目前，SiC单管器件已经比较贴近人们，一体式电机驱动控制器也逐渐具有商业价值，如OBC、DCDC等对晶圆面积要求不高的场景已经逐步批量投放到车上，磁性元件又会提出哪些新的要求呢？有哪些技术难点？磁性元件公司准备好了吗？
2024年11月24日，2023（第三届）中国电子热点解决方案创新峰会（以下简称“电子峰会”）落下帷幕。
以“聚焦新能源，蓄势新篇章”为主题，众多行业领袖围绕800V高压增压&光储逆变器技术创新论坛、锂电池BMS技术创新论坛、数字电源&5G基站电源技术创新论坛三大热点话题，开展前沿技术分享。高性能800V碳化硅逆变器的发展》，相关主题演讲和访谈，共同**电机驱动控制器的未来发展趋势和对磁性元件的要求。
首先，我们来简单看一下易拉特电源提到的两款一体式电机驱动控制器
产品1：双变频一体机电机驱动控制器。
电机驱动、直流充电、交流充电三合一电机驱动控制器采用双逆变+开绕电机，在现有400V核心部件条件下，实现800V高压电源输出和大功率高压快充，并具有双向OBC，可靠性高，成本低。
双变频一体机驱动控制器，**亿倍率功率。
这种三合一电机驱动控制器的设计思路是通过两个400V电池组为两个逆变器供电，驱动开绕组电机，而双逆变器带来的好处是，可以在没有SiC器件的情况下构建一个800V的系统，使用普通的650V 700V IGBT模块，在现有系统中进行微小的改动即可实现800V高压功率输出和大功率高压快充， 同时摒弃了传统的隔离式OBC，采用交流换电端口，减少了组件使用量和产品体积，从而节省了整体系统成本。
目前，SiC器件，尤其是SiC模块的成本较高，而这种三合一电机驱动控制器设计方案的另一个特点是利用电机绕组（电感）和两个配备等效升压电路的逆变器，实现串联电池的800V充电，不像市场上大多数解决方案增加额外的升压电路， 实现低成本、更简化结构的800V兼容400V方案。如果不需要V2G，单向OBC可以用二极管代替IGBT功率模块，成本将进一步降低。
没错，它实际上使用了与比亚迪的驱动多路复用升压充电相同的公式。
产品二：深度集成的四合一电机驱动控制器。
MCU、OBC、DCDC和PDU四合一电机驱动控制器实现了四个功能单元的深度集成，具有高功率密度、高效率、高可靠性和超低成本等特点。
四合一电机驱动控制器，**亿倍率功率。
与目前市面上的四合一电机驱动控制器仅从MCU、OBC、DCDC和PDU四大功能进行物理集成不同，Erate Power针对这四个功能模块进行了通用的板卡设计，从电路和拓扑层面实现电源的集成。
四合一电机驱动控制器系统框图，**亿倍率功率。
笔者认为，这应该是这款电机驱动控制器产品最鲜明的特点。 如果按集成度划分，电机驱动控制器的系统集成可分为自主产品、组件级集成、控制级集成、功率级集成四个阶段。
二是控制级系统集成的第三阶段。 功率级集成的第四阶段是在拓扑电路层面复用部分功率器件和磁性元件，技术难度大，行业内拥有功率级集成技术和产业化的厂商较少。
四合一电机驱动控制器OBC技术解决方案。
与传统方案相比，该电机驱动控制器的OBC不同之处在于将原有的MCU（控制器）、OBC、DCDC和PDU控制板集成在一块板上，并集成了电源和电路拓扑结构。 优点是可以大大节省元器件的使用，最简单的例子是可以省去每个输出端口的滤波器，但挑战在于，当PCB布局需要考虑不同的元器件时，不同的功能需要不同的工作模式和状态，并且需要保证它们放在一起而不相互干扰， 这需要很高的设计能力。
