【国君汽车 行业专题】高续航里程已来,高压快充亦然在路上
本报告导读
借助高压快充解决充电难题将成为行业趋势,高压系统技术升级带来总量和竞争格局的双重优化,相关零部件企业将迎来快速增长。
摘要
借助高压快充解决充电难题将成为行业趋势,高压系统技术升级带来总量和竞争格局的双重优化。2021年起,车企加速推出高压快充来解决充电难题。随着超级充电桩标准的落地,叠加配套高压组件的技术进步,未来几年高压快充车型将加速推出带动相关零部件的快速增长,同时技术门槛的提升也有助于市场份额向技术优势企业集中,推荐标的合兴股份,受益标的欣锐科技、瑞可达。
从高续航里程走向快速充电,高压快充成为主流解决方案。在实现了高续航里程之后,充电难题将成为车企接下来要重点解决的消费者焦虑。目前看主要有三大类解决方案,一是以蔚来汽车为代表的换电方案,二是以特斯拉为代表的大电流快充方案,第三种是以保时捷等为代表的高压快充方案,从成本以及技术可实现性角度看,高压快充有望成为主流解决方案。2021年以来,比亚迪、极氪、广汽、小鹏等诸多车企相继推出或者提出800伏高压平台,作为解决充难题的手段,超级充电桩标准在2021年的落地也为行业发展创造了客观条件。高压快充的高充电功率通常体现在充电量的20%-80%,两端的功率相对较低,因而快充适合作为补电的重要手段。
在高压快充路线下,对车端以及充电端都提出来了更高的要求。在充电桩端对于高功率充电时的热管理等要求更高,通常需要采用液冷;对于车载端的高压组件包括大三电(电池、电机、电控)、小三电(OBC、PDU以及DCDC)以及电动压缩机等也提出了更高的要求,体现在功率半导体、电池材料、高压连接模块及其材料上,满足耐高压、绝缘和EMC等属性。
投资建议:高压相关的小三电(OBC、PDU、DCDC)整车厂外购比例高,给第三方企业提供了更大的发展空间;同时在高压连接组件(包含连接器,连接模组)等领域,随着技术门槛不断提升市场将向具有技术优势的头部企业集中;在耐高压相关材料的单车用量也会不断提升。推荐标的合兴股份(高压连接模组),受益标的欣锐科技(OBC)、瑞可达(高压连接器)。
风险提示:800伏高压平台推广低于预期、集成带来供给结构变化
正文要点
1. 续航里程之后,充电难题亟待解决
从高续航里程走向快速充电,高压快充成为主流解决方案。在实现了高续航里程之后,充电难题将成为车企接下来要重点解决的消费者焦虑。目前看主要有三大类解决方案,一是以蔚来汽车为代表的换电方案,二是以特斯拉为代表的大电流快充方案,第三种是以保时捷等为代表的高压快充方案,从成本以及技术可实现性角度看,高压快充有望成为主流解决方案。
1.1. 高压快充成为解决充电难题的重要方案
里程焦虑不断缓解,充电焦虑提上日程。随着电池技术不断进步以及整车企业在轻量化等领域的发展,电动车续航里程不断提升,进入2021年,诸多主流的电动车NEDC续航里程已经超过600km,与燃油车一箱油的里程逐步接近,对于续航里程的担忧已经不再是电动车消费的重要阻碍;而随着带电量的不断提升以及电动车保有量的提升,充电焦虑逐渐成为电动车消费新的阻碍,在2021年国庆节期间,电动车排队4小时充电一小时的新闻成为热议,让快速补电成为像加油一样便捷的方式成为电动车产业链公司努力的方向。
解决充电难题目前主要有换电模式和快充模式两条路线,类似于之前的手机行业。在手机行业的快速发展过程中,对于电池的补能方式主要有两种,一种是储备多块电池换电池,一种是一体化手机直接快充。从当前方向看,解决电动车充电难题主要也是类似的两个方向,一个是换电模式,将充电时间留在换电站,目前典型代表车企是蔚来;二是快充模式,这个方向又有两条路线,一个是以特斯拉为代表的大电流快充,另一个是以比亚迪等为代表的高压快充路线。
蔚来的换电模式不断升级,目前已经做到第二代换电站,效率也在不断提升。2018年蔚来汽车推出ES8以来就把换电和电池租赁模式作为核心商业模式,并在2020年8月推出BaaS服务(车电分离电池租赁方案)。蔚来的第一座换电站在2020年4月在上市,截止到2021年10月31日,蔚来汽车换电站数量已经接近600家。
蔚来换电站效率不断提升。蔚来第一代换电站有3个停车位配有5块电池,设计服务能力是72辆/天,瓶颈在换电电池的充电速度;第二代换电站有4个停车位配有13块电池,每天最高可完成312次换电,服务能力较第一代有大幅提升。
在快充这条路线上,特斯拉当前选择了大电流快充这条路线。特斯拉在2013年曾提出过换电模式,在推出了一款支持换电车型后,重心继续在快充路线上前进。从第一代超级快充到第三代超级快充,特斯拉的超充功率从100kw提升至250kw,提升功率的主要方式是提升充电电流,从250A提升至640A。特斯拉预计第四代超级快充的功率将达到350kw。截至2021年10月,特斯拉在中国大陆已经开放使用1000座超级充电站,超级充电桩超过7600个。
大电流快充对热管理、线束等提出了更高要求,大三电小三电变动并不大,超充的高功率在充电的前半段。电流不断提升后,热量也会明显提升,对电池BMS、热管理以及线束等产品提出了更高的要求,而车端的高压系统变动相对较少;特斯拉的超级快充并不是一直保持在高功率,在充电量的前30%会保持在较高功率,而在60%以后功率会下降到100KW以下。
