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編者按：

在車市萎靡的情況下，新能源汽車卻一路高歌，逆勢增長。據(jù)中汽協(xié)最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年1-11月，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成了302.3萬輛和299萬輛，同比均增長1.7倍。此外，新能源汽車市場滲透率從年初5.4%到11月的12.7%，可見新能源汽車替代傳統(tǒng)燃油車的步伐越來越快。

受疫情影響，全球經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)疲態(tài)，新能源汽車領(lǐng)域便宛如沙漠綠洲，尤其引人注意，涌現(xiàn)出一批造車新勢力?？善诘氖袌霭l(fā)展未來，讓人們對新能源汽車相關(guān)技術(shù)也更為關(guān)注。以新能源汽車電機(jī)驅(qū)動控制板為例，集成化的發(fā)展趨勢帶來哪些新的技術(shù)難題？800V高壓平臺建設(shè)，碳化硅等第三代半導(dǎo)體材料的運(yùn)用給電機(jī)驅(qū)動控制板及磁性元件帶來哪些影響？電機(jī)驅(qū)動控制板所用材料與元器件仍以國外進(jìn)口為主，國內(nèi)企業(yè)如何擺脫掣肘實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代？

本期《磁性元件與電源》下設(shè)《對話》欄目，圍繞“新能源汽車電機(jī)驅(qū)動控制板”，通過與新能源汽車廠商、電機(jī)驅(qū)動控制板廠商、磁性元件廠商的對話，探究新能源汽車電機(jī)驅(qū)動控制板用磁性元件的應(yīng)用情況、面臨的技術(shù)難點(diǎn)以及未來的發(fā)展方向。圍繞上述問題進(jìn)行探討，為深耕這一行業(yè)的從業(yè)者進(jìn)一步了解新能源汽車電機(jī)驅(qū)動控制板行業(yè)生態(tài)提供力所能及的點(diǎn)撥。

對話導(dǎo)覽：

1. 電機(jī)驅(qū)動控制板集成化的趨勢促使磁性元件往小型化、扁平化方向發(fā)展，貴公司采取哪些方式縮小體積呢？
2. 800V高壓對磁性元件絕緣材料提出新的考驗，且碳化硅等材料的應(yīng)用使得磁性元件需往更高頻率發(fā)展。磁性元件企業(yè)如何應(yīng)對？
3. 從耐溫、散熱角度來看，目前貴司生產(chǎn)的磁性元件耐溫程度如何？有哪些方式可以提升這方面的性能？
4. 安全性能成為當(dāng)今新能源汽車用戶重點(diǎn)關(guān)注問題，磁性元件企業(yè)可通過哪些方式提高產(chǎn)品安全性？
5. 國產(chǎn)替代浪潮下，磁性元件企業(yè)如何更好把握這一機(jī)遇，滿足客戶需求？
6. 成本控制也是許多企業(yè)關(guān)注的問題，磁性元件企業(yè)一般采取哪些方式控制成本？

對話嘉賓：

藍(lán)海華騰：在新能源汽車電機(jī)控制器方面，為順應(yīng)集成化的發(fā)展潮流，現(xiàn)已推出了五合一集成控制器，三合一驅(qū)動電機(jī)控制器，二合一混合動力主驅(qū)電機(jī)等。（電機(jī)驅(qū)動控制板集成化的趨勢促使磁性元件往小型化、扁平化方向發(fā)展，貴公司采取哪些方式縮小體積呢？）

海光電子吳新勝： 這個問題可以從兩個方面解讀：扁平化磁性元件的特點(diǎn)和車規(guī)磁性磁元件小型化（即縮小體積）。

1.扁平化磁性元件的特點(diǎn)

扁平化磁性元件有兩種模型，繞線式和PCB結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu), 對應(yīng)的產(chǎn)品形態(tài), 平板變壓器,平板電感,功率電感,貼片變壓器等. 這類產(chǎn)品的特點(diǎn)就是較傳統(tǒng)高度矮，更長,更寬,(磁芯/骨架)以EFD,EPC,EQ居多, 大多要求所有原材料能承受回流焊, 較傳統(tǒng)磁性磁元件的材料要求更多。 工業(yè)級客戶端應(yīng)用領(lǐng)域是模塊電源,高端通信電源, 充電器, 海光從2002年開始就設(shè)計和生產(chǎn)這類產(chǎn)品。有豐富的設(shè)計經(jīng)驗,完備的供應(yīng)商，成熟生產(chǎn)制造工藝。

