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电动车超级快充“亮剑”!下游众多整车厂商争相布局

来源:芯八哥 发布时间:2022-05-19

摘要: 近年来,随着汽车产业变革的持续演进,新能源车产销量不断超预期。据工信部的数据显示,2022年一季度新能源汽车累计产销分别完成了129.3万辆和125.7万辆,同比均增长1.4倍,幅度超过了2019年的全年水平。

近年来,随着汽车产业变革的持续演进,新能源车产销量不断超预期。据工信部的数据显示,2022年一季度新能源汽车累计产销分别完成了129.3万辆和125.7万辆,同比均增长1.4倍,幅度超过了2019年的全年水平。值得注意的是,目前新能源汽车的市场渗透率已经达到了19.3%,同比增长了11.4%,意味着新能源汽车开始真正驶入发展的“快车道”。

 

新能源汽车的出现不仅减轻了环境压力,还为人们的出行生活带来了便利。不过,由于发展时间较短,技术不够成熟,新能源汽车充电时间长、续航时间短、安全等核心痛点还有待解决。

 

| 充电5分钟续航200公里,广汽埃安超冲技术行业领先

 

曾几何时,“充电5分钟通话2小时”是手机领域非常知名的广告语,让人见识到了快充技术的神奇。如今在新能源汽车领域,超级快充技术同样给人们带来了非同凡响的快充体验。

 

新能源汽车迎来大时代,广汽埃安行业领先。据了解,广汽埃安前瞻性的布局了纯电造车平台,先后研发了弹匣电池、石墨烯基电池、硅负极电池等核心技术,直击新能源车安全性、里程焦虑等痛点,在10-20万元价格区间的细分市场具备显著的领先优势。

 

早在去年,广汽埃安就发布了超级倍速充电技术。据其介绍,公司的超级充电桩能够做到“充电5分钟,支持车辆续航200公里”,技术实力在业内遥遥领先。值得一提的是,广汽埃安超级快充技术已于去年9月份量产上车,并且已经率先配备在AION V的3C 500KM和6C 500KM两个不同版本的车型上。

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 资料来源:广汽埃安

 

为了进一步缓解用户在续航与补能上的焦虑,广汽埃安计划在每个充电站上至少安排一个A480充电桩,电压可达880V,最高充电功率为480kW,比特斯拉最快的250kW充电桩还要快接近2倍。据其介绍,该充电桩可以提供3C和6C两种高倍率的充电模式。其中,3C高倍率充电下,0-80%充满为16分钟;而在6C高倍率下,0-80%仅需8分钟,速度比前者快一倍,甚至不低于燃油车的加油速度。

 

| 800V高压平台布局热下,碳化硅在电动汽车领域将出现爆发式增长

 

充电慢是目前新能源车行业的核心痛点之一。近年来,海内外车企和科技巨头为了解决充电问题,做了大量的研发工作。

 

众所周知,新能源汽车充电速度主要取决于充电功率,从功率公式P(功率)=U(电压)×I(电流)可知,如果需要提高电动车单位时间内的充电功率,就需要提高作用于动力电池的输入电压和电流。因此,发展超充技术目前有两个方向:一是大电流直流超充,二是高电压直流超充。

 

目前,大电流直流超充方案,充电优势并不明显,仅有少数厂商在做,以特斯拉为典型代表,其V3超充桩最大输出电流接近520A。业内认为,520A已逼近充电电流上限,进一步提升的空间较为有限。

 

和大电流直流超充方案相比,高电压超充不易产生发热所带来的安全隐患,并且可以显著提升动力电池能量的使用效率,还有助于提升汽车动力性能和续航里程。从市场主流车企发布的相关超级快充方案来看,目前较多的使用的是800V高压系统+超级快充的组合形式,可以实现充电10分钟,续航300公里以上,能有效解决充电及续航焦虑,目前已经成为行业的主流应用方案。

 

在材料选择方面,由于碳化硅具有耐高压、耐高温、开关损耗低等优势,其材料特性使得MOSFET结构能够轻松覆盖650V-3300V高电压,并且和其他材料相比能够节能5%-10%。因此,碳化硅 MOSFET是800V高压系统功率半导体的最佳选择,目前已发布或即将发布的800V高压系统方案大部分都选择采用碳化硅 MOSFET。

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资料来源:小鹏汽车

 

近年来,由于新能源汽车等下游需求的不断增长,全球碳化硅市场规模持续扩大。据 Yole 的数据预测,到2026 年整个碳化硅功率器件的市场规模有望达到50亿美元,在2020年7亿美元的基础上保持37%的年复合增长率。中国新能源车市场碳化硅领域,根据东吴证券的测算,预计从2020的14.6亿元增长到2024年的164.7亿元,年均复合增长率达83.2%。

 

从碳化硅的竞争格局来看,全球碳化硅产量的70%-80%来自美国公司,其中Wolfspeed(Cree) 作为全球碳化硅龙头企业,市场市占率超过 60%,并且技术工艺全球领先。中国在碳化硅领域,技术和美国相比落后5-8年以上,目前市占率低于10%。据了解,作为碳化硅领域的绝对龙头企业,Wolfspeed与下游器件企业的长期合作供货订单接近100亿人民币,签约企业包括安森美、英飞凌和意法半导体等。其中意法半导体是特斯拉的碳化硅供应商,安森美主要为蔚来等企业供应碳化硅器件,英飞凌为现代汽车等供货。

