充电桩概念股 / 换电站概念股 · 2023年2月6日 0

充换电加快布局,高压快充技术普及再提速,三大受益板块惠及13股(名单) 充换电概念股

充换电概念股

前言:不出所料,今天充电和换电概念冲上涨幅前列,而高压快充技术作为两类补给均有涉及的核心技术,更是受到市场关注,有乡亲希望我能梳理下,安排!

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本篇目录
1.来龙去脉
2.认识高压快充
3.行业现状
4.材料变革
5.部件变革
6.相关上市公司
7.独家核心提示

一,来龙去脉
工信部等八部门组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作,建成适度超前、布局均衡、智能高效的充换电基础设施体系,服务保障能力显著提升,新增公共充电桩(标准桩)与公共领域新能源汽车推广数量(标准车)比例力争达到1:1,高速公路服务区充电设施车位占比预期不低于小型停车位的10%,形成一批典型的综合能源服务示范站。

目前充电不方便和续航里程短是影响消费者购买的主要因素,参考《2021 中国电动汽车用户充电行为白皮书》,用户平均单次充电量为 25.2 度,平均单次充电时长为 49.9 分钟,平均单次充电金额为 24.5 元,日充电1.2 次,充电时间长已成常态。

快充下电动车补能效率不输燃油车,性价比高。

二,认识高压快充
快充指的是能在短时间内使蓄电池达到或接近完全充电状态的一种充电方法。充电倍率是充电快慢的一种量度,指电池在规定的时间充电至其额定容量时所需要的电流值。高倍率充电并不是0%-100%的电量都通过大电流充入完成。合理的充电模式共分三个阶段,阶段1:预充电状态;阶段2:大电流恒流充电;阶段3:恒压充电。

提高充电功率可以通过提升电压和电流两种方式来实现。高电压以保时捷等为代表,而大电流快充以特斯拉为代表,

与大电流方向相比,高压快充存在两大优势:1)根据热力学公式 Q=I^2*R*t,功率一定时高电压可以取代大电流,有效减少发热量;2)以特斯拉充电区位为例,特斯拉 Model S 高功率充电持续范围在 10%-32%左右,而 Model 3 型号在 5%-25%区间内,与保时捷 Taycan 800V 快充在 5%-45%的高功率充电区间相比较窄。所以,高压有望成为快充主流路线。

汽车实现高压快充的方案按照电池和电压系统可以简单分为三类,分别为 800V 的动力电池和800V 高压系统、800V 动力电池和 400V 高压系统、400V 动力电池和 400V 高压系统。考虑升压方式等因素,则可细分为五种方案,从目前综合方案推广难度和改造成本来看,方案一(全系 800V充电系统兼容 400V 快充)较好,有望成为主流方案。

三,行业现状

1.国内外企业纷纷跟进 800V 架构,超级快充是大势所趋。

近两年高压快充路线受到越来越多主机厂的青睐,现代起亚等国际巨头发布 800V 平台,比亚迪吉利汽车等都相继开始布局 800V 高压平台,造车新势力蔚来、理想也紧随其后。

2.全车 800V 方案成技术趋势,目前升压方案各有差异

从 400V 过渡到 800V 的高压架构,通常有 6 种不同方案。主要有两种设计思路:第一种是将电池系统设计成能同时满足 400V 和 800V 的电池系统,其他部件选择400V 或 800V;第二种使用升压模块外搭电气电路进行升压。目前车企主要采用增加 DCDC 升压或驱动复用升压方案。比亚迪和现代采用驱动升压方案,保时捷主要新增高压转换器。

3.车载电源集成化趋势和大功率高频率趋势叠加。

近年来随着车企轻量化、大功率、高频率要求的提升,车载电源逐步从分立器件向二合一、三合一及与驱动集成为五合一的集成产品发展。车型电气架构提升至 800V 高压后,集成产品的单车价值量较分立器件和低压集成产品均有所提高,预计 2023-2025 年车载电源市场空间为 263 亿/337 亿/460 亿元。

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四,材料变革

1.负极材料

电池快充性能主要由负极决定。正极的降解和正极 CEI 膜的增长对传统锂离子电池的快充没有影响。主要影响因素是负极,影响锂沉积和沉积结构(析锂)的因素包括:①锂离子在负极内的扩散速率;②负极界面处电解质的浓度梯度;③电极/电解质界面的副反应。因此,快充技术的升级或将带来电池材料尤其是负极材料的升级需求。

2.石墨

石墨粒可以提升倍率性能。石墨颗粒的大小、分布和形貌影响着负极材料的多个性能指标,粒径较大的石墨比表面积较小,与电解液发生的副反应较少,库伦效率较高。此外,利用造粒工艺形成的二次颗粒负极材料可增加负极材料的各向同性,改善电池的首次库伦效率和倍率性能。

3.包覆工艺

包覆工艺能够影响快充性能。表面包覆是目前工业上最常用的改性负极材料的方法之一,这种方法通过固相、液相或气相炭化沉淀在材料表面形成一层无定形碳,构筑出“核壳结构”,这种 “核壳结构”能够有效地约束和缓冲负极材料活性中心的体积膨胀或结构破坏,同时增加与电解液的相容性,维持电极材料的稳定性。

