高壓快充迎爆發(fā)風(fēng)口！電動智能新趨勢

隨著續(xù)航問題逐漸成為電動車發(fā)展的重心，縮短補(bǔ)能時間成為目前電動車升級的核心訴求之一。

快充技術(shù)是解決補(bǔ)能焦慮的核心。在快充方案中，高壓充電以其低成本、輕量化、EMC干擾低等優(yōu)點，成為現(xiàn)階段快充的主流路線。直流快充充電時間相較交流慢充明顯縮短，將短途城市使用場景拓寬至長途旅行場景。近幾年隨著全球新能源汽車加速滲透，多家企業(yè)布局超級快充技術(shù)，快充的峰值功率能達(dá)到350kW甚至480kW，超級快充時間有望能夠降低到30分鐘以下，未來或?qū)⑦M(jìn)一步壓縮到15分鐘甚至十分鐘以下。

直流快充與交流慢充的區(qū)別

目前電動車主要有兩種充電方式，直流快充和交流慢充。交流慢充對應(yīng)在家或者小區(qū)停車場的充電場景，充電功率較小從幾千瓦到幾十千瓦不等，通常需要 8-10 小時充滿電，交流慢充直接使用電網(wǎng)的交流電，通過車載充電器OBC將交流電轉(zhuǎn)換成直流電供給電動車電池；直流快充則一般對應(yīng)高速公路上/長途旅程中的充電補(bǔ)能場景，功率達(dá)到上百千瓦，僅需 1-2小時充滿電，直流充電樁內(nèi)部通過整流器將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電直接給車載電池充電。

直流快充本質(zhì)是把大功率 AC/DC 轉(zhuǎn)移到快充充電樁。交流慢充主要依靠家用交流充電樁充電，直接使用電網(wǎng)220V交流電，電動車通過車載充電器 OBC 內(nèi)部的 AC/DC 轉(zhuǎn)換器將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電供給動力電池，由于充電功率較低，車載OBC內(nèi)置AC/DC轉(zhuǎn)換器功率一般較低，成本較低；直流充電樁與交流充電樁最大的區(qū)別是將 AC/DC 轉(zhuǎn)換器移置到充電樁中，將電網(wǎng)的交流電在其內(nèi)部轉(zhuǎn)換成大功率的直流電提供給車載動力電池，需要大功率 AC/DC 轉(zhuǎn)換器，其體積和成本同時上升，邊際效益遞減。

高壓有望成為快充主流路線

高電壓模式相較高電流模式，具有高效充電區(qū)間更大、充電功率天花板較高、技術(shù)難度更低等優(yōu)勢，有望成為現(xiàn)階段快充主流路線。基于高電壓的快充能夠?qū)崿F(xiàn)在更大區(qū)間SOC保持較高的充電功率；具備相同峰值充電功率的高電流模式，高效充電 SOC 區(qū)間較小，其他區(qū)間充電功率下降迅速。特斯拉采取400V高電流路線，第四代快充電流將提升至900A左右，電路中大電流會產(chǎn)生很高的熱損失（根據(jù)發(fā)熱量公式 Q=I^2*R*t），包括連接器、電纜、電池的連接、母線排等電阻發(fā)熱 量呈平方級別增長，導(dǎo)致峰值充電功率雖然高，但平均功率不高，充電功率天花 板相對高壓路線更低。

高電壓和高電流路線是在某一時間段內(nèi)相對的概念，本質(zhì)兩種模式都是為了增大充電功率。特斯拉發(fā)展 400V 快充較早，在早期也算高電壓路線，為了進(jìn)一步提 高充電功率，采取保持電壓平臺不變增大電流的措施；800V 高壓平臺隨著車企不斷迭代技術(shù)，應(yīng)用的電流越來越大。相對 400V，800V 平臺可采用更小的電流達(dá) 到相同的峰值充電功率。高電壓成為主流路線指現(xiàn)階段企業(yè)著重研發(fā) 400V平臺升級到 800V 平臺，而非一昧通過提升電流實現(xiàn)充電功率的提升。