据亿瑞特电源产品副总裁唐志介绍，“这款电机驱动控制器产品在设计之初就开始分析这些组件的电路拓扑和控制，哪些东西可以集成，哪些东西可以保存，我们将这四个组件分解重新集成，从拓扑到控制再到整个电机驱动控制器产品进行重新设计， 并最终实现产品体积减少2 3，重量减轻50%以上，成本也大大降低，最高效率达98%以上。”
此外，所有四个组件共享相同的 DSP（仅传统 OBC 就需要两个 DSP），而 OBC 使用全 SIC 解决方案（SiC 单管器件）。
四合一电机驱动控制器DCDC技术解决方案，**亿倍率功率。
DCDC的两级技术方案目前似乎很少被厂家使用据唐志介绍，易拉特电力是第一个吃螃蟹的人，好处是显而易见的。 DCDC的主要设计挑战之一是如何使效率更高，尺寸更小，因为DCDC电压低（14 V），输出电流大，1例如，5kW DCDC的输出电流已经达到100A，应考虑20%的过载能力，即超过130A，而一些乘用车的DCDC功率已经达到4-5kW，输出电流为几百A。
这种两级拓扑结构实现了DCDC从高压到低压，优点是调压在降压电路的第一级，第二级不稳压，降压电路的输出是第二级的输入，输入输出基本稳定，SiC器件可以使降压电路的电压和频率提高， 效率也更高，很容易解决电感的体积问题。
四合一电机驱动控制器相关技术指标，**亿倍率功率。
整体来看，这款电机驱动控制器产品的变压器体积较小，只有2个同步整流管（60V以下）+1个防反转MOS，实现了PCB同频输出，比传统的全桥方案更小，可靠性更高，整个DCDC的电路拓扑优化相对简单。 唐志还透露了这款电机驱动控制器产品的实测效果，“从我们的测试结果来看，二次侧管的压力非常小，可靠性有了很大的提高。 ”
从以上两款电机驱动控制器产品，以及小鹏汽车电力电子总监陈浩的演讲和相关访谈中，我们认为有几个趋势值得磁性元件企业关注：
趋势一：一体机正逐步进入功率级集成。
从电机驱动控制器技术的发展趋势来看，一体化电气系统已成为行业发展的共识，系统性能和成本控制成为不同集成方案考虑的核心因素。
如果从电机驱动控制器的体积来看，其实现在的磁性元件企业已经做得很好了，也能满足整车厂的要求，比如陈浩就提到，现在的OBC和DCDC二合一基本已经做成了标准件， 在SiC器件不受欢迎的前提下，音量可以控制在26 -2.7 升，重量可达 6 公斤。
但是，从电机驱动控制器的成本来看，未来势必会进一步优化。 如上所述，能够实现功率级集成的厂商相对较少，但毕竟还是有这种能力的厂商，我们有理由相信，随着未来成本压力的增加，将会有更多的系统厂商和主机厂被迫集成功率级。 比如今年3月，就有整车厂降价高达9万元，年底降价就由比亚迪发起。
进入功率级集成，对于磁性元件企业来说，存在着很多挑战：复用部分电路，磁性元件需要集成更多的功能，需要应对更复杂的工况，虽然单个产品的价值会更高，但这对磁性元件企业来说是一个更大的挑战，更考验磁性元件企业的设计能力， 比如比亚迪的油电混合主传动用在升压电感器上，一度难倒了不少磁性元件企业。
尤其是未来，当新能源汽车变得更加智能化，拥有更高级别的自动驾驶时，将会增加更多的功能。
趋势二：SiC器件单管将率先在小型三电系统中普及。
从产品角度来看，SiC单管将率先在小型三电系统的OBC、DCDC等场景中普及。 唐志在致辞中提到，“虽然目前33 kW OBC 很少使用 SiC 器件，大家认为 66kW具有经济价值，但是我们发现，在使用SiC器件后，改变拓扑结构，充分利用SiC器件的高耐压水平，可以节省很多元器件，比如后期放弃传统的LLC电路（上面提到的四合一电机驱动控制器），改用谐振电路， 由于使用了SiC器件，频率可以做得非常高，变压器体积很小，整个谐振电路的效率也更高。3.将 SiC 器件用于 3 kW OBC 后，降低了整体成本，可以更好地优化 OBC 的体积、重量和成本。 唐志还表示，“这种SiC单管器件，国内厂家已经实现了批量供货，而且已经比较贴近了老百姓。 我们测试了几家国内一流商家，都还不错，基本和国外处于同一水平。 ”