 

具体来看,碳化硅又可以分为单晶衬底、外延、器件三个细分领域。目前,海外碳化硅单晶衬底企业主要有 Cree、DowCorning、II-VI 等企业;外延片企业主要有 DowCorning、II-VI、Cree、罗姆、Infineon 等;器件方面相关主要企业包括 Infineon、Cree、罗姆、意法半导体等。

 

中国碳化硅产业虽然基础薄弱,但是近年来也取得了不错的进展。在衬底方面,天科合达、山东天岳取得了一定的发展;在碳化硅外延方面,东莞天域、瀚天天成等企业做的较好;在器件方面,三安光电、泰科天润、派恩杰等企业的产品已大量应用于光伏、大功率电源、充电桩等领域。值得注意的是,中国在车用碳化硅 MOSFET 领域技术还非常薄弱,不过随着国产替代进程的加速,未来具有较好的发展机会。

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全球碳化硅产业链主要公司

资料来源:电子发烧友,国金证券

 

事实上,自特斯拉在2018年发布的 Model 3首次采用了意法半导体供应的碳化硅 MOSFET 器件后,碳化硅已经越来越受到新能源汽车市场的青睐。目前,众多整车厂商比如比亚迪、吉利、现代、广汽、小鹏等都已经发布了搭载的碳化硅 800V 高电压平台的车型,部分车企已经将量产时点定在 2022 年。根据不完全统计,全球已采用或确定采用碳化硅功率器件的有近 30 家汽车品牌,预计 2022 年之后,碳化硅在电动汽车领域应用将出现爆发式增长。

 

| 超级快充大势所趋,众多厂商争相布局

 

众所周知,汽车行业拥有万亿市场规模,在新能源汽车产业变革的大背景下,未来谁能解决其核心痛点,谁就能从激烈的竞争中脱颖而出,成长为市场的龙头企业。

 

实际上,国内外主要厂商早已经开启了超级快充的军备竞赛。从国外来看,海外整车厂近年来纷纷推出高电压平台车型。2019年,保时捷率先量产800V高电压平台电动车Taycan,目前最大充电功率可达270kW,可在22.5分钟内完成5%-80%的充电,后续版本最高充电功率有望达350kW;2020年,现代集团正式发布E-GMP平台,搭载400V/800V超高压充电系统,可在18分钟内完成0%-80%的充电,可实现充电5分钟续航100km;2021年,搭载的奥迪自研PPE平台的A6e-tronConcept面世,该平台搭载了800V高压电气系统,理想状况下充电10分钟续航300km。

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全球部分高电压平台车型梳理

资料来源;各公司官网,安信证券

 

值得一提的是,作为全球新能源汽车整体龙头,特斯拉的超级快充目前已经发展到了第三代。其V3超级充电桩可支持高达250kW的峰值充电功率,充电15分钟可补充250km续航电量,未来特斯拉计划将其充电功率进一步提升到300kW,这意味着Model 3仅需十几分钟即可充满电。目前,特斯拉在全球范围内拥有超过25000个超级充电桩,在我国建设的超级快充充电站已超过920座,拥有充电桩数量7100多个,覆盖我国超过330个城市。

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资料来源:特斯拉

 

从国内来看,华为、比亚迪、吉利、长城、广汽、东风汽车等主流厂商都推出了的高电压纯电车型。具体来看,华为与极狐汽车合作的极狐阿尔法S华为HI版在今年5月7日已经上市,据介绍该车型首搭了堪称业界最强的800V高压快充,可在10分钟提高续航将近200公里;比亚迪于2021年发布的e平台3.0搭载800V闪充技术,充电5分钟续航150km;2021年,吉利发布量产车型极氪001,基于SEA浩瀚架构打造,支持800V超级快充,可实现充电5分钟续航120km;长城旗下蜂巢能源发布蜂速快充电池,其中第二代蜂速快充电池支持800V的高压电气架构,充电倍率达到4C;此外,东风旗下的岚图汽车的最新800V高压超级快充技术,可在360KW超级充电桩加持下,充电速率提升125%,实现充电10分钟续航400公里。

 

作为国内造车新势力的主要代表之一,小鹏G9配置碳化硅800V高压平台,在480kW高压超充桩配套设施下,充电5分钟可以续航200公里,理想状态下12分钟可以把电量从10%充至80%。除此之外,小鹏汽车超级充电桩的配套建设增速也非常迅猛。近日,小鹏汽车正式宣布公司超级充电桩已贯通全国337城,成为行业首个自建品牌充电站贯通全国所有地级行政区域的车企。截止至2022年1月,小鹏汽车累计上线品牌超充站813座,目的地充电站166座,在数量紧追特斯拉。

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资料来源:小鹏汽车

 

由此可见,超级快充是新能源汽车发展的必然趋势,随着特斯拉、小鹏汽车、广汽埃安等多家车企高电压平台车型的陆续推出,未来用户“充电焦虑”有望得到显著缓解,新能源汽车渗透率也有望加速提升。

 

不过,业内人士也指出,国内补能未来很长一段时间仍将是以超充+换电2种模式并行推进为主。虽然现在汽车超级快充技术发展很快,但是想要在充电时间与续航里程上完全超过燃油车,还有一段很长的路要走。此外,超级快充带来的标准统一、电池安全、充电难充电贵等问题仍急需解决。未来只有把这些问题真正解决了,超级快充才能真正的市场化普及。


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