800V高壓成為階段性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，未來將演進(jìn)到 1000V-1500V?；诖蠊β食潆娧芯糠较?，全球快充標(biāo)準(zhǔn)正向標(biāo)準(zhǔn)化交融演進(jìn)。超級充電標(biāo)準(zhǔn) 2021年發(fā)布，中日聯(lián)合正統(tǒng)一亞洲快充標(biāo)準(zhǔn)，最大充電功率從400kW（400A/1000V）和 250kW（250A/1000V）共同向 900kW（600A/1500V）演進(jìn)，而歐美快充最大功率分別從 200kW（200A/1000V）、120kW（200A/600V）向 460kW（500A/920V）演進(jìn)。保 時捷 2019 推出的 Taycan 車型首次搭載800V平臺，由于提升電壓等級涉及到全 車高壓部件性能和電氣系統(tǒng)安全性能升級，因此高電壓平臺向上演進(jìn)、技術(shù)迭代 呈階段性發(fā)展模式。2021 年華為稱將于 2025 年推出電壓平臺超 1000V/600kW 快充方案，5分鐘實現(xiàn) 30%-80%SOC 充電性能。

目前已量產(chǎn)基于完整 800V 架構(gòu)車型代表為保時捷 Taycan 和現(xiàn)代起亞 Ioniq-5， 其他企業(yè)800V平臺多為 400V 電池串并聯(lián)過渡方案。完整800V方案指單個動力 電池包輸入/輸出800V，而目前大多數(shù)企業(yè)采用兩個 400V 電池串并聯(lián)方式兼容 800V 和 400V（串聯(lián) 800V 并聯(lián) 400V），通過繼電器切換靈活輸出，以期快速布局 800V 平臺。目前大多數(shù)充電樁仍然是 400V，800V 充電樁以及 800V 車載高壓部 件產(chǎn)業(yè)鏈短期內(nèi)還不完善，因此企業(yè)需要考慮兩點：1.如何兼容 400V 充電樁和 800V 充電樁；2.如何兼容某些 400V 車載部件。以下為兩種完整 800V 平臺架構(gòu) 方案的解釋。

保時捷方案新增 DC/DC 轉(zhuǎn)換器過渡到 800V：Taycan部分高壓件采用800V架構(gòu)，比如電驅(qū)系統(tǒng)、動力電池、高壓充電器、高壓輔助加熱等，通過新增DC/DC轉(zhuǎn)換器兼容 400V 直流樁方案。Taycan 提供 3 種充電方式：交流慢充、 400V直流快充、800V直流快充。

現(xiàn)代起亞方案全面升級到 800V：Ioniq-5 所有部件均采用 800V 架構(gòu)，包括其 交流壓縮機(jī)、PTC、充電機(jī)、外部大功率充電器等部件都是基于800V 系統(tǒng)，通過電驅(qū)動系統(tǒng)升壓兼容 400V 直流充電樁。Ioniq-5 提供 3 種充電方式：交 流慢充、400V 直流快充、800V直流快充。

高壓平臺推動器件升級

800V快充方案下，由于電壓提升，車載端主要電氣部件都需要重新選型。電動車的核心零部件分為大三電（電池、電機(jī)、電控）、小三電（OBC、PDU、 DC/DC 轉(zhuǎn)換器）和電動壓縮機(jī)。電機(jī)電控主要廠商包括匯川技術(shù)、大洋電機(jī)、方正電機(jī)、精進(jìn)電動、臥龍電驅(qū)、華鋒股份等。在電驅(qū)動總成方面，匯川技術(shù)、臻驅(qū)科技、中車時代等都已推出了應(yīng)用碳化硅的驅(qū)動集成產(chǎn)品，其中匯川技術(shù)的第四代動力總成已在小鵬800V高壓平臺車型中實現(xiàn)量產(chǎn)。OBC+DC/DC主要廠商包括欣銳科技、京泉華和得潤電子等。

繼電器：為保障高負(fù)荷下汽車的安全性能，相關(guān)的器件比如數(shù)字隔離芯片、薄膜電容、連接器、熔斷器、繼電器等在數(shù)量和性能都有提升需求。高電壓對觸電材料、滅弧技術(shù)要求提高，催生產(chǎn)品附加值提升。整車廠對高壓直流繼電器產(chǎn)品驗證周期較長，不會輕易更換供應(yīng)商，因此已經(jīng)進(jìn)入車企供應(yīng)鏈的繼電器企業(yè)具有較大先發(fā)優(yōu)勢。

