中金：800V高压架构蓄势待发，车桩两端同步升级

市场资讯2022-08-17

800V高压平台加速落地，解决方案从部分高压向全系高压方向迭代。得益于高压快充技术在充电补能效率、驱动性能等方面的优势，继2020年吉利首次发布支持800V的SEA浩瀚架构以来，国内车企加快800V高压平台布局。随着800V车型如极狐阿尔法S、阿维塔11、小鹏G9、长城机甲龙于年内陆续上市，2022年成为800V车型量产元年。800V高压系统平台兼容性高，往前看，我们预计全系800V架构将凭借其...

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年，燃油车首次引入蓄电池，电压为6V，到1920年逐渐普及。随着车载电器增多，6V系统无法满足电器功率需求，1950年起，车企相继推出12V系统。1988年，SAE提出42V电压系统，但未能落地。2011年，为满足2020年各国出台的严格排放法规，兼顾日益增长的电器功率需求，BBA、大众等德系车企联合推出48V轻混系统，与12V系统并存，48V系统充电电压最高可达到56V，实现了60V安全电压阈值内最大程度升级。48V系统能优化发动机启停、加速辅助等功能，提升了燃油经济性。新能源车以三电系统替代燃油动力系统，车内电压大幅升级至百伏以上。新能源车以电池为动力源，需要较大电池容量与输入/输出功率，但车用电器仍可在低压下运行，因此同时存在百伏以上高压系统与48V/12V低压系统。纯电乘用车电压通常在 250-450V 之间，且系统电压不断升级。2019年，保时捷Taycan上市，成为全球首款搭载800V超高压系统的车型，随后全球各车企相继发布800V及以上超高压平台与车型，新能源车电压升级趋势明显。图表：汽车电压平台变化趋势资料来源：齿轮传动，21ic电子网，中金公司研究部在新能源汽车电压升级过程中，车企通常采用改变电芯串并联方式实现电压升级。目前，纯电动乘用车电压普遍为250V-450V，因带电量不同而有所波动；而商用车由于整车功耗更高，因此所需带电量明显更大，车企通过电芯串联后电压等级可达450V-700V。而未来800V高压乘用车则是在带电量无大幅变化情况下，通过改变电芯串并联方式而提升电池电压。图表：当前及未来各类型纯电动车电压等级资料来源：第一电动，中金公司研究部针对续航痛点，车企积极布局800V高压平台续航短、充电慢是新能源车两大痛点。一方面，现有纯电动车实际续航里程普遍低于燃油车；另一方面，电动车充电所需时间较长，交流慢充时需要8-10小时才可充满，现有快充大多也需要1小时左右，而燃油车加油仅需3-5分钟。据新出行2021年调研，55.5%的用户担心新能源车长途出行续航不够，54.9%的用户因新能源车充电不便而有所顾虑；而据中汽协2021年调研，40%用户认为充电时间过长而造成不便。提升用户体验需要增加带电量和提升补能效率双管齐下。增加带电量可提升单次补能后的续航里程，但受两方面限制，一方面，电池价值量较高，提升带电量直接增加边际成本；另一方面，电池重量较大，电池扩容也将增加整车功耗，短期内电池技术难以发生较大变革，两方面限制均难以突破。此外，即便单次补能后续航能够与燃油车持平，补能便利性不足依然会引起用户的用车焦虑。因此，我们认为，提升带电量与提升补能效率并非此消彼长关系，而是双方共同发展，最终在成本与性能的权衡取舍下，达到均衡配置。图表：充电不便、续航不够是用户购买新能源车的最大顾虑资料来源：新出行，中金公司研究部注：调研时间为2021年，调研样本数 1,625 份，全国范围调研为线上调研，区域范围调研包含北京、上海、南京等7座城市，为线下调研图表：充电便利性主要掣肘在于充电桩数量少和充电时间过长资料来源：中汽协，中金公司研究部注：调研时间为2021年换电和快充双线并举构建补能网络，快充技术大势所趋。提升补能效率有换电和快充两种方案。换电方案即通过更换电池直接补能，节省充电时间，目前，蔚来二代换电站单车换电时间约90s，吉利枫叶换电站换电仅需60s。但由于不同品牌车型电池规格、底盘设计不同，换电站兼容性不高，其大规模推广需要各车企自建换电体系或统一电池规格，前期建设投资大、回报低，短期内或难以大规模落地。而以特斯拉、大众集团、小鹏为代表的诸多车企均选择快充方案并进行快充桩建设。此外，部分车企如广汽埃安、蔚来同时布局换电与快充，双线并举构建多元补能网络。快充分为高电流与高电压两种技术路线，高电压快充更具优势。快充有高电流和高电压两种技术路线：理论上，根据W=Pt，充电功率提升一倍，则充电时间减半；根据P=UI，电压或电流提升一倍，充电功率均可提升一倍。