、動(dòng)態(tài)母線控制技術(shù)、雙有源變換器調(diào)制技術(shù)等，并進(jìn)一步針對(duì)GaN器件特性進(jìn)行效率優(yōu)化控制，降低整體功率器件的損耗與單管熱應(yīng)力。

陽光電動(dòng)力：單級(jí)拓?fù)洹?.1kW/L，二合一GaN OBC方案

今年1月初，陽光電動(dòng)力推出了一款全新的二合一OBC方案，采用GaN器件以及單級(jí)拓?fù)浼軜?gòu)，實(shí)現(xiàn)了超高功率密度和高充電效率。

OBC一般集成了DC-DC和AC-DC功能，過去主流的OBC是采用PFC+DC/DC兩級(jí)式拓?fù)湓O(shè)計(jì)，因?yàn)樾枰?jīng)過兩個(gè)階段的轉(zhuǎn)換，效率受到限制；其次是在電路上設(shè)計(jì)復(fù)雜，元器件數(shù)量多，導(dǎo)致體積和重量較高，同時(shí)物料成本也難以壓縮。

陽光電動(dòng)力這次推出的二合一OBC方案，采用了創(chuàng)新的單級(jí)拓?fù)浼軜?gòu)，取代了傳統(tǒng)的PFC+DC/DC兩級(jí)式拓?fù)洌瑑H需一次隔離變換，就能實(shí)現(xiàn)交流與直流雙向功率控制，有效精簡系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

OBC額定輸出功率6.6kW，DC-DC額定輸出3kW，全電壓充電效率為96.2%，峰值效率超過98%。為了提高效率，方案中使用了GaN功率器件，在提高轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)提高系統(tǒng)功率密度。同時(shí)在方案中融合AI算法，基于諧振變換電路，進(jìn)行精確數(shù)學(xué)建模，獲得多目標(biāo)多自由度更優(yōu)控制策略，功率器件在全范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，損耗降低，系統(tǒng)效率顯著提升。

內(nèi)部功率器件采用頂部散熱，降低熱阻；功率回路面積大幅縮小，提高系統(tǒng)集成度。相比傳統(tǒng)方案，OBC整機(jī)重量可減輕25%以上，功率密度提升65%，達(dá)6.1kW/L，使其更容易與車輛電氣系統(tǒng)集成，便于整車輕量化設(shè)計(jì)。

另外，通過電路設(shè)計(jì)和更先進(jìn)的控制策略，OBC能夠去除了易受溫度、電壓波動(dòng)等因素影響的母線電解電容，消除器件壽命短板，整體使用壽命得到了顯著提升。

寫在最后：

除了上述產(chǎn)品，其實(shí)還有很多企業(yè)在更早之前就有GaN OBC相關(guān)的預(yù)研，比如聯(lián)合電子在2021年就和安世半導(dǎo)體合作開發(fā)GaN OBC產(chǎn)品，GaN Systems（現(xiàn)已加入英飛凌）也在早前與寶馬合作將GaN引入OBC等應(yīng)用中。過去其實(shí)也有一些廠商不太看好GaN在車端的應(yīng)用，但經(jīng)過幾年的發(fā)展，從預(yù)研到真正有產(chǎn)品量產(chǎn)落地，GaN“上車”的故事看來真的開始進(jìn)入主線了。接下來從OBC到主驅(qū)，或許也是兩三年的事。