高壓快充：擋不住的風口，拿不準的出路

隨著主流電動汽車續(xù)航里程的提升、續(xù)航焦慮已逐漸得到緩解，但補能焦慮依舊制約電動車的發(fā)展，各大主流車廠和相關(guān)的充電廠商，也在積極布局800V高壓平臺，那么，什么是高壓快充？一文讓你快速了解！

什么是高壓快充？

快充即為快速充電，衡量單位可用充電倍率（C）表示。充電倍率越大，充電時間越短。

充電倍率（C）=充電電流（mA）/電池額定容量（mAh）

例：電池容量為4000mAh，充電電流達到了8000mAh，則充電倍率為8000/4000=2C。

高倍率充電并不是0%-100%的電量都通過大電流充入完成。合理的充電模式共分三個階段，階段1：預充電狀態(tài)；階段2：大電流恒流充電；階段3：恒壓充電。

階段1的預充電起到對電芯的保護作用；階段2就是我們所說的高倍率充電階段，這個過程的電量區(qū)間往往在20%-80%；階段3恒壓充電的目的是限壓，防止電芯的電壓過高，破壞電池結(jié)構(gòu)。

學過物理的都知道，P（充電功率）=U（電壓）*I（電流）。在電池容量不變的情況下，要想提高充電功率，要么提高電流，要么提高電壓。

因此，在大功率快充路線上，細化為兩個方向——有的車企在提高電流上下功夫，有的在提高電壓上下功夫。

比如，在拼命提高電流的典型案例就是特斯拉。特斯拉的超充樁的電流已經(jīng)從最初的250A提升至640A，超充功率也隨之從100kW提升至250kW。

但是提升充電電流會引發(fā)“熱量聚集”的負面效應，這是一個累贅。

根據(jù)焦耳定律（Q=I2Rt），電流的提升將大幅增加充電過程中的熱量，為此，特斯拉專門研發(fā)了高度集成的“電池熱管理系統(tǒng)”和“電池管理系統(tǒng)BMS”來驅(qū)熱。

而國內(nèi)的大部分車企，都選擇了通過提高電壓來提高充電效率。

原本新能源整車高壓電氣系統(tǒng)電壓范圍一般為230V-450V，取中間值400V，統(tǒng)稱之為400V系統(tǒng)。

于是乎，現(xiàn)在各大車企試圖都從400V拔高到800V，來打贏這場高壓快充的攻堅戰(zhàn)。

目前搭載800V高壓快充的車型有小鵬G9、比亞迪海豹、廣汽埃安AION V Plus、極狐阿爾法 HI版、沙龍機甲龍、極星Polstar 5、保時捷Taycan、現(xiàn)代IQNIQ 5、起亞EV6等。

相比之下，還是華為的野心最大。華為在2021年4月發(fā)布高壓平臺解決方案，目標是：到2025年將推出電壓平臺超1000V、功率600kW的快充方案，5分鐘即可實現(xiàn)30%-80% SOC充電性能。

這些業(yè)內(nèi)大佬之所以敢花費大量精力財力押注“高壓快充”賽道，還是看中了其可觀的前景，首先政策上一直在為這個產(chǎn)業(yè)保駕護航。

從政策驅(qū)動上看，2022年國家定調(diào)“穩(wěn)增長”，充電樁、換電站的投資建設(shè)作為“新基建”系列，有望迎來風口。

比如，近一點的，7月19日，交通運輸部召開部務會，審議了《加快推進公路沿線充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動方案》，將公路沿線充電基礎(chǔ)設(shè)施劃歸到落實國務院穩(wěn)住經(jīng)濟的一攬子政策措施之下。

北京是力爭到2025年全市新能源汽車累計保有量力爭達到200萬輛，充電樁累計建成70萬個；

上海是計劃到2025年滿足125萬輛以上電動汽車的充電需求，全市車樁比不高于2∶1；

安徽力爭到2025年汽車生產(chǎn)規(guī)模超300萬輛，各類充電樁23.7萬個，充電站4750座。

政策層面早已吹響號角，高壓快充的席卷而來勢必也會引起產(chǎn)業(yè)層面一定程度的動蕩與重塑。

高壓快充的產(chǎn)業(yè)鏈

那么，從400V提升到800V，會帶動產(chǎn)業(yè)鏈怎樣的變化呢？

首先值得關(guān)注的是充電樁：

充電樁主要由以下7個部分組成：充電樁殼體、充電槍外殼、插頭、插座、斷路器、接觸器、電源模塊外殼、充電樁用電纜。

根據(jù)中國充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)，截至2022 年6 月，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計數(shù)量為391.8 萬臺，同比增加101.2%。