相比高电流快充，高压快充发热少、损耗低。高电流路线的缺陷在于，根据Q=I²Rt，电流越高，则电能损耗越大，且损耗以发热方式体现，增加了热管理压力。此外，高电流需要载流量更高、线径更大的线缆，也将造成线缆成本和重量增加。目前特斯拉采用高电流方案，而更多车企转向高电压方案。图表：改善续航、提升补能效率的各种方案对比及代表车企资料来源：盖世汽车，汽车之家，中金公司研究部国外车企中，大众集团与现代起亚集团走在800V路线前列。2019年，全球首款800V车型为大众旗下的保时捷Taycan，大众集团目前有400V/800V兼容性J1平台，并规划了800V PPE平台，基于PPE平台的保时捷Macan与奥迪Q6 e-tron/A6 e-tron计划于2023年发布。现代起亚也于2020年底公布其800V E-GMP平台，并于1Q21发行基于该平台的现代IONIQ5、起亚EV6两款车型。而奔驰、宝马在则布局较晚，分别计划于2024/2025年推出支持800V的MMA/Neue Klasse平台并实现量产。图表：国外车企800V布局情况资料来源：搜狐汽车，盖世汽车网，易车网，中金公司研究部注：◇代表车企平台规划，◆代表车企车型/快充桩规划国内车企纷纷跟进800V高压平台，2022年量产车型加速落地。2020年，吉利首次发布支持800V的SEA浩瀚架构；2021年，国内车企纷纷公布800V高压平台及量产计划。2021年9月，配备超充技术的AION Y Plus上市，2022年，800V车型极狐阿尔法S、小鹏G9、长城机甲龙陆续上市，2022年成为800V车型量产元年。按照各公司规划，2024年底前理想汽车、吉利、零跑都有望实现800V车型量产上市。图表：国内车企800V布局情况资料来源：搜狐汽车，盖世汽车网，易车网，中金公司研究部注 ：◇代表车企平台规划，◆代表车企车型/快充桩规划800V系统兼容性高，逐步向全系高压方向迭代新能源车电气系统可按功能划分为用电系统与充电系统，按电压划分为高压系统与低压系统。400V新能源车中同时存在400V高压电气系统和12V低压电气系统，而400V-800V升级是高压系统内部电压升级，存在多种方案。下面我们对用电系统/充电系统的不同方案分别讨论。图表：400V车型电气系统资料来源：第一电动，中金公司研究部注：图中所示为不存在48V轻混系统的400V电动车型车载用电系统：800V高压系统平台兼容性高，从部分高压向全系高压方向迭代。支持800V高压快充的系统架构有多种实现方案，按照车载用电部件的电压来划分，当前主要有全系400V、全系800V、800V/400V混合三种方案。保时捷Taycan采用800V/400V混合方案，E-GMP平台采用全系800V方案。保时捷Taycan的部分高压部件升级至800V，如PDU、电驱系统、PTC电压等，但空调压缩机等部件仍为400V，主要系Taycan量产时800V空调压缩机的技术尚不成熟，因而沿用了保时捷PHEV中400V空调压缩机。现代集团的E-GMP平台中车用电器则均在800V电压下运行。图表：保时捷Taycan800V高压架构资料来源：汽车之家，中金公司研究部图表：保时捷Taycan的DC/DC转换器功能 资料来源：汽车之家，中金公司研究部车载充电系统：800V充电系统以兼容400V/800V快充为主流，通过电驱升压或DC/DC实现。电池结构方面，800V架构可分为2×400V电池串并联切换和不可切换式800V电池架构。充电系统方面，800V架构可分为仅支持800V直流快充或兼容400V/800V直流快充两种模式，由于目前大部分快充桩规格为400V，充电系统一般采用兼容400V/800V模式，在400V直流电充电时，使用升压装置升压至800V充电，具体有DC/DC升压与电驱升压两种方案。图表：800V系统架构分类资料来源：汽车ECU设计，中金公司研究部注：所有架构均支持交流慢充车端：渐进式演进路线下，单车增量价值亟待释放我们预计800V高压平台将带来多处车载零部件升级。电压平台由400V向800V升级，将带来车载零部件几大升级趋势：• 电控、小三电与空调系统：功率器件升级，SiC MOSFET加速替代Si IGBT；•电池：电池材料与热管理系统升级；•线束：线缆降规，连接器增加，总价值量上升；•高压直流继电器：性能要求提升，附加值增加；•薄膜电容：耐压等级提升，用量增加；•熔断器：性能要求提升，激励熔断器加速渗透；图表：400V-800V需要新增和升级的零部件资料来源：电子发烧友，中金公司研究部注：图中所示为车用电器400V/800V混合、400V直流电通过DC/DC升压充电、无48V系统的电气架构方案功率器件：SiC MOSFET加速替代Si IGBT800V平台对功率器件耐压要求大幅提升，SiC MOSFET更具优势。