新能源汽車磁集成技術(shù)的機(jī)遇與瓶頸

在新能源汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，磁集成技術(shù)作為一項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新，正逐步嶄露頭角，成為推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步的重要驅(qū)動(dòng)力。磁集成技術(shù)，即將多個(gè)磁性元件整合為一體的技術(shù)，在新能源汽車領(lǐng)域蘊(yùn)含著諸多機(jī)遇。

在提升功率密度方面，新能源汽車的主驅(qū)逆變器、DCDC 電源和車載 OBC 等涉及功率變換的功能模塊中，功率磁性元件通常占據(jù)較大體積。通過(guò)磁集成技術(shù)，能夠?qū)⑦@些模塊內(nèi)的變壓器、電感實(shí)現(xiàn)集成，有效減小產(chǎn)品體積，提升功率密度。以車載 OBC 為例，由于其工況為靜止?fàn)顟B(tài)，可靠性要求相對(duì)較低，使得磁集成技術(shù)在這一領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如，華為 DriveONE 電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車載 OBC 的磁性元件進(jìn)行磁集成設(shè)計(jì)，在確保功率輸出穩(wěn)定的同時(shí)，成功將 OBC 模塊體積縮小約 30%，重量減輕 20%，顯著提升了車內(nèi)空間利用率。此外，比亞迪在其新款車型中，對(duì) DCDC 轉(zhuǎn)換器采用磁集成方案，將多個(gè)電感和變壓器集成后，產(chǎn)品功率密度提升至 15kW/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)水平。

降低成本的角度來(lái)看，隨著新能源汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，磁集成技術(shù)能夠減少磁性元件用量、減小體積，進(jìn)而降低電源材料成本，這一優(yōu)勢(shì)愈發(fā)顯著。比如，英飛凌推出的磁集成模塊，通過(guò)優(yōu)化磁芯結(jié)構(gòu)和繞組布局，減少了約 20% 的磁性材料使用量，同時(shí)降低了生產(chǎn)過(guò)程中的組裝成本，助力整車企業(yè)有效控制成本。

然而，磁集成技術(shù)在新能源汽車中的應(yīng)用也面臨著諸多瓶頸。首先，技術(shù)復(fù)雜性高。磁集成技術(shù)需要精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)與制造工藝，以確保各個(gè)磁性元件之間實(shí)現(xiàn)正確耦合與協(xié)同工作，這無(wú)疑增加了技術(shù)難度和實(shí)施復(fù)雜性。在特定拓?fù)浠芈分?，還需要采用不同的控制技術(shù)，進(jìn)一步加大了電源控制難度。其次，工藝實(shí)現(xiàn)難度大。磁集成后，變壓器、電感線圈多采用連繞方式，繞線難度急劇增加，隨著集成磁性元件數(shù)量的增多，繞線復(fù)雜程度呈指數(shù)級(jí)上升。與此同時(shí)，磁芯工藝難度也相應(yīng)提高，集成后的磁芯結(jié)構(gòu)、形狀更加復(fù)雜，生產(chǎn)難度大幅提升。再者，損耗計(jì)算困難。耦合后的電磁場(chǎng)參數(shù)難以通過(guò)傳統(tǒng)公式進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致磁性元件散熱問(wèn)題突出且解決難度較大。目前，主要依賴電磁仿真來(lái)解決這一問(wèn)題，但電磁仿真軟件的投入費(fèi)用高昂，使得大多數(shù)磁性元件企業(yè)缺乏深度參與客戶磁集成產(chǎn)品預(yù)研與開發(fā)的能力。

盡管面臨諸多挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，磁集成技術(shù)有望在新能源汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)持續(xù)突破，在提升汽車性能與降低成本方面發(fā)揮更大作用。