小鹏汽车电力电子总监陈浩也表示，“目前，在一些不需要那么多晶圆面积的零部件，比如OBC，国内已经出现了很多SIC器件批量生产的案例，主驱逆变器也已经部分量产应用，但并不多。 小鹏汽车于2024年推出首款搭载SIC解决方案的800V车型G9,2024年陆续推出G6、X9等车型，上汽、吉利等其他车企也纷纷推出800V车型。 ”
SiC器件的应用在高频损耗方面对磁性元件的影响最大。 唐志没有提到采用SiC器件的一体式电机驱动控制器的工作频率，但是我们从采访陈浩的过程中了解到，目前行业内一般频率大致分为几个段，OBC前端的PFC一般为60-80kHz，OBC的频率一般为150-200kHz变频， 而行业能做到的最高频率是500-700kHz，但目前国内能达到这个频率的厂商很少。
500 kHz已进入高频范围，残余损耗将急剧增加，这将极大地影响磁性元件的应用。
国内磁性材料权威专家、磁性技术专业委员会副主任委员车胜雷教授、浙江工业大学车胜雷教授表示，损耗随频率的增加而增加，但不是成正比关系，特别是在高频（如超过500kHz）时，基本上是2倍以上甚至3倍以上的函数， 频率越高，曲线越陡峭，也就是说，频率增加引起的损耗增加越严重。
但是，高频是收入最好、性价比最高的方向。
目前，越来越多的企业开始加大力度开发更高频率的磁性材料，陈浩还特别提到，本次峰会已经看到，适用于500-700 kHz甚至1 MHz以上频率的不同磁性材料。 此外，除了使用更高频率的磁铁外，线圈的选择和设计，如利兹线圈，也至关重要。
越来越多的企业也意识到线圈的重要性，并开始推出一种新的产品解决方案——缠膜方线（即在利兹线生产工艺中增加另一种压制工艺，将其压成扁线）。 本次峰会期间，华盈优霸、达润科技、凯联、万宝等线材企业纷纷展出覆膜方线产品。
趋势3：零部件制造商更有可能与OEM进行对话。
从第一条链来看，与传统汽车链相比，零部件制造商与主机厂直接对话的概率更大。 英飞凌汽车业务部总裁Peter Schiefer在最近的一次采访中表示，OEM与半导体制造商之间的直接谈判和长期合同数量有所增加。
一方面，由于目前SiC器件产能供不应求，为了保证首链的稳定性，不少车企开始直接跳过Tier 1，与零部件企业签订长期供货协议。 陈浩这样向我们描述：“目前，英飞凌、安森美、意法半导体、罗姆等国际主流厂商的SiC市场销量非常火爆，产能基本订到2024年。 除了与国际制造商签订具有约束力的协议外，我们还在积极寻找国内SIC。 ”
另一方面，更深层次的原因是，新能源汽车打破了传统燃油车的链条，重塑了传统燃油车链条，“我都要他们”的现象似乎越来越明显。 以电机驱动控制器为例，仅比亚迪（Fodi Power）和特斯拉就占据了近40%的市场份额，许多造车新势力也留下了自己的发展空间。
2024年1-8月电机驱动控制器装机量，数据**：NE时代。
结语。 无论是更高层次的电源集成、SiC的应用，还是与整车厂商的直接对话，其实核心在于磁性元件企业深度合作的研发设计配套能力。
未来，随着新能源汽车渗透率的提高，对磁性元件的需求也会更大，随着新能源汽车功能的复杂化和自动驾驶的升级，未来单个磁性元件的价值会更高。
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