新能源车中，功率器件广泛应用于电驱系统、小三电（OBC、DC/DC、PDU）、空调系统中。其中，电机控制器在工作时会在直流母线电压基础上产生电压浮动，当电压平台从400V提升至800V时，电压浮动偏差百分比不变：450V的直流母线电压下，功率器件承受的最大电压在650V左右，800V电压下，对应功率器件耐压需要提高至1200V左右。当前400V车型中一般采用Si IGBT器件，而800V车型中则需升级至SiC MOSFET，虽然Si IGBT、SiC MOSFET均可满足1200V耐压需求，但SiC MOSFET基于其材料和器件结构特性，具备低损耗、高频率等显著优势。图表：Si/SiC功率器件在电动汽车中的应用及趋势资料来源：意法半导体，中金公司研究部图表：Si IGBT与SiC MOSFET的额定电压范围资料来源：Rohm《SiC功率器件・模块应用笔记》 2020.10，中金公司研究部 相比于Si IGBT，SiC MOSFET损耗低、频率高，性能优势明显。SiC材料宽禁带、绝缘击穿场强大，可以在高压环境下达到较小的导通电阻。为了改善器件高压化带来的导通电阻增大问题，Si材料需使用少数载流子器件如IGBT，但IGBT关断时会产生拖尾电流，造成较大的开关损耗，因此限制了其高频驱动应用。相比之下，SiC材料能以多数载流子器件如MOSFET实现高压化，避免了开关损耗和频率限制问题。当电压由400V增至800V，Si器件的开关损耗和导通损耗均大幅增加，且明显高于SiC器件。800V电压下，SiC器件在大功率或小功率运行下的总损耗均大幅低于Si器件，性能优势明显。SiC MOSFET可实现更高的功率密度，使器件小型化、轻量化。SiC MOSFET的功率密度优势体现在功率模块小型化、无源器件小型化、散热系统简化三方面。据Rohm，SiC的应用可分别使功率模块、无源器件、散热系统缩小至原来的1/2、1/10、1/5，从而显著减小电机等部件的体积和重量，有利于车身结构优化和整车轻量化。SiC MOSFET应用于电驱系统时，电机的体积和重量明显下降。当SiC MOSFET应用于电驱系统时，其高频开关的特性使得电机能够达到更高转速，同等功率下，转矩相应减小。而转矩减小又将直接带来电机体积减小，同时，铜线变细、重量和成本相应下降。根据Rohm数据，以文图瑞电动方程式车队赛车为例，其将其核心电驱逆变器功率模块由Si模块替换为全SiC模块后，电机重量减轻了40%，尺寸减小了43%，优化效果明显。图表：文图瑞电动方程式车队赛车核心电驱逆变器采用SiC功率模块实现43%的小型化与6kg的轻量化资料来源：Rohm，中金公司研究部Si IGBT方案下，功率器件单车价值量约1,500元。单个电机控制器价值量约3,000元，其中原材料成本占比约85%，Si IGBT功率模块占原材料成本比约44%，折算价值量约1,050元。小三电合计单车价值量约2,500-3,000元，其中Si IGBT功率模块价值量约350元。此外，空调系统变频器、控制器中所用IGBT模块均价约100元。SiC MOSFET方案下，功率器件单车价值量将提升至4500元。目前SiC功率模块的成本约为Si功率模块的3倍。全系800V架构车型中，电机控制器、小三电、空调的工作电压均升级至800V。不考虑SiC器件应用后带来的散热系统降本、降低功耗带来的潜在电池降本等因素，若将上述部件中Si IGBT功率模块全部更换为SiC模块，则功率器件单车价值量将提升至4,500元。图表：2021年Si IGBT电机控制器原材料成本构成资料来源：华经产业研究院，中金公司研究部图表：SiC器件整车成本测算资料来源：威迈斯公司公告，英搏尔公司公告，比亚迪半导公司公告，中金公司研究部电池：电池材料与热管理系统升级实现高倍率充电需陶瓷隔膜、电解液、电池负极材料相应升级。电池电压升级至800V不等于电池可以实现高倍率充电，如800V车型极狐阿尔法 HI搭载电池则因为技术限制，仅支持2.2C充电，与4C及以上超高倍率充电仍有差距。从锂电池工作原理来看，单位时间迁移和嵌入负极的锂离子越多，则充电速度越快，因此可从两方面着手提升电池充电倍率。提升迁移速率：可应用高孔隙陶瓷隔膜和更低粘度、高效率的电解液，降低电解液中离子的迁移阻力，提升迁移速率。