石墨负极虽有高电导率和稳定性的优势,但目前商品化的锂离子电池石墨负极材料的可逆比容量已接近理论比容量 372 mAh/g。而硅负极材料储锂机理与石墨负极材料不同,是目前已知比容量最高的锂离子电池负极材料。硅材料对 Li/Li+的放电电位为 370 mV,具有较低的脱锂电压平台(<0.5V),和稳定的嵌锂电压平台,因此是一种极具前景的负极材料。

五,部件变革

800V 快充趋势下,车端设备零部件升级。800V 快充方案下,由于电压提升,将带来多处零部件和元器件升级。目前电动车核心零部件分为电池、电机、电控;OBC、PDU、DC/DC(小三电);电动压缩机等。

1.电机

电动机可以使电能转化为机械能,并通过传动系统将机械类传递到车轮驱动汽车行驶,是新能源汽车核心驱动系统之一。目前新能源汽车常用的驱动电机主要是永磁同步电机及交流异步电机两类,大多数新能源汽车采用的是永磁同步电机。

800V 架构下对电机会产生轴承电腐蚀和绕组局部放电问题,对电机绝缘能力、轴承防腐蚀要求提升。扁线化提升效率,大功率要求下趋势显现。电机油冷成为发展方向。

2.Sic功率器件

SiC 功率器件在新能源汽车中主要应用于主驱逆变器、OBC、DC/DC 车载电源转换器和大功率DC/DC 充电器领域。随着未来 800V 电压平台推出,在大功率,大电流条件下减少损耗、增大效率和减小器件尺寸,电机控制器的主驱逆变器将不可避免从硅基 IGBT 替换为 SiC 基 MOS 模块,存量替代市场空间较大。

原料降价叠加优异性能,SiC 有望突破成本藩篱,SiC MOSFET 将于 2023H2 达到价格甜蜜点,若 SiC 晶圆价格年降 10%左右,则有望在 2023H2 获得正的成本节约值,SiC MOSFET 6寸晶圆价格 3518 美元/片时整体效益达到平衡。

3. 高压直流继电器

高压直流继电器是新能源车的核心部件之一,单车价值量远超传统汽车继电器。继电器实际上是用小电流控制大电流运作的一种“自动开关”,在电路中可以起到自动调节、安全保护、转换电路等作用。传统汽车继电器均为低电压产品,电压区间 12-48V,而新能源汽车电路电压一般远高于传统汽车电压,需要额外高压直流继电器。

假设单台新能源车有 2 个主继电器、2 个快充继电器、2 个预充继电器、1 个普通继电器,则单车价值量约为 860 元左右;而充电桩一般配置 2 个快充继电器,高压继电器价值量约 200 元左右。

4. 薄膜电容

薄膜电容在新能源汽车的主要应用场景包括 OBC(车载充电器)、DC/DC 转换器、电机逆变器、HVAC(暖通空调)、BMS(电池管理系统)、无线充电、BSG 电机等。薄膜电容器是将金属箔与塑料薄膜重叠或对薄膜进行金属化并卷绕形成的电容器,具有无极性、温度特性、绝缘阻抗高、频率响应宽广、介质损失小、精度高等优势,高效电机控制的逆变器技术则需要一个功能强大的 IGBT 模块和一个与之匹配的直流支撑电容器。

价格层面上,800V 高压架构需装配耐压等级高的薄膜电容器,高耐压电容器单价更高,将提升薄膜电容器的单车价值量。由于 800V 架构多为高端车型,并且目前制造高端车型的车企积极布局多电机分布式驱动模式,能够带动薄膜电容单车配置数量倍增。因此,考虑到多电机模式的推广,800V 架构带来单车价值量的增长更加明显。

5.线束

新能源车线缆可以分为高压线缆和低压线缆。根据 EV WIRE 数据,新能源汽车线束单车价值平均在 5000 元左右,其中高压线束系统单车价值约 2500 元。传统乘用车线束,则按照车型档次不同,一般汽车线束的单车价值量在 2500、3500、4500 元不等。在整车电压平台由 400V 向 800V 架构发展,高压连接器性能要求更高,单个高压连接器价格具备向上空间。800V 下高压连接器为 20-25 个,连接器数量增加。假设原有价格为 100 元左右,不考虑价值量上升情况,单纯数量增加下单车连接器价值量增长 500 元左右。

6.熔断器

新能源汽车储能采用高压直流电,过电流保护主要依靠高性能熔断器来完成。在车辆长期运动过程中,电路工作环境复杂,需要耐受机械振动、温度变化、化学腐蚀、电流冲击、车辆碰撞等状况,以上状况极有可能造成短路故障。而熔断器可以在发生短路是快速切断回路,防止事故扩大,是新能源电动汽车回路系统中必不可少的安全保护装置。800V 平台下,熔断器价值量单车价值量提升 30-130 元左右。

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