高壓直流繼電器市場主要參與者為宏發(fā)、西門子、松下、泰科、Gigivac等老牌繼電器企業(yè)，2020年全球市場份額前三的企業(yè)分別為松下、宏發(fā)、Denso，其全球銷售額市占率分別為36%/23%/12%，合計達(dá)到71%，行業(yè)集中度較高。國內(nèi)主要廠商包括宏發(fā)股份和三友聯(lián)眾等。2003年，宏發(fā)股份與德國海拉、美國AZ公司成立合資公司，同時引進(jìn)汽車?yán)^電器全自動生產(chǎn)線。宏發(fā)較早布局自動化產(chǎn)線，自動化方面領(lǐng)先競爭對手。

熔斷器：高電壓要求在絕緣、耐壓等級上有所調(diào)整，價值量提升。傳統(tǒng)行業(yè)熔斷器由于產(chǎn)品品類多、下游分散，不同型號產(chǎn)品較難自動化。新能源汽車熔斷器由于數(shù)量多、且為圓管，較易實現(xiàn)自動化。

歐美日企業(yè)起步較早，且控制著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定權(quán)及絕大多數(shù)專利技術(shù)，經(jīng)過多年發(fā)展格局趨于穩(wěn)定。2019年，全球前三的熔斷器企業(yè)分別為Littlefuse、Bussmann、Mersen，占比分別為31%、24%、9%，CR3達(dá)到64%，格局較為集中。2019年前七大熔斷器生產(chǎn)商占比92%，格局基本穩(wěn)定。中熔電氣在國內(nèi)新能源汽車用電力熔斷器市場份額約40%，全球市場份額超過20%。

高壓連接器：高壓連接器一般用在新能源汽車動力系統(tǒng)中。根據(jù)Bishop& Associates 統(tǒng)計，2020年全球汽車連接器廠商TOP10 以美、日企業(yè)為主。泰科、矢崎、安波福三巨頭市占率達(dá)66.8%?？紤]新能源車、智能車滲透率較低，全球汽車連接器產(chǎn)品主要以低壓連接器為主。而我國在低壓和高速連接器領(lǐng)域的國產(chǎn)化比例不到10%，在高壓連接器領(lǐng)域的國產(chǎn)化比例已達(dá)到約30%。主要廠商包括瑞可達(dá)，永貴電器，徠木股份、中航光電、合光股份、電連技術(shù)等。

薄膜電容：高電壓需要更厚的材料，難度略有下降，但材料用量、體積增大。目前主流車型薄膜電容單個200-300元，預(yù)計800V平臺價格提升20%。全球范圍內(nèi)薄膜電容的主要供應(yīng)商有松下、尼吉康、TDK、基美、威世，以及國內(nèi)的法拉電子。日、美廠商經(jīng)營范圍相對廣泛，薄膜電容器業(yè)務(wù)占公司收入比重少，國內(nèi)目前為止國內(nèi)產(chǎn)品集中在中低端市場，高端領(lǐng)域供應(yīng)商主要集中在歐美日等地區(qū)。薄膜電容器領(lǐng)域國內(nèi)代表廠商包括法拉電子、江海股份和鷹峰電子等。法拉電子專注于薄膜電容的生產(chǎn)銷售，薄膜電容占公司90%以上的收入。鋁電容領(lǐng)導(dǎo)廠商江海股份長期受益于汽車電子行業(yè)的發(fā)展。

純電市場行業(yè)端來看，2022年成為800V高壓快充走向應(yīng)用的元年。2022年底到2023年是普通400V慢充轉(zhuǎn)向800V超高壓快充產(chǎn)業(yè)化落地的起點。目前，小鵬、廣汽埃安、比亞迪、長城沙龍、吉利極氪、理想、北汽極狐、零跑等都已布局快充技術(shù)。吉利、金康（華為）以及理想、蔚來等預(yù)計將于2023年推出對應(yīng)技術(shù)路線車型。

隨著超級充電樁標(biāo)準(zhǔn)的落地，疊加配套高壓組件的技術(shù)進(jìn)步，未來幾年高壓快充車型將加速推出帶動相關(guān)零部件的快速增長，同時技術(shù)門檻的提升也有助于市場份額向技術(shù)優(yōu)勢企業(yè)集中。借助高壓快充解決充電難題將成為行業(yè)趨勢，高壓系統(tǒng)技術(shù)升級帶來總量和競爭格局的雙重優(yōu)化。