提升嵌入速率：目前电池负极多用石墨材料，其层状结构使得锂离子只能从端面进入，导致锂离子传输路长，嵌入速率低；可在电池负极采用特有的软/硬碳/石墨烯包覆改性技术，或采用硅基负极，提升锂离子嵌入速率。图表：电池充电倍率受锂离子迁移与嵌入速率限制资料来源：中国电池网，中金公司研究部图表：纳米硅基负极微观结构资料来源：广汽研究院，中金公司研究部高倍率充电带来电芯发热问题，热管理需要更精准。高倍率充电会使电芯温度短时间内大幅上升，且热分布不均匀，电芯正极区域发热集中；电芯温度过高会加剧电池析锂、SEI累积等问题，缩短电池使用寿命，严重时甚至会出现热失控链式反应，造成较大的安全威胁。同时，电池系统具有明显的短板效应，单一电芯的局部过热将影响整个电池系统运行。因此，高倍率充电需要对电池冷却系统进行升级，提升散热均匀程度，特别需要对发热较为集中的电芯正极区域进行针对性冷却，确保电池的温度一致性。图表：高充电倍率下LFP电池温度明显升高资料来源：Tomaszewska A, Chu Z, Feng X, et al. Lithium-ion battery fast charging: A review[J]. ETransportation, 2019, 1: 100011.，中金公司研究部线束：线缆降规、连接器增加，总价值量上升电压升级后高压线束相应变化，分为线缆与连接器两大维度。新能源车具有高压线束与低压线束两个系统，根据EV WIRE，新能源车线束单价平均为5,000元，其中高压线束单价平均为2,500元。具体来看，高压线束包括高压线缆与高压连接器，下面我们分别进行讨论。800V平台下电流减小，线缆线径缩小，体积、重量和成本相应降低，有利于整车轻量化。根据P=UI，功率不变时，400V-800V变化将使电流减半，以美标AWG为例，其线缆承载最大电流与线缆横截面积成正比，理论上，电流减半，横截面积减半，线缆内芯体积、重量、物料用量相应减半。目前单车线缆平均重量达 50-70kg，占整车重量的5%左右，线缆重量下降将带来明显的轻量化效果。高压线缆单价约800-1,000元，而线束的主要成本来自物料成本，占比达74%，线缆线径缩小后，物料用量减少，成本有望下降。图表：800V系统下线缆线径显著缩小资料来源：保时捷官网，中金公司研究部800V平台下高压连接器用量增加，高压线束单价小幅上升。目前技术架构下，电动车高压连接器单车配置量为15-20个，根据车型设计不同，单价在700-3,500之间。400-800V平台升级要求高压连接器重新选型。用量上，800V车型需要增加大功率快充接口，同时新增的400-800V及800-400V的DC/DC部件也需要配备连接器。我们估算，800V车型所需高压连接器个数增加至20-25个，单价提升至2,210元。整车高压线束（线缆+连接器）单价小幅上升，由2,500元提升至2,830元。图表：高压连接器在新能源车中的运用资料来源：线束工程师网，中金公司研究部图表：400V与800V线束单车价值量测算资料来源：EV WIRE，线束工程师网，中金公司研究部高压直流继电器：性能要求提升，附加值增加 高压直流继电器是新能源车的刚需零部件，单车价值量较高。高压直流继电器可控制并保护新能源车的高压电路，新能源车需要配置包括主继电器、预充继电器、快充继电器、普通充电继电器、辅助继电器合计5类高压直流继电器，根据车型不同，单车配置量4-8个。我们测算，2022年混动乘用车中单车价值量约420-590元，纯电乘用车中单车价值量约630-910元。此外，快充桩中也需配置高压继电器，配置量一般为2个，价值量约140-220元。图表：新能源车高压直流继电器的单车价值量测算资料来源：中金公司研究部注：继电器价格数据为2022年价格估计值，不同级别车型单价不同，此处为A级车及以上车型单价图表：新能源车与充电桩中高压直流继电器的配置情况资料来源：宏发股份官网，中金公司研究部800V平台下高压直流继电器升级，推动单车价值量进一步提升。800V平台下由于电压和电流更大、电弧更严重，对高压直流继电器的耐压等级、载流能力、灭弧能力、散热、使用寿命等性能提出更高要求，相应地，产品将在触点材料、灭弧气体、封装方式等多方面进行改进，技术要求提升，产品附加值相应增加。我们预计800V纯电动车型中，高压直流继电器单车价值量提升40%，达880-1,270元，带来250-360元增量价值。薄膜电容：耐压升级、用量增加 新能源车是电容器的重要下游应用场景。电容器是功率模块中必备的被动元件之一，在新能源车中广泛应用于OBC、DC/DC、电驱、空调变频器等涉及变压、变频、直流/交流转换的部件中。