2.車規(guī)磁性元件小型化（即縮小體積）方案

 一般(如工業(yè)級)磁性元件如果要小型化, 應(yīng)從降低鐵損和銅損以及產(chǎn)品安規(guī)/結(jié)構(gòu)設(shè)計上著手, 降低鐵損，必須提高產(chǎn)品的工作頻率，對應(yīng)磁鐵性元件是選用高頻功率磁芯。銅損對應(yīng)銅材(銅線和扁平線),產(chǎn)品安規(guī)設(shè)計對應(yīng)絕緣材料, 即選用高密高強(qiáng)度高優(yōu)特性材料. 車規(guī)磁性器件較一般磁性元件更關(guān)注產(chǎn)品的振動特性和高溫特性. 為了滿足振動特性就要考慮產(chǎn)品加固, 好的結(jié)構(gòu)設(shè)計也會縮小產(chǎn)品體積。

雅瑪西劉波：與戶外用如5G基站電源、充電樁電源不同，由于新能源汽車有一定的空間限制，因此對元器件的體積要求更加小型化、扁平化。一方面，會選擇用新型的磁性元件如平面變壓器、一體電感等。此外，還可通過集成的方式優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化磁性元件的安裝空間，減少體積。不過最終選用哪種型號規(guī)格的磁性元件，都是基于客戶的總體方案，包括其空間約束，板的布局等，我們再根據(jù)訴求選擇合適的方案去匹配。

大忠電子李成：為了追求小型化方向，現(xiàn)在平面變壓器的使用會更多一些，還有采用磁集成的設(shè)計來縮小體積。而電感器也普遍用薄膜的工藝來替代原本的積層工藝以及采用一體成型電感。許多企業(yè)也有推出小型化磁性元件，如TDK推出01005薄膜型射頻片狀電感，村田推出的電感型號0201到01005到008004，尺寸也越來越小，偏向標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。我們公司在體積規(guī)格上更多采取定制化來生產(chǎn)，因此型號會更加多樣，也更能滿足企業(yè)靈活變動的需求。

廣汽：雖然電機(jī)驅(qū)動控制板往集成化方向發(fā)展了，但是所需的磁性元件數(shù)量基本沒變。從體積上來看，會有小型化的需求，但是我們也不會專門制定一個尺寸范圍，更多的是通過市面上供應(yīng)商磁性元件的情況，進(jìn)行權(quán)衡性的選擇。因為不同規(guī)格的磁性元件現(xiàn)在大都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，無需再單獨(dú)設(shè)計一個新規(guī)格。

普晶張工：采用寬扁、低矮的扁平磁芯（如東磁的ECW系列）；選擇功率密度高、損耗小的磁芯材質(zhì)（如東磁的DMR96A）；變壓器結(jié)構(gòu)盡量用扁銅和線餅設(shè)計，這樣可以提高磁芯窗口的利用力，從而提高變壓器功率。

比亞迪：隨著800V高壓平臺越來越多，碳化硅等具有耐壓特性的第三代半導(dǎo)體運(yùn)用會越來越多。（800V高壓對磁性元件絕緣材料提出新的考驗，且碳化硅等材料的應(yīng)用使得磁性元件需往更高頻率發(fā)展。磁性元件企業(yè)如何應(yīng)對）

雅瑪西劉波：磁性元件的頻率選擇一般根據(jù)客戶的芯片方案決定。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料大概在幾百khz。近年來加入氮化鎵、碳化硅等材料后，會達(dá)到1Mhz左右。理論上來說，還可以更高，現(xiàn)階段我們磁性元件也完全能夠適用高頻率。但是過于追求高頻化有可能會帶來散熱、電磁干擾增加等問題。

大忠電子李成：新能源汽車搭配800V高壓平臺，進(jìn)而要考慮更多磁性元件絕緣相關(guān)的問題，如絕緣線材的選擇、線圈與磁芯間的絕緣等，因此我們現(xiàn)在所使用到的絕緣材料和以前已經(jīng)有了變化。傳統(tǒng)的絕緣材料所制造出來的變壓器和電感器有時無法滿足高頻需求，會再加入陶瓷材料增加絕緣和導(dǎo)熱性能。就頻率來講，目前300khz-500khz是比較常用的工作頻率。

海光電子吳新勝： 800V高壓平臺只從安規(guī)設(shè)計來看, 工業(yè)級充電樁(主流950V), 光伏輔助電源板(主流1100V,最高1500V), 磁性元件企業(yè)特別是海光, 在工業(yè)級已量產(chǎn)至少6年超過800V高壓平臺的磁性元件產(chǎn)品,  當(dāng)前海光某客戶模塊電源的工作頻率已達(dá)到1Mhz。車規(guī)800V高壓平臺可以借鑒企業(yè)之前的成熟經(jīng)驗, 當(dāng)然車規(guī)磁性元件設(shè)計中也要關(guān)注振動和高溫特性,符合ISO26262和AEC－Q200標(biāo)準(zhǔn)。絕緣問題引起失效，重點(diǎn)從原材料選擇，結(jié)構(gòu)調(diào)整，以及增加新工藝（如灌封填充）。