高压快充路线通过提升电压来提升充电功率,这条路线越来越受到众多车企青睐,预计会成为未来主要的快充方式。充电功率P=U*I,除了提升充电电流之外,要想提升充电功率的另一种选择就是提升充电电压。2019年保时捷的Taycan 全球首次推出800V高电压电气架构,搭载800V直流快充系统并支持350kw大功率快充。而进入2021年后高压快充路线受到越来越多主机厂的青睐,先是现代、起亚等国际巨头发布800伏平台,之后比亚迪、长城、广汽、小鹏等国内巨头也相继推出或计划推出800伏平台。
类似于大电流快充,高压快充也并不是始终保持在最高充电功率,在soc前80%保持在较高功率。以保时捷taycan为例,在其高压充电的过程中,充电桩一开始以250KW功率在充电,充电过程中会达到270KW,但当电池电量超过80%以后出于对电池保护的目的充电功率会降下来。从 5%至 80%需要 22.5 分钟,从 80%至 100%的充电则需要另外的 30 分钟。
在高压快充路线下,对车端以及充电端都提出来了更高的要求。对于高压快充路线,在充电桩端对于高功率充电时的热管理等要求更高;对于车载端的高压组件包括大三电(电池、电机、电控)和小三电(OBC、PDU以及DCDC)等也提出了更高的要求主要体现在功率半导体、电池材料以及高压组件耐高压、绝缘和EMC等属性上。
2021年高压快充路线得到诸多车企认可有客观原因,国内大功率充电标准落地为充电端满足需求奠定了基础。在2015年充电桩标准支持的最高充电电压为950V,充电电流为250A;而在2021年9月落地的chaoji快充标准最高可支持1500V充电电压和600A的充电电流。
1.2. 高压平台下,功率组件、连接组件以及电池要求不断提升
走向高压快充的道路上,对功率组件、连接组件以及电池等的要求不断提升。在走向高充电功率的高压快充的过程中,有三个领域的要求在不断提升,一是涉及到电压、电流转换的功率组件;二是高电压、高电流下对连接组件的绝缘、EMC/EMI(电磁兼容性)要求以及热管理的要求在不断提升;三是涉及到电池材料,尤其是负极材料的析锂。
800伏高压平台在不断完善,产业协同发展是关键。800伏高压快充的发展需要整个高压系统的组件都满足需求,产业协同发展是关键。保时捷的Taycan是市场最早推出800伏高压快充的平台,在其产品推向市场时在电池、电机、电控大三电领域已经能满足需求,但在空调压缩机领域还没有适配的产品出来,其采用了DCDC转换的方式在空调压缩机处先经过了一次降压处理。
1.3. 重点在小三电、连接模组和相关材料等领域
在“大三电”领域,整车厂自制动力较足,在高压快充升级的过程中,部分组件会受益。对于整车厂而言,电机、电控和电池的重要性非常突出,出于对技术和供应链的把控,整车厂自制动力足。以2020年数据为例,新能源车电机市场的主要份额被比亚迪、特斯拉等整车厂及其子公司占据,部分为电产、博格华纳等零部件巨头,电控市场也表现出了类似的特征,国内零部件企业面临的市场空间相对有限。而在高压快充升级的过程中,能够给整车厂直供组件的公司将会受益,例如SiC半导体,逆变器总成等。
在“小三电”领域,整车厂外采需求更大,能满足高压需求的企业有望获取更高的市场份额。对于OBC、DCDC、PDU等小三电而言,在能确保稳定供应的情况下整车厂选择以外购为主,行业内涌现出了一批优质的第三方零部件公司,威迈斯、富特科技、欣锐科技、英搏尔等2021年的销量都在高速增长。
高压平台下连接组件要求不断提升,集成化趋势下带来单车价值量的持续提升。在800伏及更高的电压平台下,对于连接模组的绝缘以及EMC的要求不断提升,跟低压连接模组相比行业门槛有较大幅度提升;同时,出于成本、安全、便捷性考虑,连接模组的集成化或者模块化成为趋势,带来单车价值量的持续提升。
2. 投资建议
随着整车厂加速推出800伏及以上的高压快充平台,高压系统上的公司将显著受益,推荐标的合兴股份,受益标的欣锐科技、瑞可达。
合兴股份:为长城、上汽大众meb等整车厂提供高压连接模组,包括逆变器连接器、电流滤波器等,随着重要客户的销量增长,公司新能源车相关产品业务将迎来高速增长;同时公司也为长城等客户供应混动变速箱组件,显著受益于未来几年混动车销量的快速增长。
欣锐科技:公司主要为新能源汽车行业提供车载电源整体解决方案,产品包括车载DC/DC变换器、车载充电机及以车载DC/DC变换器、车载充电机为核心的车载电源集成产品等,公司的主要客户包括比亚迪、小鹏、吉利等
瑞可达:在新能源汽车连接器市场,公司开发了全系列高压大电流连接器及组件、充换电系列连接器、MSD、PDU等组件及模块系统,各种部件及配件产品能够灵活组合,从而构成了公司丰富的产品、组件和模块系列。主要客户包括特斯拉、蔚来汽车等。
3. 风险提示
800伏高压平台推广低于预期:从现有的400伏平台向800伏平台的升级过程中,对于充电桩以及车载高压系统的要求较之前大幅提升,在某一环节上没有达到要求都会成为行业推广的瓶颈;尤其是800伏平台下碳化硅的大规模应用,对功率半导体的产能也带来了很大的挑战。
系统集成化带来的供应关系改变可能会影响部分企业的生存空间:电动车动力系统这几年集成化趋势愈发明显,从“二合一”到“三合一”再到“六合一”,这会带来供应关系的改变。部分企业供应的单车价值可能会出现明显的下降。
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