根据电容器的功能不同，可分为以下5类：•DC-Link 电容：连接于直流母线与开关管中间，对整流器的输出电压进行平滑滤波，用于电驱系统（DC/AC转换）、OBC（AC/DC转换）中，是车载电容器中价值量最高的产品。•缓冲电容：保护电路系统，用于电驱系统中，单价较低。• EMI电容：抑制电磁干扰，用于OBC、电驱中，单价较低。• 谐振电容：吸收电路中的高频波，用于OBC、DC/DC中，单价较低。• 直流滤波电容：用于整流电路中，滤除交流成分，使输出的直流更平滑，用于OBC、DC/DC中，单价较低。新能源车中薄膜电容单车价值量约350-610元。我们估算，新能源车电驱系统薄膜电容价值量约260元，双电机车型价值量翻倍；其中OBC中薄膜电容价值量约70-90元；DC/DC转换器中价值量约10元，空调变频器等其他车载部件中价值量10元以下，合计单电机车型价值量约350元，双电机车型约610元。800V平台下薄膜电容耐压升级、用量增加，带来增量价值50-90元。800V平台下峰值电压约1200V，薄膜电容耐压等级提升，同等容量下整体成本增加约10%-20%。此外，为实现400V直流快充兼容，800V车型中部分车型采用DC/DC升压方案，需加装一个DC/DC，薄膜电容单车用量可能增加，但也有陶瓷电容/铝电解电容替代方案。平均来看，我们测算新能源车由400V升级至800V带来的薄膜电容单车价值增量约50-90元。图表：薄膜电容在电驱系统中发挥重要作用资料来源：TDK官网，中金公司研究部图表：薄膜电容单车价值量测算资料来源：NE时代，中金公司研究部熔断器：性能要求提升，激励熔断器加速渗透熔断器是新能源车中必不可少的安全保护装置，激励熔断器与智能熔断器逐步应用。新能源车过电流保护主要依靠高性能熔断器来完成，目前其他车载器件无法可靠分断短路电流，熔断器则可在短路发生时快速切断电流回路，是新能源车必不可少的安全保护装置。新能源车中，主回路中应用电力熔断器，部分车型会应用激励熔断器；辅助回路中，高压电路应用电力熔断器、低压电路应用电子熔断器。传统电力熔断器的保护特性无法根据保护要求调整，而激励熔断器可通过接收控制信号激发保护动作，性能更优。此外，智能熔断器可根据应用需求定制保护特性，通过自动检测回路电流或其他信号，自动触发保护动作，具有更好的适用性，目前尚处于开发和应用前期。新能源车熔断器单车价值量100-130元。用量与规格上，主回路中使用大规格圆管电力熔断器，用量1-3个，辅助回路中使用小规格圆管电力熔断器，用量3-5个。单价上，参考2020年中熔电气产品售价：电子熔断器单价1.5元，大规格/小规格圆管熔断器单价分别为66.5/13.7元，激励熔断器单价88.7元。测算得熔断器单价约108-268元，考虑车型减配与年降，我们预计当前单价约100-130元。图表：熔断器用于新能源车保护示意图资料来源：中熔电气招股说明书，中金公司研究部800V平台下电力熔断器升级、激励熔断器加速渗透，带来35-160元单车价值增量。800V平台下，熔断器熔体结构改变，长度、粗度增加，单价上升。参考2020年中熔电气产品售价：参数为30A/500VDC、32A/750VDC的圆管熔断器单价分别为10.6元、14元，我们预计400-800V电压升级带来电力熔断器价格增长约35%，对应单车价值量提升至135-175元。此外，大功率快充时，短路电流冲击会加大，增加激励熔断器可提升安全性，800V平台下激励熔断器装配率或加速提升。800V车型若加装激励熔断器，则单车价值量可提升至220-260元。图表：新能源车中熔断器单车价值量测算资料来源：中熔电气招股说明书，中金公司研究部注：由于电子熔断器单价较低，测算时不考虑在内桩端：800V车端布局带来高压充电桩建设需求超级快充大势所趋，带来配电器件变更、液冷+充电模块升级新需求新能源车快速放量带动快充/超充桩建设需求提升。直流快充桩中，高电压快充相比大电流快充更具优势，而超充桩则需电流、电压同步提升。为保障新能源车用户补能体验，车桩比需维持在合理区间，随新能源车保有量迅速增长，充电桩需求量相应提升，同时充电慢痛点亟待解决，带动大功率充电桩建设需求不断提升。现有大功率充电可分为三种方式：•1）电压由400V上升至800V的高电压快充。以保时捷Turbo充电桩为例，其充电电压为800V，峰值充电功率可达270kW，实现5%-80% SOC需要22.5分钟。• 2）电流由250A上升至600A的大电流快充。