汽车快充产业链研究报告：车桩联动频繁、快充产业链配套加速

文琳行业研究 2024-04-11

（报告出品：东北证券）

1. 市场驱动新能源乘用车销量增长，补能效率提升为用户核心诉求

1.1. 国内新能源乘用车销量由政策推动转向市场驱动

中国新能源汽车销量保持高增长，产品驱动接棒政策驱动。据乘联会数据，2023 年 1-9 月中国新能源乘用车累计批发销量 590.4 万辆，同比增长 36.0%，1-9 月份国内乘用车累计销量电动化率达 33.1%。根据 2020 年 4 月发布的《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，2021-2022 年新能源车补贴标准分别在上一年基础上退坡 20%、30%。2022 年底补贴政策完全退出，我国新能源汽车转入消费端需求驱动。

1.2. 创新扩散理论—快充为 30%渗透率后产品主方向

功能稳定的实用型产品是吸引早期多数消费群体提高渗透率的重要方向。美国社会学家罗杰斯发表报告《创新与普及》提出创新扩散理论，在解释新事物传播方面将消费者分为五类，创新者、早期接受者、早期多数、晚期多数和落后者，目前国内新能源汽车渗透率继续提升需要打动早期多数消费者。新能源汽车行业五大痛点中安全、续航基本得到解决，充电、成本、残值仍是影响新能源车推广的关键因素。创新者 innovator（2.5-3%）：愿意花很多钱和时间主动积极探索尝试新产品，通常为最早期接纳新产品或新观点的人群；早期接受者 early adopter（13.5-14%）：不如创新者激进，但对新科技新产品心态开放，决策基础在于新产品是否带来利益，并依据自己的情况做出独立判断；早期多数 early majority（34%）：较保守，通常在看到市场中已有一定人群购买新产品并证明实用性后才会选择购买，他们对产品早期的存在的功能瑕疵容忍度较差；晚期多数 late majority（34%）：更加保守，他们要等到技术标准非常明确建立，生态应用，技术支持，基础设施都成熟后，才会购买新产品；落后者 laggards（16%）：消费习惯极端保守，厌恶改变，通常最晚接受新产品。

1.3. “快充”助力新能车发展“跨越鸿沟”

补能效率制约电动化率快速提升，高速公桩不足，出行高峰充电排队等构成主要痛点。据中国充电联盟发布的《2022 中国电动汽车用户充电行为白皮书》用户充电满意度调查数据统计，针对充电过程，11.46%的电动汽车用户对充电网络建设完善性不太满意，其中快充网络覆盖不足、大功率充电设施不足等问题有待提高。针对典型充电场景，仅 50.2%用户对高速公路充电持满意态度，26.39%持不满意态度。主要问题集中在充电桩数量、快充桩数量、充电价格等方面。高速服务区非节假日充电桩利用率低，公桩数量不足。据交通运输部数据，截至 2023 年 9 月，高速充电停车位共 2.99 万个，桩量占全国公桩比例约 1.2%，平均每个服务区仅 5 个充电桩，无法满足远程出行需求，节假日“充电潮汐” 现象严重；出行高峰充电排队影响用户体验。据《新能源车主充电体验洞察》调查统计数据，6 成户用认为充电排队时间较长，49%的用户充电 10 次遇到 4-5 次排队；5 成用户认为充电时间较长，81%用户期望完善快充充电桩布局改善补能焦虑。

“超充”需求逐步提升，大功率充电设施更符合用户使用偏好。据中国充电联盟发布的《2022 中国电动汽车用户充电行为白皮书》用户充电行为特征分析，超 72%用户倾向选择 120 kW 及以上大功率充电桩，其中 180 kW 以上选择率超过 18%，相比 2021 年同时段提升 7%。假设按照 60 度电电池包测算，180 kW 对应约 3C，180 kW 以上充电桩建设/用户占比分别为 10%/18%。多数用户愿意为超充溢价买单，根据亿欧智库的调查统计，58%的车主愿意为超充节省时间支付 10%以内的电费/服务费涨价。

2. 车端：快充车型售价下沉，800 V 车型逐渐放量

2.1. 提升充电电流、提高电压为两大主流快充技术路径

根据 W=P × t，在充电电量一定的情况下，影响充电时间的主要因素为充电功率。由 P=U × I，提升充电电流、提高电压为两种主要提升电动汽车充电功率方式。提升电流路线：主要参与者为特斯拉、极氪等。由于 P=I2R，保留其他部件不变，增大电流的快充技术路线受限于大电流产生的热量和热损失，一般极限电流在 500A，对应充电功率 200 kW。特斯拉 2019 年发布 V3 充电桩（250 kW)，相应特斯拉 Model S/X 车型最大电流达到 600A 左右；国内极氪 001 车型在 400V 电压架构下，最大充电电流也可达 600A，峰值功率为 223 kW。相较 400V 到 800V 车端升级变化较大， 400V 平台进行功率升级主要通过提升电缆横截面积，实现方式较为简单。

