全球首发量产！这款车官宣搭载GaN OBC

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电子发烧友网报道（文/梁浩斌）OBC即车载充电器，是将交流充电口输入的交流电转换为直流电的部件，只要车上有交流充电口，就需要配备OBC。随着新能源汽车的发展，无论是纯电车型，还是插电混动车型，单车电池组的容量正在变得越来越大，甚至已经有增程车上搭载了高达60kWh的电池组。
        越来越大的电池组，也让过去3.3kW的交流充电功率捉襟见肘，为了提高交流充电效率，以及更强的外放电能力，更高功率的OBC以及DC-DC也被提上日程，整体市场正在往20kW以上发展。但在功率增大的同时，还需要OBC提高功率密度，以在车内有限的空间内能够灵活布置。因此GaN功率器件受到OBC供应商的广泛关注。
        近期纳微半导体透露，与吉利集团旗下威睿公司进行了全球首个GaN OBC方案的预研，未来还可以期待双向GaN在单级拓扑和三电平主驱模块的系统性能和成本优势。同时，长安汽车在2月举行的智能化战略发布会上，宣布长安启源E07搭载基于GaN的OBC，其中就采用了纳微半导体的GaN功率IC。
全球首发量产上车的GaN OBC？
        长安汽车此前在发布会上重点介绍了启源E07搭载的全球首发GaN OBC，官方数据显示，该OBC体积功率密度达到6kW/L，充电效率和供电效率高达96%，各项数据均为行业最高（截至2024年10月）。
        长安汽车表示，采用GaN OBC后，整车生命周期可累计为用户节省约1563元充电费用，增加约10000公里续航里程。
        据了解，启源E07上搭载的GaN OBC采用了纳微半导体的高功率GaNSafe 功率IC。目前看来，这确实是全球首个实现量产搭载GaN OBC的案例了。这也意味着GaN正在加速渗透到电动汽车中，随着首个大规模应用案例的落地，后续证明GaN用于车载大功率部件的可靠性后，将会涌现更多的车型使用GaN OBC。
        除了长安之外，目前也已经有不少的Tier1 厂商推出GaN OBC产品。
汇川联合动力：6.6 kW GaN OBC/DC-DC二合一电源
        汇川联合动力在去年11月推出了新一代6.6 kW GaN车载二合一电源产品，这款电源将双向OBC和DC-DC集成在一个模块中，并且外部接口完全兼容现有的分立式产品，无需更改系统架构就可以实现无缝替代升级。
        在采用GaN功率器件后，通过全局效率优化设计和GaN器件低开关损耗的优势，这款电源在370 V至450 V的宽电压范围内，OBC 满载效率超过96%；OBC 综合效率对比同类产品提升超过2%。
        在OBC部分，370 V至450 V电压范围内实现满载效率超96%，适合于V2L/V2V等高频充放电场景；DC-DC部分轻载工作区间最高效率可达97.09%，适合为车内电气设备供电，降低静态用电的能耗。
        据汇川介绍，得益于高充电效率，该电源生命周期内预计可以为用户节省1500元充电费用，增加约10000公里的续航里程。
        同时，通过GaN功率器件的高频特性与高效能设计，该产品实现了整机功率密度提升30%，达到4.8 kW/L；整机重量降低20%，高效适应车辆轻量化需求。
        具体来说，汇川优化了高频大功率PCB布线技术，降低高速开关带来的干扰和损耗；通过合理设计驱动回路，减少寄生参数与串扰风险；通过级联/并联变换器磁性元件整体集成设计，系统性优化体积与损耗；采用一体型材设计的水道结构，增大散热面积，降低热阻，同时减小体积与重量。
        在控制策略方面，这款电源采用了PFC变频调制技术、动态母线控制技术、双有源变换器调制技术等，并进一步针对GaN器件特性进行效率优化控制，降低整体功率器件的损耗与单管热应力。
阳光电动力：单级拓扑、6.1kW/L，二合一GaN OBC方案
        今年1月初，阳光电动力推出了一款全新的二合一OBC方案，采用GaN器件以及单级拓扑架构，实现了超高功率密度和高充电效率。
        OBC一般集成了DC-DC和AC-DC功能，过去主流的OBC是采用PFC+DC/DC两级式拓扑设计，因为需要经过两个阶段的转换，效率受到限制；其次是在电路上设计复杂，元器件数量多，导致体积和重量较高，同时物料成本也难以压缩。
        阳光电动力这次推出的二合一OBC方案，采用了创新的单级拓扑架构，取代了传统的PFC+DC/DC两级式拓扑，仅需一次隔离变换，就能实现交流与直流双向功率控制，有效精简系统设计。
        OBC额定输出功率6.6kW，DC-DC额定输出3kW，全电压充电效率为96.2%，峰值效率超过98%。为了提高效率，方案中使用了GaN功率器件，在提高转换效率的同时提高系统功率密度。同时在方案中融合AI算法，基于谐振变换电路，进行精确数学建模，获得多目标多自由度更优控制策略，功率器件在全范围内实现软开关，损耗降低，系统效率显著提升。
        内部功率器件采用顶部散热，降低热阻；功率回路面积大幅缩小，提高系统集成度。相比传统方案，OBC整机重量可减轻25%以上，功率密度提升65%，达6.1kW/L，使其更容易与车辆电气系统集成，便于整车轻量化设计。
        另外，通过电路设计和更先进的控制策略，OBC能够去除了易受温度、电压波动等因素影响的母线电解电容，消除器件寿命短板，整体使用寿命得到了显著提升。
写在最后：
        除了上述产品，其实还有很多企业在更早之前就有GaN OBC相关的预研，比如联合电子在2021年就和安世半导体合作开发GaN OBC产品，GaN Systems（现已加入英飞凌）也在早前与宝马合作将GaN引入OBC等应用中。过去其实也有一些厂商不太看好GaN在车端的应用，但经过几年的发展，从预研到真正有产品量产落地，GaN“上车”的故事看来真的开始进入主线了。接下来从OBC到主驱，或许也是两三年的事。