目前特斯拉采用该方案，其V3超充桩充电电压为400V，峰值电流达600A，峰值功率约250kW。相较于高电压快充，大电流快充的热损失较大，且充电桩与充电枪的热管理成本更高。• 3）电流、电压同步提升下，功率达400kw及以上的超级快充。据美国能源部定义，超级快充（XFC）充电功率需达到400kW以上。目前，国内车企中广汽埃安、小鹏等均有布局。广汽埃安A480超充桩最大持续电流可达600A，最高工作电压达880V，最大充电功率达480kW。我们认为，超充技术是大势所趋，车端800V布局将带动超充桩同步发展。超充情境下充电模块需进行升级，充电枪、线、直流接触器和熔丝等需重新选型。高压超充情境下，电压将从400V提升至800V乃至1000V，功率也由120kW向480kW发展，此时充电模块将会有磁元件、功率器件两方面的升级：1）充电桩为了适配目前的低电压存量充电桩，需要加装DC/DC升压模块，提升磁性元件的需求量；2）SiC基功率器件可实现比Si基更高的开关频率，从而实现更高功率密度，我们预计SiC基功率器件将在直流充电桩领域加速市场渗透。图表：我国充电桩保有量与车桩比资料来源：EVCIPA，中金公司研究部注：充电桩数量为公用充电桩与私人桩合计值图表：桩端：充电模块、配电器件等均需变更资料来源：华为官网，华为公告，中金公司研究部结合液冷、功率器件、充电枪等模块的升级，我们预测高压超充桩单桩成本在23-26万元。• 直流桩由充电模块、充电枪及线缆、主控板三个主要组成部分，目前充电桩的采购成本在0.35 -0.4元/ W居多，其中充电模块可将电网中的交流电转换为直流电为动力电池充电，占设备总成本的50%左右。• 800V高压大功率超充下，充电模块IGBT损耗较大，需换用价格为Si IGBT的3倍以上的SiC MOSFET，我们预估升级后的SiC充电模块价格会是当前模块的1.5-2倍。此外超充桩配备液冷装备后成本上升。综上，我们预测充电桩的采购成本是当前价格的1.8倍左右，0.63 - 0.72元/ W，单个360kW超充的成本在23- 26万元。超充对桩端热管理提出更高要求，主机+机枪采用液冷装置成本提高超充时产生的大量电热需要增配液冷系统。400kW及以上大功率充电时，充电设备在短时间内迅速发热，可能引起热安全问题，而传统风冷无法达到设备散热要求，因此主机和机枪均需配备散热效果更佳的液冷系统。液冷装置还具有实现温度控制、减轻重量两大优势。一方面，大功率充电连接器内共有 5 个温度传感器，控制器可依据实时测量的温度变化情况对冷却输出作出相应的调整——冷却液通过内置冷却管道有效地散热，从而防止大电流导致的充电系统过热。另一方面，液冷装置可缩小电缆直径进而缩小换热设备体积，减轻充电枪重量，对用户更为友好。图表：液冷充电温度对比图资料来源：菲尼克斯官网，中金公司研究部图表：菲尼克斯 HPC 高压充电枪采用液冷技术资料来源：菲尼克斯官网，中金公司研究部充电桩输出电压范围上限1000V落地应用，充电模块向20/30/40kW多元化配置发展 现存充电桩以750V以下为主，存量+增量双布局解决800V充电桩建桩需求。按照电动车电压平台和充电桩电压的关系，400V电动车充电的充电桩为750V，800V电动车充电桩为1000V标准，而现有运营的充电桩多数为750V及以下，不支持800V电动车充电需求。存量方面，需要对部分低电压充电桩进行改桩或重建。主要针对低使用效率充电桩，将其场地资源、电力资源进行利用和升级改造，进而满足800V车端充电需求。增量方面，充电模块形成1000V最高输出电压的共识，输出电压范围上限由750V向1000V高压落地应用。2018年起星星充电、英飞源等充电模块企业陆续发布充电范围宽至1000V的充电模块；2021年起国家电网在充电桩采购中也已经进一步提升电压标准至1000V，要求覆盖DC200-1000V范围，布局高压充电网络，且2017-2021年间招标的直流充电桩有功率上升趋势。我们预计随着充电桩建设在增量与存量两方布局，800V高压充电桩的普及性将得到提升。充电模块由20kW为主向20/30/40kW多元化配置发展。与交流桩不同，直流充电桩由多个充电模块组合而成，如120kW快充直流桩主流由4个30kW的模块进行组合，350kW充电桩主流由6个60kW的模块进行组合。据新能源数据中心，当前国内充电桩市场20kW模块市占率为60%，其余大部分由30kW占据，也有少数的功率密度较高的60kW、100kW的模块。近年来随着电池容量及充电倍率的提升，充电模块向20/30/40kw多元发展趋势加强。