根據(jù)公安部數(shù)據(jù)，截至2022 年6 月底，全國新能源汽車保有量1001萬輛。以此計算，截至2022 年上半年，國內(nèi)樁車比為1:2.6，較去年同期的1:3.1 明顯提升。

其次是材料端：

主要關(guān)注碳化硅功率器件、負極材料、CNT 導電劑、電解液等方面技術(shù)的革新。

碳化硅功率器件：800V電壓系統(tǒng)對功率半導體要求嚴苛。

為了滿足800V高壓平臺的需求，車企需要把原先的硅基IGBT切換成碳化硅材料（SiC），因為碳化硅為材料做出的功率半導體耐高壓，耐高溫，熱損耗低。

負極材料：技術(shù)革新主要為在現(xiàn)有的石墨負極材料體系上進行二次造粒、包覆、摻硅等方式，從而提升負極材料的倍率性能，二次造粒、包覆技術(shù)相對成熟，但硅基負極的發(fā)展處于初期，隨著快充性能需求的擴大，有望加速硅基負極的產(chǎn)業(yè)化趨勢。

CNT 導電劑：主要針對于硅基負極的使用，CNT 可以改善硅較差的導電性、包覆在硅四周一定程度上抑制膨脹，目前針對硅基負極材料使用的單壁管處于具備產(chǎn)業(yè)化條件、即將放量的階段。

電解液：在快充模式下，對于電解液的熱穩(wěn)定性以及導電性提出更高要求，新型鋰鹽LiFSI 具備更優(yōu)性能，國內(nèi)龍頭電解液企業(yè)LiFSI 的批量供應能力，并有望在需求驅(qū)動下加速應用。

第三是關(guān)注相關(guān)的零部件：

包括DCDC轉(zhuǎn)換器、OBC車載充電機、PDU/BDU集成設(shè)計產(chǎn)品、高壓直流繼電器、激勵熔斷器、薄膜電容、高壓連接器等。

DCDC轉(zhuǎn)換器：由于目前市面上的直流充電樁輸出電壓基本上都是400V，無法直接給800V的動力電池充電，因此需要一個額外的升壓DCDC產(chǎn)品將400V電壓升至800V后，再對電池進行充電。

OBC車載充電機：一般包括整流器電路以及DCDC轉(zhuǎn)換器兩大核心部件，前者主要將交流充電樁的電轉(zhuǎn)換為直流電為動力電池充電，后者主要將高壓電池轉(zhuǎn)換為低壓。

為滿足耐壓、耐高溫、輕量化等需求，OBC和DCDC等功率器件的集成化趨勢明顯。

PDU/BDU集成設(shè)計產(chǎn)品：主要元器件包括繼電器、熔斷器、電流采集原件、銅排、連接器和線束等。

PDU高壓配電單元主要負責對新能源汽車高壓系統(tǒng)的電源進行分配與管理，主要功能包括電路過載短路保護、保護和檢測高壓系統(tǒng)運行、提供充放電控制等。BDU電池包斷路單元也屬于PDU的一種，主要用在電池包上。

高壓直流繼電器：繼電器作為通過小電流來控制大電流通斷的開關(guān)，在電路中可以起到轉(zhuǎn)換電路、安全保護和自動調(diào)節(jié)等作用，在800V電壓下高壓直流繼電器成為整車電路控制環(huán)節(jié)十分重要的器件，其產(chǎn)品性能要求提高，對耐壓性、滅弧、使用壽命、載流能力等指標要求更為嚴苛，附加值也隨之提升。

目前高壓直流繼電器的單車價值量在800-1400元之間，800V電壓趨勢下單車價值提升約40%。

通常新能源汽車需要配備5-8個高壓直流繼電器，且隨著電氣架構(gòu)高壓化發(fā)展，需求將不斷提升。

國內(nèi)高壓直流繼電器市場競爭格局實現(xiàn)以自主品牌為主導，比如國內(nèi)市占率達40%的宏發(fā)股份（600885.SH）。

激勵熔斷器：作為PDU的重要器件，是新能源汽車不可或缺的安全保護裝置，主要為電動車儲能提供過電流保護功能，如對DCDC、PTC、OBC和空調(diào)等進行保護。

目前全球熔斷器市場集中度高，市占率前七位企業(yè)合計占比達92%，主要以歐美日企業(yè)為主導。在國內(nèi)新能源車用熔斷器市場中，市場集中度也很高，國內(nèi)供應商中熔電氣（301031.SZ）市占率達55%，而第二、三位企業(yè)Bussmann和Mersen的市占率分別為30%和10%，CR3達95%。

