新能源汽车高压充电系统有哪些

高压快充产业链

上游：充电桩设备零部件、高压快充材料端以及相关零部件等；

中游：直流充电桩、快充动力电池、高电压平台等；

下游：应用于新能源汽车充电。

✓ 新能源汽车保有量持续攀升，快速补能需求凸显

截至2023 年6月末，全国充电桩保有量为665.2万台，同比增加 69.8%。其中，公共充电桩占比 32.3%，私人充电桩占比 67.7%。近年来车桩比整体呈下行趋势。截至2023年6 月末，车桩比下行至2.4:1，距离工信部此前规划的目标“到2025年实现车桩比2:1，2030年实现车桩比1:1”尚有较大的差距。

近年来，国内充电桩行业市场规模保持增长趋势，市场规模从2018 年的124.3 亿元增长至2022年的809.6亿元，年复合增长率达 60%。预计 2023年市场规模有望达到1200亿元。

国内公共交直流充电桩占比变化

目前国内公共充电桩以交流充电桩为主。截至2023 年6 月末，公共交流充电桩124 万台，占比 57.7%，公共直流充电桩 90.8万台，占比 42.3%。近年来，公共直流充电桩的占比逐年提升，2020年至 2023 年上半年，占比分别为 38.3%、41.0%、42.3%、42.3%。

✓ 高压快充推广条件逐步成熟，有望进入快速放量期

高压快充相较于大电流快充，具有高效充电区间更大、功率峰值更高、技术难度较小、成本相对可控等优势，成为引领快速补能的主流趋势。我国新能源汽车面向下一代的大功率充电技术标准正在加快制定。伴随海内外头部车企率先在高端车型应用800V高压平台，构筑产品差异化竞争力。近年来，高压快充路线受到越来越多主机厂的青睐，相继推出或计划推出高压平台车型，2023年开始密集上市。高压平台车型将成为未来3-5年的重要趋势。

目前大功率快充桩占比低

近年来，我国新增公共直流充电桩的平均功率正在呈逐年上升趋势，从2016年的63kW

提升至2020年的132kW。随着新能源汽车保有量持续增加以及车辆电池容量不断提升，快充需求日益凸显，更大功率的直流充电桩逐步面市。目前已经有240kW、360kW、480kW的大功率直流桩实现出货，但占比仍很低。根据中电联统计数据显示，当前我国公共直流桩的充电功率普遍在60kW-150kW，占比近九成。单枪150kW 以上的公共直流桩占比仅为5%。而大功率快充桩显然已经成为充电桩行业未来发展的主流趋势。

✓ 高压快充带动产业链系统性升级

高压快充是一个高度复杂的系统性工程，从电动车三电到充电桩到电网层面需要进行系统性升级，对桩端和车端都提出了更高的要求，相关材料体系和核心部件的替换升级将带来整体价值增量。

-在充电桩端，主要体现在对大功率充电模块的需求增加以及对大功率充电时的热管理要求更高，液冷散热系统更为适配。

-在车端，主要体现在对高压组件大三电小三电提出了更高的要求，整车高压架构主要部件迭代升级主要体现在三个方面：SiC功率器件替代IGBT趋势；高压系统零部件安全性能升级；电池材料与电池包热管理升级。

高压快充促进桩端和车端核心部件升级

高压快充是一个高度复杂的系统性工程，从电动车三电到充电桩到电网层面需要进行系统性升级，而系统性升级对桩端和车端都提出了更高的要求，相关材料体系和核心部件的替换升级将带来整体价值增量。

（一）直流充电桩：大功率+液冷

在充电桩端，主要体现在对大功率充电模块的需求增加以及对大功率充电时的热管理要求更高。

直流充电桩成本结构

从直流充电桩的成本结构来看，充电模块和充电枪、线占比较大，分别占比41%和21%，是充电桩的核心部件。其次是外壳、主控板、接触器、继电器、电表，占比分别为14%、7%、2%、2%、1%。

（1）大功率充电模块

高压快充需要搭配大功率直流充电桩，大功率直流充电桩需要配置更大功率的充电模块。今年来随着充电桩充电功率不断提高，促进充电模块的主流功率从15-30kW上升至目前的20-40kW。未来随着240kW/360kW/480kW甚至更大功率的充电桩逐步实现出货，对60-75kW及以上大功率充电模块的需求有望快速增加。

（2）充电桩液冷系统

大功率直流充电对充电桩的热管理要求更高。传统风冷一体化充电桩存在故障率高、功率利用率低、效率低、噪音大等问题。目前行业内已推出全新的全液冷超充解决方案，主机系统、功率模块、充电终端全链路采用液冷散热技术。对比传统的风冷散热充电模块，液冷充电模块是全封闭设计，有效隔绝灰尘、易燃易爆气体，防护性高，因而可靠性远远高于风冷散热。另外，液冷散热也应用在充电枪以及充电线缆上，通过在充电枪及电缆内部增加冷却液管道，达到较好散热效果。

综合而言，高压快充的推广将带来充电桩核心部件充电模块、充电枪+线等升级适配。未来大功率液冷充电模块、液冷充电枪的需求有望快速增加，同时，液冷超充的技术壁垒较高，核心部件的升级将带来价值增量，具备相关技术储备的设备生产商将受益。

（二）整车高压架构主要部件迭代升级

在车端，主要体现在对高压组件包括大三电（电池、电机、电控）和小三电（OBC、PDU、DC/DC）等提出了更高的要求，包括电池材料、功率半导体升级，以及高压组件耐高压、绝缘和电磁兼容性等属性，相关部件需要重新选型适配。

整车高压架构主要部件迭代升级主要体现在三个方面：

（1）SiC功率器件替代IGBT趋势

高压快充的电压系统要求相关功率器件降低损耗提高效率，对功率半导体要求严苛，因而带动功率器件替换升级。其中最重要的趋势是，大三电小三电中电控逆变器、OBC、DC/DC由SiC 基功率器件替换Si 基功率器件，主要系由于电动车高压化趋势在集成化和稳定性上对电源类产品的性能提出更高要求。相比Si基器件， SiC功率器件体积更小、频率更高、开关损耗更小、转化效率更高，可以提升电驱动系统在高压、高温环境下运行的稳定性、安全性、可靠性，是高压快充平台车型功率器件的首选。

（2）高压系统零部件安全性能升级

高压快充会导致整车高功率密度提升，运转负荷更大，对绝缘、电磁兼容性以及热管理的要求提升，因而整车高压系统零部件在性能和安全方面需要升级。相关器件包括高压连接器、高压直流继电器、薄膜电容、熔断器、数字隔离芯片等在数量和性能上都有提升需求。

（3）电池材料与电池包热管理升级

快充型动力电池对于正极、负极、电解液、隔膜等均提出新的要求，目前的主要瓶颈在于负极材料的析锂，在高压快充过程中，可能会存在锂枝晶析出刺穿隔膜而引起电池内短路的发生。随着快充电池的需求增加，硅基负极材料是一个新的发展方向。由于高压快充会导致电池包的发热量大幅增加，因而电池包热管理系统对于提升整车充电性能亦至关重要。

编辑：黄飞