图表：2017-2021国网直流充电桩招标情况资料来源：国网招标，中金公司研究部图表：高压超充引领充电模块向多元化方向发展资料来源：新能源数据中心，中金公司研究部功率池、储能技术：大功率充电桩能源调度问题的解决方案高压大功率充电桩普及加剧电网负荷及改造负担，公共场合供电难以匹配需求。1）高压大功率充电桩普及可缓解当前充电的时空束缚，用户选择更为多样，但与此同时容易出现如午饭等零散时间点多车同时超充、乃至排队充电的情况，严重加大电网电荷负担，造成负荷高峰迭加。2）由于充电站与电网的交互是随机波动的，快充需要瞬时强大的功率，当充电需求较大时，可能会引起馈线的电压波动，大规模的随机波动功率对电网可造成较为严重的损伤。3）快充桩普及后会分布于居住区、消费区等场所，这些区域无法实现大功率的电网扩容，因此无法满足大功率充电需求。特斯拉率先建立光储充超级充电站，多企业布局一体化能源网络特斯拉推出光储充一体化超级充电站，缓解充电桩用电对电网的冲击。2021年6月特斯拉先后在西藏、上海建立两座光储充超级充电站，配备V3超级充电桩和目的地充电桩，通过太阳能屋顶系统发电将电能储存在电池中，可供部分纯电动车日常充电。光储充一体能够解决在有限土地资源里配电网的问题,通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡。国内广汽埃安、北汽极狐等车企实施充换电+光储充一体化能源网络。埃安实行充换一体的战略布局，于2022年4月在广州建立首座超充站同时支持充换电，其中超充端充电5分钟续航里程可达200km，换电仅需用时2.5分钟。北汽极狐基于高压超充路线，同步建设极狐品牌超充站，打造光储充一体化绿色超充体验。图表：光储充换一体化能源网络资料来源：广汽埃安，中金公司研究部图表：功率池+储能站：未来绿色超充电能源网络资料来源：星星充电，中金公司研究部投资建议：车端桩端两大方向，细分赛道龙头受益于产业链升级产业链升级与投资方向新能源车800V平台投资可围绕车端与桩端两大方向。同时，根据产业链价值量变化，我们识别出两大产业发展趋势。趋势一：电驱动集成化或加速推进功率器件成本提升背景下，车企或通过多合一电驱解决方案实现成本对冲。在整车架构层面，动力总成“三合一”解决方案渗透率提升，并逐步出现动力总成融合OBC、DC/DC、PDU的“多合一”产品。我们认为，多合一解决方案可通过减少壳体铸件、线束、连接件来降低单车成本，并通过紧凑化的结构设计降低对车身、底盘的空间占用。► 多个独立部件的一体化，可以减少壳体铸件、连接件、线束的使用量，降低成本的同时，助力整车轻量化。► 降低原有多个零散部件对于车身、底盘空间的占用，加之相应减少的车内线束连接，可以为车身、底盘的设计优化腾出空间。► 一体化的紧凑设计，可以减少传输损耗，提高整个系统的效率。图表：华为、英搏尔电源“三合一”、电驱系统“多合一”产品资料来源：公司官网、中金公司研究部电驱集成化发展路径1、电机电控企业发展路线：①基于自身电机、电控的优势，向下合并减速器，向上逐渐合并OBC、DC/DC、PDU等整车充电控制模块；②从低端产品、低端市场逐渐向上生长，客户群和配套车型改善，单车价值量、利润提升。③提供模块化、平台化产品和解决方案。2、电源模块企业发展路线：①基于电源模块的技术优势，将OBC、DC/DC、PDU整合成电源“三合一”；②部分厂商尝试向动力域整合，将电机控制器MCU整合，但因为电机电控技术门槛较高，挑战较大。3、整车零部件企业：从现有体系进行系统化整合集成。以华为DriveOne“七合一”系统为例，为业内首款超融合架构动力域解决方案，将驱动电机、减速器、电机控制器、PBC、DC/DC、PDU、BCU（电池管理系统主控单元）七大部件集成在一起。其120kW系统的尺寸仅为410mm x 400mm x 330mm，整体质量75kg，峰值效率93%。图表：华为DriveOne“七合一”电驱动系统图示资料来源：电子工程世界，中金公司研究部图表：动力总成 “三合一”、 电驱系统“多合一”产品参数项目资料来源：华为公司官网、汽车之家，中金公司研究部注：标红框的表示支持支持800V高压平台趋势二：热管理换热系统向液冷直冷升级液冷系统加速渗透，电池换热系统单车价值量提升。目前，电池换热系统主要分为风冷、液冷、直冷三种方案。主动风冷方案利用风机产生空气对流换热；风冷结构简单，但是换热效率低下且无法实现精准控温。液冷方案采用冷却液对流换热，液冷板上均匀分布的导流槽和电芯间接接触，更靠近热源、换热效率高、能耗低，且更能保证电芯温度一致性。