提升电压路线：长期看，若想实现 5-10 min 快充，需要 400 kW 以上充电功率，对应电压平台要提升到 800V 以上。高电压平台优点：1）提升充电效率；2）减少热量损失，降低热失控风险；3）动力性能强劲，电机逆变器功率密度提升，电机扭矩 /功率更大；4）能量利用率提升，车辆能耗降低，高速续航达成率增加。

800V 高压架构，峰值充电功率维持时间更长。埃安 6C 超级快充技术能在 35%~80% SOC 区间维持 450+ kW 充电功率；特斯拉大电流 V3 快充桩仅在 5%-27% SOC 区间维持 250 kW 峰值充电功率，其他区间充电功率下降较快。

2.2. 车企端，800 V 高压快充蔚然成风

高压快充蔚然成风，保时捷 Taycan 最早推出 800 V 高压平台，国内主流厂商纷纷跟进。2021 年 8 月，广汽埃安对外发布超倍速电池技术，首搭车型 Aion V 车型提供 3 C、6 C 两个版本，其中 3 C 快充电池系统，0-80%电量充电时间 16 分钟，6 C 超级快充电池系统，最大电压 900 V，最大充电电流大于 500 A，0-80%电量充电时间仅需 8 分钟。搭载华为 AI 闪充高压平台的极狐阿尔法 S Hi 版和阿维塔 11 分别于 2022 年 5 月、8 月上市，配套宁德时代三元电池。极狐阿尔法 S Hi 版充电功率最高可达 187 kW，15 min 电量从 30%充电至 80%，支持 200-1000 V 直流快充桩。阿维塔 11 最大充电功率 240 kW，电量从 30%充至 80%仅需 15 min。小鹏率先量产 800 V 高压 SiC 平台车型 G9，可实现超充 5 分钟，补能 200 km，最大充电电流超过 600 A，电驱效率高达 95%以上。

2023 年下半年上市车型合创 V09、极氪 CS1E、阿维塔 12、问界 M9、理想 MEGA，以及比亚迪 e 平台 3.0、通用奥特能平台、吉利 SEA 浩瀚平台，奔驰 MMA、现代 E-GMP、小鹏扶摇架构等平台架构均支持 800V 高压技术。

整车高压电气系统在 550-930 V 电压范围的统称 800 V 系统，最大化利用现有公用直流充电桩平台。截至 2023 年 5 月，根据中汽研“中国充电工况”项目实采数据库，现有公用直流电压平台 1000 V（含少量 950 V)、750 V、500 V 占比分别为 25.36%/62.61%/12.03%。现阶段国内自主品牌通常将电池包充电截至电压降至 750 V 以下，以适配大部分 750 V、1000 V 充电桩平台，从而实现面对主流 750 V 桩尽量避免采用升压充电回路，以免受回路功率上限影响，无法充分利用充电桩最高功率。例如小鹏 G6、G9 动力电池系统额定电压分别为 551 V/617 V，在不采用升压充电的方案下，最大化利用 750 V/1000 V 的满额充电功率。针对公用直流电压平台占比 12%的 500 V 充电桩，车企厂商或采用升压充电方案，或战略性放弃对老旧桩的充电兼容性。

行业发展初期为满足用户充电需求，部分 800 V 高压平台车型采用升压充电方案对 500 V 充电桩进行兼容。主流升压充电方案包含复用电驱 boost 电路升压和额外增加 DC/DC 升压模块两种路线。复用电驱 boost 电路升压方案，通过电驱系统升压来兼容 500 V 直流充电桩，阵营有现代 E-GMP 平台和 BYD 的 E3.0 平台（腾势、元 Plus、海豚、海豹等），价格更加友好。从比亚迪汉充配电原理可以看出，直流充电经过了电机总成然后进入动力电池。该设计优点在于三相 IGBT、续流二极管和电机绕组都可以并联在一起使用，功率较高，不需要额外的散热回路和安装空间；新增 DC/DC 升压模块兼容 500 V 直流桩为另一种升压充电方案，早期 Taycan 为解决充电桩兼容问题，在高压架构设计时，直流充电存在两路充电回路，一路直接连接 800 V 动力电池，在其专用高压充电桩下使用，最大功率 270 kW；另一路连接 400 V 转 800 V 的直流车载充电机，当使用普通充电桩时，最高充电功率不超过 150 kW。

