高壓快充行業(yè)是指專注于為電動(dòng)汽車、移動(dòng)設(shè)備等提供高功率、高效率充電服務(wù)的行業(yè)。高壓快充技術(shù)旨在通過采用更高的電壓和更大的電流,縮短充電時(shí)間并提高充電效率。
這種技術(shù)可以使電動(dòng)汽車在短時(shí)間內(nèi)充滿電,從而提高其可用性和用戶體驗(yàn)。高壓快充能夠有效解決電動(dòng)車?yán)锍探箲]、快速充電問題,已成為未來補(bǔ)能技術(shù)演進(jìn)新趨勢。
高壓快充行業(yè)包括了充電設(shè)備制造商、充電站運(yùn)營商、充電服務(wù)提供商以及相關(guān)的技術(shù)研發(fā)和咨詢公司等。這些企業(yè)致力于研發(fā)和推廣高壓快充技術(shù),提供充電設(shè)備和服務(wù),以滿足電動(dòng)汽車和移動(dòng)設(shè)備用戶對高速、便捷充電的需求。
在政策和市場的雙重驅(qū)動(dòng)下,2023 年中國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成 958.7、949.5萬輛,同比分別增長 35.8%、37.9%,滲透率達(dá)到 31.4%。充電速度慢或是造成 EV 滲透率增長緩慢的核心原因之一。
根據(jù)華為發(fā)布的中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告的數(shù)據(jù),用戶最大的顧慮是“充電不方便”, 當(dāng)前電動(dòng)汽車平均充電時(shí)長普遍在 1 小時(shí)及以上,且匹配快充需求的直流充電樁數(shù)量不足,無法滿足用戶快速補(bǔ)能需求。
目前國內(nèi)多家廠商積極布局高壓快充方案,高壓快充可以大幅提升充電功率,縮短充電時(shí)間,給用戶帶來更好的使用體驗(yàn)。目前我國新能源車市場以 EV 為主,2023 年我國 EV 銷量約占新能源車總銷量的 70%。若高壓快充滲透加速快速提高補(bǔ)能速度,或?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)新能源車滲透率二次提高。
1、充電樁分布與效率皆待優(yōu)化,大功率快充滲透率提高潛力充足
充電樁密度分配待優(yōu)化:從量上看,近年來,公共與私人充電樁保有量雖逐年上升——根據(jù)中國充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示 2023 年全年樁車增量比為 1:2.8,但樁車比離《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020 年)》中設(shè)定的 2020 年樁車比接近 1:1 的目標(biāo)仍存在一定差距。
單次充電效率待提升:主要體現(xiàn)為充電時(shí)長亟待縮短。截至 2022 年底,已建設(shè)的充電樁以小功率慢充為主,滿足大功率快充(250kw 以上)的充電基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量嚴(yán)重不足。以新能源汽車保有量最大的上海市為例,截至到 2023 年 2 月底,上海市共有約 14.76 萬臺(tái)公共充電樁,充電槍 16.49 萬個(gè),120kW 以上的快充直流充電槍 10875 個(gè),僅占 6.59%。
根據(jù)華為中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告,如果按照現(xiàn)有車樁比測算,要滿足 1300 多萬臺(tái)高壓快充需求,2023-2026 年行業(yè)需要再增加 98 萬臺(tái) 1000V 高壓直流樁??梢钥闯?,大功率充電樁數(shù)量與新能源車數(shù)量比才是關(guān)鍵痛點(diǎn)。
2、高壓快充方案相較于大電流方案優(yōu)勢顯著高
壓快充是提升充電效率的突破口。充電時(shí)長(h)=電池容量(kWh)/充電功率(kW),容量一定的情況下提升充電功率加快鋰離子的遷移速度將有效縮短充電時(shí)長。根據(jù)公式 P=UI,提升功率的方式有兩種,分別是提升電流或提升電壓。相較于提升電流方案,高電壓方案存在諸多優(yōu)勢:
(1) 高壓快充功率更高,能夠緩解充電時(shí)間焦慮。在 400V 電壓平臺(tái)下,當(dāng)前 E/E電氣架構(gòu)較難突破 500A,即 200KW 以上的快充;而 800V 高壓系統(tǒng)可以將極限突破到 350-400kW,這種情況下如果按照長續(xù)航車輛電池 100kWh 的容量從 20%充電至 80%,僅需 9 分鐘。