液冷技术凭借其较高的换热系数成为动力电池冷却主流应用方式，冷媒直冷技术仅少数车企量产。液冷系统包含电子水泵、换热器、电池散热片、PTC加热器、膨胀水箱等零部件，通过液体对流换热，带走电池热量，降低电池温度。相比于风冷，液冷换热系数高，冷却速度快，对电池降温效果更为显著。电池制冷技术在液冷的基础上发展为冷媒直冷技术，利用制冷剂蒸发散热的原理，将蒸发器安装在电池系统，制冷剂在蒸发器中蒸发，带走电池系统热量。从发展趋势来看，液冷技术仍为目前主流的电池冷却方式，液冷方案在换热能力、换热一致性等方面都有不错的表现。比亚迪在e3.0平台推出宽域热泵系统，打通座舱空调和电池热管理，可利用冷媒相变对电池包实现直冷直热。图表：动力电池主流冷却方式资料来源：盖世汽车、中金公司研究部风险提示800V平台量产不及预期。800V电压升级需要整车架构升级与零部件升级，同时将带来整车成本上升，若企业技术积累不足或成本压力较大，则可能放缓800V车型量产。同时，高效补能有快充和换电两种方案，若换电方案规模化落地速度与成本下降幅度超预期，则可能更多车企转向换电方案，导致电压升级动力不足。若800V车型产销量不及预期，则产业链升级速度将相应放缓。高压快充导致安全问题。快充时动力电池将迅速发热，若电池冷却效率不足，则更易出现热失控问题，甚至引发起火事故。若发生安全问题，或将打击用户对800V快充车型偏好，造成800V车型推广受阻。行业竞争加剧。800V升压带来产业链升级，一般假设下，零部件单车价值量上升，零部件企业有望在升级前期享受溢价，但若行业竞争加剧，年降幅度提升，则可能造成单车价值量不升反降，使得相关企业利润受损。本文摘自：2022年8月12日已经发布的《800V高压架构蓄势待发，车桩两端同步升级》邓  学 SAC 执业证书编号：S0080521010008 SFC CE Ref：BJV008曾  韬 SAC 执业证书编号：S0080518040001 SFC CE Ref：BRQ196任丹霖 SAC 执业证书编号：S0080518060001 SFC CE Ref：BNF068荆文娟 SAC执业证书编号：S0080121010058王颖东 SAC执业证书编号：S0080120080126","kind":null,"is_publish_news":null,"is_publish_highlight":null,"is_publish_live":null,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"symbols":[],"gpt_button":1},"commentList":[],"isCommentEnd":true,"newsSizeData":{"likeSize":0,"commentSize":0,"repostSize":0,"favoriteSize":0,"likeStatus":false,"favoriteStatus":false},"APP":{"userAgent":"Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko; compatible; ClaudeBot/1.0; +claudebot@anthropic.com)","isDev":false,"isTTM":false,"deviceId":"web-server-community-laohu8-v3","version":"4.22.4","shortVersion":"4.22.4","platform":"web","vendor":"web","appName":"laohu8","isIOS":false,"isAndroid":false,"isTiger":false,"isTHS":false,"isWeiXin":false,"isWeiXinMini":false,"isWeiBo":false,"isQQ":false,"isBaiduSwan":false,"isBaiduBox":false,"isDingTalk":false,"isToutiao":false,"isOnePlus":false,"isHuaWei":false,"isXiaomi":false,"isXiaomiWebView":false,"isOppo":false,"isVivo":false,"isSamsung":false,"isMobile":false},"href":"/m/news/2260896243"}