2.3. 800 V 高压平台向 B 级车渗透，大功率快充车型逐渐放量

购车成本偏高，大功率直流桩数量偏少制约部分 800 V 平台快充车型过往销量。我们认为比亚迪 800 V 平台车型对单枪充电功率需求大多在 200 kW 以下，销量不受大功率直流桩建设情况束缚，因此主要对非比亚迪车型销量进行了统计，以分析 800 V 快充车型销量跟大功率直流桩的关联情况。例如比亚迪腾势 D9、腾势 N7 拥有双枪充电功能，单枪充电最大功率 150 kW，双枪最大充电功率 230 kW。比亚迪 E3.0 平台车型快充充电功率相对偏小，如海豹长续航版和四驱性能版直流快充功率为 150 kW。其他 800V 平台快充车型采用单枪充电，快充功率上限超过 200 kW（GB/T 20234—2015 定义最大充电电流等级为 250 A，采用老国标的普通充电桩不满足充电功率要求），对大功率直流桩布局有较大依赖性。海外 800 V 平台车型销量主要由大众集团保时捷 Taycan、奥迪 e-tron GT，现代起亚汽车集团 ioniq 6、ioniq5、Genesis GV60、Genesis GV70，以及 Lucid 集团 Air 系列贡献，根据 Marklines 数据，2022 年和 2023 年 1-9 月份以上车型销量合计分别为 21.5/19.3 万辆。根据国内终端零售数据，2023 年 1-9 月 800V 车型（不含比亚迪）销量达 6.3 万辆，其中 9 月份销量 1.48 万辆，800V 车型放量显著。

快充车型售价下沉至 20 万元+，小鹏 G6 接力 G9 成为主力 800 V 快充车型。小鹏 G6 官方指导价 20.99-27.69 万/辆，作为 800V 架构车型价格极具竞争力，2023 年 9 月小鹏 G6 终端零售销量达 8079 辆，贡献当月 800 V 车型主要销量（不含比亚迪）。据乘联社数据，我国乘用车、新能源乘用车价格带在 16 万以上车型销量占比分别为 40.5%/44%，其中 25 万元以上占比约 18.4%/22.9%。展望近期上市/待上市 800 V 平台车型，其中极氪 CS1E、昊铂 HT、蔚来阿尔卑斯有望凭借 800 V 快充车型入门级价格（20 万元起步）成为走量车型。通过下沉 800 V 快充车型售价，800V 快充平台有望在 B 级车和 C 级及以上车型同时放量。

2.4. 800 V 高压架构短期成本提升，看好相关环节受益

为满足电气电压提升带来的对耐压、绝缘等可靠性需求，电池包、电驱动、直流快充、交流快充、高压部件等均需提升至高压等级。充配电系统：OBC 输出保险、DC/DC 保险、PTC 保险、空调保险和端子插头，电压等级从 450 V 提升到 950 V 或更高电压；DC/DC 变换模块功率开关管由 750 V 提升到 1500 V 或更高电压，传统的硅基 IGBT 器件已无法满足，需要采用 1500 V 及以上的 SiC 器件替代；OBC 输出功率管被 1500 V 以上的 SiC 器件替代；充配电系统使用的功率线缆和端子不受电压升高影响，接触器因电压升高而尺寸变大；电驱部分：电驱功率模组由 750 V 低压模组替换为 1500 V 以上 SiC 高压模组，驱动芯片耐压等级同步提升；母线电容电压等级由 500 V 提升到 1200 V 以上；电池系统：由于电压升高，串联节数增加，并联节数减少；热管理系统：空调压缩机驱动工作电压升高，相应驱动模块功率器件电压等级增加；PTC 电压等级升高到 950 V 以上。

相较传统电压平台，高压平台在电芯、电池包管理、电路绝缘、故障下的功能安全、电磁兼容性能等方面存在差距。电芯管理方面，车端 BMS（电池管理系统）主芯片、采样芯片和高低压电路之间的通信隔离芯片等元器件、连接件需要重新选型；电池包热管理方面，电池包设计上，可以应用隔热性能更高的隔热材料，例如陶瓷隔热垫、云母板，进行热扩散防护；在铜排金属零件表面粘贴绝缘材料（例如陶瓷复合带、云母纸）来防止高压打火，以此来提高电池包热扩散防护能力；电路绝缘方面，高压拉弧：在开关进行通、断时，对熔断器、继电器等提出了更高要求；爬电距离：通过增大零件之间的电气间隙和爬电距离，开发并应用绝缘性能更高的材料，增加绝缘耐压防护设计来提高电池包的绝缘耐压等级；故障下的功能安全方面：行业通过设置电机放电回路和电阻放电回路，实现双回路冗余主动放电，能够实现漏电场景下 2 s 内极速下电，放电至安全电压 60 V；电磁兼容方面：3D 立体滤波方案，对原有磁环滤波方案优化，并通过对磁芯结构的改良和新磁材的开发应用，以及差模/共模的一体化设计，实现同体积滤波性能提升 4 倍。软硬结合降噪，通过电路共模回流、PCB 平衡降噪以及自优化软件算法降噪，全方位提升产品可靠性。

假如 800 V 高压平台车型车载部件全部采用 800 V，短期面临成本压力。800V 高压架构平台相较传统 400V 平台成本增加约 6500 元，主要涉及电池包、电机电控功率模块部分。如果另外考虑部分 800V 高压平台车型为满足用户充电需求，例如 Taycan 增加升压充电器（150 kW）对 500V 充电桩进行匹配兼容，还需额外增加 3000-4000 元成本。