薄膜電容：電容器是能源控制、電源逆變、電源管理以及直流交流變換等系統(tǒng)中的核心元器件，主要應用于充電樁和電控逆變器中，起到直流濾波的作用，對于逆變器的壽命也起決定作用。目前新能源汽車薄膜電容單車價值量約為400元，800V高壓趨勢下對薄膜電容的需求量將呈大幅提升趨勢，薄膜電容的單車價值量有望提升20%，此外800V高壓平臺一般率先應用于雙電機配置的中高端車，短期內(nèi)薄膜電容用量也將提升。

目前全球薄膜電容市場主要以歐美日企業(yè)為主，日本松下的全球市占率高達55%，全球第一，國內(nèi)供應商法拉電子以8%的市占率排名第三。

高壓連接器：高壓平臺中十分重要的元部件，在整車端和充電樁端均有應用，被廣泛應用于動力電池、PDU、OBC、DC/DC、空調(diào)、直/交流充電接口等高壓單元，主要應用場景包括車載充電器、電池和電控之間、電機和電控之間、空調(diào)和電控之間的電流傳輸。

目前單車一般需要配置15-20個高壓連接器，隨著大功率快充接口和電壓轉(zhuǎn)化接口數(shù)量增加，高壓連接器的單車價值量也隨之提升，目前新能源汽車高壓連接器的單車價值量約為2000元，而在800V平臺下高壓連接器的單車新增量可達800-1500元。

誰能推動企業(yè)變革

分析師們之所以把2022年稱作新能源汽車的“高壓元年”，源于國家發(fā)展改革委、國家能源局等十部委在今年1月發(fā)布的《關(guān)于進一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務保障能力的實施意見》。

里面提到：

一，鼓勵地方加強大功率充電、車網(wǎng)互動等示范類設(shè)施的補貼力度；

二、加大配套電網(wǎng)建設(shè)投入，合理預留高壓、大功率充電保障能力；

三、提高城市與高速公路快充樁/站覆蓋比例。城市中，鼓勵充電運營企業(yè)通過新建、改建、擴容、遷移等方式，逐步提高快充樁占比；高速公路中，力爭到2025年，國家生態(tài)文明試驗區(qū)、大氣污染防治重點區(qū)域的高速公路服務區(qū)快充站覆蓋率不低于80%，其他地區(qū)不低于60%。

《實施意見》發(fā)布后，北京、浙江、安徽、重慶等地紛紛發(fā)文件表示響應。

美國設(shè)立了2023年把電動汽車快充時間縮短到15分鐘以內(nèi)的目標，相較之下，我國2025年快充站覆蓋率60%的目標并不算激進。

但難度仍然不小。

中國汽車工程學會秘書長張進華表示，“超級快充技術(shù)對電網(wǎng)的要求也很高，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)要做出一些重大調(diào)整，才能滿足大量電動車同時快充的需求。電網(wǎng)的這種負荷巨變，需要時間?！?/p>

一名熟悉充電領(lǐng)域的人士認為：

靠國家永遠不如靠車企自己，現(xiàn)在上頭不是那么闊綽的時候了。

車企們大概也想掌握主動權(quán)，競相開啟大功率超充樁布局。

北京地區(qū)就已部署了超過10座360kW以上單樁充電功率的極狐超充站。阿維塔科技則和bp電動化及移動出行部門共同投資，在2023年底前在中國19座城市建設(shè)百余個超快充電站。

根據(jù)充電聯(lián)盟的統(tǒng)計，截至2022年7月，聯(lián)盟內(nèi)成員單位總計上報公共類充電樁157.5萬臺。國聯(lián)證券測算，預計到 2025 年，國內(nèi)充電樁保有量有望達到930萬個。對比之下，車企提供的超充站數(shù)量無異于杯水輿薪。

“關(guān)于高壓快充，你可以理解為產(chǎn)品的一個亮點，實用性雖然不強，但確實是一個亮點。一系列的車企要做高端做區(qū)隔，4C電池是個好選項?！币晃恍袠I(yè)分析師這樣評價車企的布局。

主機廠蠢蠢欲動，但公共充電場站的主力軍——第三方充電樁運營商卻似乎興致平平。

“對于我們而言，超充樁的成本、選址、配網(wǎng)容量都需要考量，現(xiàn)在支持超充的車輛又很少，相當于我好不容易建了個大水池，但絕大部分的車都是‘喝’不了這么快，變相造成了一種資源浪費?！币晃怀潆姌哆\營企業(yè)內(nèi)部人士坦言。

綜上來看，我們能淺窺整個充電產(chǎn)業(yè)變革的難度之大，無論是政府、還是車企、又或是充電樁企業(yè)，在這場變革中都還沒有找到合適的答案。

在中國新能源車的發(fā)展進程中，我們已經(jīng)目睹了太多讓人熱血沸騰的戰(zhàn)略計劃，這一次，“高壓快充”能成功嗎？

審核編輯 ：李倩