普晶張工：這個對我們磁性元件設(shè)計生產(chǎn)來講，在設(shè)計時做好安規(guī)絕緣就簡單多了。

伊戈爾葉工：800V的高壓平臺主要還是要解決絕緣耐壓的問題。要提升絕緣耐壓性能，就要保證絕緣距離，增加絕緣工藝，或者提高材料耐壓；勢必會引起 產(chǎn)品尺寸的增加，工藝更加復(fù)雜以及成本的提升；伊戈爾現(xiàn)在采用了一體成型的方式，很大程度上縮小了體積，同時保證了車載產(chǎn)品的可靠性要求，并且能將尺寸精度做的比較高，應(yīng)用在800V高壓平臺上也是完全沒有問題的。

比亞迪：高壓高頻會影響到散熱問題，對電子元件耐溫有一定要求。（從耐溫、散熱角度來看，目前貴司生產(chǎn)的磁性元件耐溫程度如何？有哪些方式可以提升這方面的性能？）

普晶張工：選用H級或更高溫的材料；其目的是要從設(shè)計結(jié)構(gòu)時考慮散熱（如加紫銅散熱等）。

雅瑪西劉波：鐵氧體磁芯功率提高，溫度提高會導(dǎo)致功耗變化。而適用碳化硅之后溫升提高也會給整個設(shè)計環(huán)境帶來改變，比如我們磁性元件用的線材溫度等級會提升，對磁芯功耗的溫度特性也會做相應(yīng)更高的要求，帶來新挑戰(zhàn)。新能源汽車設(shè)計有其溫度等級，我們磁性元件再根據(jù)客戶不同的溫度等級需求進(jìn)行調(diào)整。

大忠電子李成：行業(yè)內(nèi)普遍耐溫在180℃左右，完全能夠滿足當(dāng)前新能源汽車電機(jī)驅(qū)動控制板中對溫度的要求。我們也在不斷地提高磁性元件的耐溫性和散熱性，譬如增加絕緣材料的耐溫等級，改進(jìn)絕緣材料的散熱，減小磁性元件本身的損耗。也有從結(jié)構(gòu)設(shè)計上配合整機(jī)的散熱方式進(jìn)行更快的散熱。

華域汽車電動馬經(jīng)理：隨著新能源汽車用戶對安全性能的重視，我們也推出了符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)要求的電機(jī)控制器。現(xiàn)在安規(guī)主要有國際標(biāo)準(zhǔn)26262，國家標(biāo)準(zhǔn)34590等，有些車企也會自己制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

雅瑪西劉波：針對安全問題，就是要符合安規(guī)。新能源汽車的安規(guī)相比其他終端領(lǐng)域更加嚴(yán)格，磁性元件的設(shè)計也會有所改變，因此我們常常會和上下游的企業(yè)共同溝通，一起參與設(shè)計。

大忠電子李成：安全性能如抗震方面，磁性元件企業(yè)可從骨架的強(qiáng)度、磁芯與骨架結(jié)合強(qiáng)度等方面去提升。更多時候，還是整機(jī)廠商去考慮這一問題，如怎樣給磁性元件封裝、灌膠等。電氣安全方面則需要從設(shè)計上進(jìn)行考量，需要全面考慮到隱患點(diǎn)進(jìn)行規(guī)避。

佳揚(yáng)電子肖鋒：汽車的安全性特別重要，對于磁性元件來講，保持產(chǎn)品一致性是保證其安全性的重要方式之一，因此會盡可能的采用自動化設(shè)備生產(chǎn)，不斷提高我們產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化率。其次還要加強(qiáng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全檢測，質(zhì)檢合格的產(chǎn)品才能在市場流通。

圖源驅(qū)動視界

廣汽：許多設(shè)計原理圖最開始都是由國外設(shè)計，包括很多元器件的選型也基本定型，這導(dǎo)致當(dāng)前使用國外的材料與元器件比較多。但是我們國家各大車企都在不斷攻克這些技術(shù)難點(diǎn)，相信未來國產(chǎn)用的材料與元器件會越來越多。（國產(chǎn)替代浪潮下，磁性元件企業(yè)如何更好把握這一機(jī)遇，滿足客戶需求？）

佳揚(yáng)電子肖鋒：目前國內(nèi)磁件產(chǎn)品的水平也得到明顯的提升，實(shí)力也逐步跟上來了，國際上也普遍可以看到中國的被動器件。但不能否認(rèn)實(shí)力最強(qiáng)的仍為日企、德企等外商，他們無論從技術(shù)還是品牌營銷上，都比國內(nèi)企業(yè)要更為成熟。我們也應(yīng)像國外企業(yè)一樣，更加注重品牌的建設(shè)與營銷。