2024 年 4 月,寧德時(shí)代發(fā)布全球首款兼顧 1000km續(xù)航和 4C 超充特性的磷酸鐵鋰電池新品——神行 PLUS,實(shí)現(xiàn)了充電 10 分鐘即可補(bǔ)能 600km 續(xù)航。商用車端,2024 年 5 月億緯鋰能發(fā)布商用車超充電池——開源電池,實(shí)現(xiàn) 15 分鐘即可從 20%快充至 80%SOC,相較于常規(guī)電池,充電時(shí)間縮短了 67%,極大提升了商用車的運(yùn)營效率。
(2)高壓快充方案減重優(yōu)勢明顯。根據(jù)保時(shí)捷的研究,由于其旗艦車型 Taycan 的電池電壓翻了一番,Taycan 已經(jīng)減少了 30 公斤的電氣線束。因?yàn)槠湓?150 KW系統(tǒng)中使用了高壓平臺(tái)而不是 400V 平臺(tái),電流從 375 A 降至 125 A,每米銅的重量可減少 63%。由于線束橫截面減小了三倍以上,高壓電纜通常顯示出更大的布線靈活性,從而促進(jìn)了封裝和制造。
此外,根據(jù) Future eDrive-Technologies 的測算,800V 平臺(tái)下 100KWh 的電池有望減重達(dá) 25kg,減重的效果較為明顯。而通過提升電流的方式來提升充電功率,需要加大線纜的截面積來增加通流能力,這會(huì)帶來充電部件體積、重量的增加,影響用戶操作的便利性。
(3)高壓快充在充電、行駛時(shí)造成的能量和部件損耗更低。相比 400V 大電流系統(tǒng),800V 高壓系統(tǒng)充電電流、電池、電驅(qū)以及其他高壓部件電流更小,電池?fù)p耗,線束損耗以及充電樁損耗都可以降低,實(shí)現(xiàn)充電節(jié)能,駕駛節(jié)能。此外,適用于高壓平臺(tái)的第三代半導(dǎo)體碳化硅技術(shù)的引入也將進(jìn)一步促進(jìn)各高壓部件尤其是電驅(qū)部件的能耗降低。
3、各大廠商積極布局高壓方案,800V 快充滲透加速
800V 高壓平臺(tái)車型是當(dāng)前頭部車企布局的主力。近年各大廠商積極布局高壓方案,問界、理想、阿維塔、小鵬、極氪、合創(chuàng)、捷尼賽思、保時(shí)捷等眾多車企發(fā)布800V 快充技術(shù)。此現(xiàn)象說明當(dāng)前較多車企已經(jīng)突破技術(shù)應(yīng)用壁壘,預(yù)計(jì)下一階段800V 高壓快充將進(jìn)入發(fā)展加速期。
從公布車型價(jià)格和數(shù)量情況上來看,800V 高壓已由高端車型下滲,隨著 SiC、快充電池等核心部件的成本降低,中低端車型亦有快充需求,下一階段 B/C 級(jí)車或?qū)橹髁鳎?00V 及以上電氣架構(gòu)升級(jí)具備長期趨勢。因此,在目前 EV 電壓普遍在 400V 左右的情況下,我們預(yù)計(jì) 800V 高壓平臺(tái)架構(gòu)將成為未來主流選擇。
4、 政策與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)雙重驅(qū)動(dòng)充電樁普及
國家陸續(xù)出臺(tái)了多項(xiàng)政策,鼓勵(lì)充電樁行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新。此外,在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面,2023 年 9 月 13 日,國家工業(yè)和信息化部公告表示,由工業(yè)和信息化部提出、全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口的《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第 1 部分:通用要求》和《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第 3 部分:直流充電接口》兩項(xiàng)推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布。
根據(jù)電動(dòng)汽車充電技術(shù)發(fā)展和快速補(bǔ)電需求,工業(yè)和信息化部組織全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)完成了兩項(xiàng)推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)修訂工作,實(shí)現(xiàn)了對原有 2015 年版國標(biāo)方案的全新升級(jí),有利于進(jìn)一步提升傳導(dǎo)充電連接裝置的環(huán)境適應(yīng)性、安全性和可靠性,并同時(shí)滿足直流大功率充電的實(shí)際需要。