鉅大LARGE | 點擊量：908次 | 2021年10月30日
“角逐”燃料動力電池DC/DC
在目前燃料動力鋰電池系統應用中，DC/DC是唯一一款基本實現國產化的關鍵部件。換言之，目前國內在路上跑的及正在測試的燃料動力鋰電池汽車基本都采用國產DC/DC。
這重要得益于：國內公司在傳統電力電子領域有一定的積累，研發出的產品效果可能比國外進口產品差些，但可以用于燃料動力鋰電池系統，且兼具明顯的成本優勢。同時，國外一些廠家考慮進入我國燃料動力鋰電池市場，但鑒于目前整個市場容量小，還沒真正開始下功夫進軍我國市場。
能夠率先實現國產化，DC/DC有關整個燃料動力鋰電池系統成本的降低起到一定的幫助。不過，在燃料動力鋰電池快速邁向大功率的過程中，要體積更小、效率更高、輸出性能更穩定的DC/DC相匹配，而目前國內實際用于60kW以上的DC/DC產品較少，缺乏充分的驗證。
國內燃料動力鋰電池DC/DC技術發展究竟到了什么程度？什么公司在角逐這塊市場？下游燃料動力鋰電池公司對DC/DC提出了什么應用需求？未來DC/DC技術發展趨勢及市場前景又如何？
燃料動力鋰電池DC/DC技術難點
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
與傳統汽車相同，燃料動力鋰電池汽車也必須具有很強的機動性，以便對不同的路況及時做出相應的反應。為滿足機動性的要求，燃料動力鋰電池汽車驅動所需功率會有較大的波動，這與燃料動力鋰電池的輸出特性偏軟是相矛盾的。
若以燃料動力鋰電池作為電源直接驅動，會表現為輸出特性偏軟、輸出電壓較低，在燃料動力鋰電池與汽車驅動之間加入DC/DC，兩者共同組成電源對外供電，從而轉換成穩定、可控的直流電源，所以一個高性能的DC/DC對燃料動力鋰電池汽車顯得尤為重要。
假如用更為專業的術語來描述DC/DC在燃料動力鋰電池動力系統中的功用，就是將燃料動力鋰電池出現的能量傳遞給MCU(電機控制器)等，同時通過支撐電池將燃料動力鋰電池的輸出同電機控制器的輸入解耦，改變FC輸出特性，滿足動力系統恒壓源、動態響應等方面的要求，并有機分配燃料動力鋰電池與鋰離子電池之間的能量，達至最佳能效，同時對燃料動力鋰電池電堆的狀態進行監測及保護。
燃料動力鋰電池DC/DC研發難點重要體現在三個方面：一是主電路拓撲的選擇，針對不同的電堆就會有不同的選擇，這方面存在一定的技術難度；二是控制，針對不同的拓撲，對應的控制也不相同；三是結構設計和熱設計方面，在滿足客戶水阻和壓損的條件下，要最大限度地提高DC/DC散熱功率，這要求在有限的體積下，提高功率密度。
從燃料動力鋰電池DC-DC功率電路來看，分為隔離型與非隔離型兩種。其中隔離型可以做到電氣絕緣、安全性高，但體積大、成本高；非隔離型在轉換效率、動態響應特性及大功率拓展較隔離型優，但抗干擾能力弱，整車絕緣水平差。
一名燃料動力鋰電池公司高層透露：“公司一開始采用非隔離型，但在應用過程中，會出現燃料動力鋰電池系統乃至整車絕緣問題，而且這個絕緣問題并不好檢測，也不好解決。從穩定性和可靠性來考慮，我們目前用隔離型的多。不過，只要能解決絕緣性問題，我們肯定傾向采用拓撲結構簡單、額定效率高、體積小、成本低的非隔離型DC/DC。”
不過，高工氫電了解到，目前市場上也有燃料動力鋰電池公司采用非隔離型DC/DC，并且已經裝車展開示范運營。整體而言，非隔離型是業界認為更好的DC/DC解決方法，只是技術還有待完善，一些DC/DC廠家也正從隔離型產品轉向開發非隔離型產品，以適應下游應用需求。
超10家公司展開角逐
燃料動力鋰電池DC/DC畢竟不同于傳統電源及電動汽車上用的DC/DC，技術門檻偏高，加之目前市場需求較小，國內能夠做好DC/DC尤其是大功率DC/DC的廠家其實并不多，相關公司從2016年、2017年才開始涉足該行業。
高工氫電調研了解到，目前已經實現裝車及送樣測試的DC/DC公司有福瑞電氣、上海磐動、英威騰、北京動力源、欣銳科技、武漢力行遠方、深圳創耀、深圳核達、武漢合康等超10家公司，其中前五家市場份額占比相對較大，而這五家中有三家公司來自深圳，余下的也較多來自深圳，與深圳在電力電子領域實力較強有關系。
福瑞電氣6位創始股東都畢業于清華，北京-清華工業開發研究院也參與了對公司的投資，是億華通的主力供應商之一；上海磐動的大股東是上海重塑，上海重塑占股62.5%，是上海重塑的主力供應商，該公司也是唯一一家僅圍繞燃料動力鋰電池展開產品研發的公司；英威騰、欣銳科技、動力源都是上市公司，原本在電力電子設備行業及新能源汽車電機電控領域表現出色，也實現給國內多家燃料動力鋰電池公司供貨。
值得一提的是，為掌握燃料動力鋰電池DC/DC這一關鍵部件技術，在擁有人才優勢的條件下，少數燃料動力鋰電池公司選擇自主研發DC/DC，比如武漢泰歌自主研發了40kWDC/DC，委外加工；其實上海重塑也掌握了車載燃料動力鋰電池DC/DC技術，通過控股子公司表現出來。
雖然相比于其他燃料動力鋰電池關鍵部件而言，DC/DC已經表現很出色了，但資深業內人士提醒道，近兩年國內30kW燃料動力鋰電池產品應用較多，相匹配的DC/DC經過充分的磨合與驗證，也相對成熟。未來無論從政策導向還是市場應用來看，大功率DC/DC一定是大勢所趨。
目前國內40kW/50kW產品有樣機，部分在示范運行中，但60kW及以上經過驗證的產品較少，重要原因在于目前市場上真正實現運行的大功率燃料動力鋰電池汽車幾乎不可見。可以說，沒有磨合與驗證，與整車匹配或多或少都會出現問題。
唯有真正擁有技術實力及獲得大客戶資源的公司才能制勝未來。
一名燃料動力鋰電池DC/DC公司高層建議著重把握四個方面：第一，高能效。高效轉換率方面軟開關功率拓撲，高效率軟件可以控制算法。通過與FCU的配合和調配能量分配，提升整個FCEV系統的能效；第二，高功率密度。可以提升變換器轉換效率，可以進行高頻化，也可以進行精細化的熱設計及熱仿真技術；第三，集成化。FCU與PDU、信號轉接板、DCL、空壓機MCU、氫氣循環泵MCU等集成；第四，高性價比。通過批量商業化應用，降低成本。通過提升系統能效，確保產品可靠性，來降低產品全生命周期的低成本。
因此，領先燃料動力鋰電池DC/DC廠家選擇朝著碳化硅高頻化、高功率密度的技術方向發展。