大忠電子李成：關(guān)于國產(chǎn)替代的問題，從公司層面來講，其實(shí)都有考慮，包括品牌建設(shè)與營銷，產(chǎn)品技術(shù)升級這些。我們做變壓器必須跟客戶共同溝通設(shè)計方案，因為高頻變壓器跟控制板是一體的。包括做磁集成的優(yōu)化設(shè)計更需要跟客戶溝通整體設(shè)計方案。

海光電子吳新勝：我們了解到,當(dāng)前磁性元件在電機(jī)驅(qū)動控制板上國產(chǎn)替代程度也是比較高的。相比已量產(chǎn)100年的傳統(tǒng)燃油車,新能源汽車國內(nèi)車廠介入較早,有機(jī)會在汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車。國內(nèi)新能源汽車廠也愿意使用國內(nèi)磁性元件。

目前國內(nèi)磁性元件比較發(fā)達(dá)，作為磁性元件企業(yè)，我們應(yīng)盡可能完善產(chǎn)品種類，探究多種工藝方法，適應(yīng)不同企業(yè)的需求，為他們提供最優(yōu)秀的磁性元件解決方案。

成本控制也是許多企業(yè)關(guān)注的問題，磁性元件企業(yè)一般采取哪些方式控制成本？

普晶張工：磁集成、自動化等方式可以提高產(chǎn)品的一致性，也能控制產(chǎn)品成本。

大忠電子李成：磁性元件要控制成本主要從人工和材料兩個方面。要控制人工成本，就需要我們更多引進(jìn)自動化設(shè)備，提高自動化生產(chǎn)水平。要控制材料成本，則取決于磁性元件的設(shè)計方案的優(yōu)化。即怎樣的設(shè)計才能在保證性能的前提下盡可能減少材料的使用量，亦或者是選擇成本更低的材料。其實(shí)這也與我們國產(chǎn)材料的發(fā)展有關(guān)，因為國產(chǎn)材料的價格普遍還是更加實(shí)惠的。

結(jié)語：

據(jù)公安部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全國前三季度新能源汽車保有量達(dá)678萬輛，中金公司預(yù)計，2021全年新能源汽車保有量826萬量。

如今，新能源汽車已成為磁性元件重點(diǎn)應(yīng)用市場之一。大比特產(chǎn)業(yè)研究室相關(guān)報告顯示，以特斯拉為例，單是一輛新能源汽車電機(jī)驅(qū)動控制板上，就約用5顆磁性元件，整輛新能源汽車則至少需要160顆磁性元器件。結(jié)合今年我國新能源汽車保有量可推算，2021年光是我國新能源汽車電機(jī)驅(qū)動控制板上就要用到4130萬顆磁性元件。若以整車計算，則高達(dá)13.216億顆。

為減少重量、體積，并有效控制成本，集成化已成為電子領(lǐng)域普遍發(fā)展方向，電機(jī)驅(qū)動控制板也不例外。受集成化影響，磁性元件企業(yè)普遍采用更為寬扁、電感的磁芯，或是改變工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計，采取立繞的方式，選用更小型化的骨架、線材等方式來應(yīng)對磁性元件小型化的發(fā)展趨勢。

在對話中，許多企業(yè)反映，今年尤其關(guān)注800V高壓平臺以及碳化硅等第三代半導(dǎo)體的應(yīng)用對新能源汽車及相關(guān)材料、元器件的影響。大部分新能源汽車廠商、磁性元件廠商都認(rèn)為未來碳化硅在新能源汽車上的應(yīng)用會越發(fā)廣泛與普遍。由此帶來的絕緣問題，磁性元件可采用三層絕緣線，拉長骨架pin腳等方式來解決。至于高頻化的發(fā)展趨勢，現(xiàn)如今磁性元件頻率大多能實(shí)現(xiàn)300khz-500khz,甚至能達(dá)到1Mhz以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過新能源汽車用電機(jī)驅(qū)動控制板的要求。磁性元件企業(yè)紛紛展現(xiàn)出在高頻方面的信心，認(rèn)為國內(nèi)磁性元件的技術(shù)水平在國際上處于領(lǐng)先水平。

由此，我們也再次關(guān)注到我國電子元件的國產(chǎn)替代問題。有新能源汽車整車廠提出只要國外沒有實(shí)現(xiàn)技術(shù)封鎖，整個新能源汽車的發(fā)展可以說都沒有太大的技術(shù)瓶頸。他們也坦承，電機(jī)控制器中如主控芯片DSP、高壓采樣電路，電池包的母線電壓采樣，分壓電阻、uvw三相采樣電路等設(shè)計、器件選型受國外影響較大，不過近年來隨著國內(nèi)造車新勢力的崛起，更多選用國產(chǎn)電子元件。相比之下，磁性元件則是當(dāng)中國產(chǎn)替代程度較高的電子元件。