【西南证券】新能源汽车行业专题报告:大功率超充加速渗透,看好高压架构迭代机会.pdf

2024-01-26
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1、技术与产业链日趋成熟,大功率快充车型加速渗透

电动化长周期趋势确定,渗透率有望持续提升

2023年中国新能源乘用车批发端渗透率34.7%,同比提升6.7pp。据乘联会数据,2023年12月全国乘用车厂商批发271.4万辆,同比增长 22%,环比增长6.6%,今年以来累计批发2553万辆,同比增长10.2%。12月全国乘用车厂商新能源批发110.8万辆,同比增长47.5%,环比 增长15.3%,今年以来累计批发886万辆,同比增长36.3%。2023年全年,新能源乘用车批发端渗透率达到34.7%,同比提升6.7pp。

预计24年新能源乘用车渗透率能达到43%,同比提升8.3pp,销量达1131万辆:行业竞争加剧,“以价换量”趋势将有所持续,在供给持续 多元的背景下,预计A0/A/B级车型的新能源渗透率均有望增加,同时,新能源积分政策也将一定程度促进新能源汽车渗透率提升。此外,发 改委发布《关于加快推进充电基础设施建设更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》,政策端持续发力优化新能源用车环境将促进渗 透率提升。基于上述多个因素,我们假设明年新能源渗透率能达到43%。整体看,预计24年新能源乘用车销量达1131万辆水平。

24年增长点:预计明年华为“生态圈”将贡献重要增量;理想汽车月销量已突破4万辆关卡,2024年理想计划共上市交付4款产品,预计销量 将有明显增长。此外,我们认为长安、奇瑞、吉利、长城、阿维塔、小米等品牌也将会为明年贡献增量。

汽车补能技术多元化,高压快充方案更被看好

发展超充技术目前有两个方向,增大电流或提高电压:充电功率=电压× 电流,因此提高充电功率可以通过增大电流或提高电压的方式。

大电流快充技术。大电流快充技术通过增大充电电流实现快充。目前采用400V 架构+ 大电流的车型有特斯拉Model 3、极氪001 等,特斯拉 是大电流直流快充方案的代表企业,早先由于高压供应链尚不成熟,特斯拉选择整车电压平台不变,用大电流直流技术实现快充。从第一代超 级快充进化到第三代超级快充,特斯拉超充桩的电流从250A 提升至640A,超充功率也从100kW提升至250kW,充电效率行业领先。

高电压快充技术。由于单一提高充电电流会产生大量的热量,对整车线束和动力电池系统的热管理技术要求更高。未来,行业内有望普遍采用 高电压架构。随着高压供应链的逐渐成熟,目前,国内小鹏、比亚迪、岚图、理想等车企纷纷进军800V车载高压平台。高电压充电技术通过 将动力电池系统电压平台从400V提升至800V,加快充电速度的同时可以提升整车的动力性能及续航里程,大幅降低大电流带来车内线束过粗 ,有利于车内空间布局的优化,减轻整车重量。保时捷Taycan出于对充电速度和动力性能的追求,率先量产了800V电压平台,采取了完整的 800V电池架构,把整车所有的高压系统都升级了。800V级高电压方案的实现,将会使充电功率突破400kW,充电5min,续航200-300km, 将大幅缓解充电焦虑。

第三代半导体和高倍率电池技术日趋成熟,高压快充车型加速渗透

新能源汽车产品向800V+高压架构迭代。从新能源汽车用能&补能技术来看,主要有纯电和非纯电两条路径。在纯电路径中,2023年主流产 品是450V的纯电动,依靠现有补能基础设施已能基本满足城市内中短途、城际间代步出行等用车场景。但随着800V平台技术的突破和更多产 品上市交付,以超级快充为首的补能体系将引领市内+高速公路沿线的低成本全场景纯电出行。未来固态电池和1000V高压平台将引领新一轮 的技术创新和产品迭代。

第三代半导体和高倍率电池技术日趋成熟, 800V高压平台是解决里程焦虑与充电慢的主 流选择。以碳化硅和氮化镓为代表的第三代功 率半导体产业日益成熟,加速了高倍率储能的 规模应用,如宁德时代、广汽埃安陆续发布 4C、甚至6C的超高倍率电池,超充技术为高 压化、超快充电动车型的发展提供了有力支撑 。2019年,保时捷发布了全球第一款搭载 800V高压平台的量产车型保时捷Taycan,并 将最大充电功率提升到了350kW,800V 高 压平台被认为是未来电动车的主流方案,各家 主机厂纷纷布局。国内方面,比亚迪是较早布 局相关技术的厂商,将 e 平台旗下车型的电 压提升至了 600V 以上,在汉 EV 上配备了自 研的 SiC 功率器件。除了比亚迪外,小鹏汽 车、广汽埃安、吉利极氪、理想汽车、北汽极 狐、蔚来都布局快充技术与 800V 高压平台。

2、大功率快充推动零部件升级,看好高压架构迭代机会

目前能实现大功率快充的高压系统架构主要有以下五种方案,在技术、成本等方面各有优缺点。(方案一)车载部件全系800V,电驱升压兼 容400V 直流桩方案。(方案二)车载部件全系800V,新增DC/DC兼容400V 直流桩方案。(方案三)车载部件全系800V,动力电池灵活输 出400V 和800V,兼容400V 直流桩方案。(方案四) 仅直流快充相关部件为800V,其余部件维持400V,新增DC/DC 部件进行电压转换器 方案。(方案五)仅直流快充相关部件为800V,其余部件维持400V,动力电池灵活输出400V和800V方案。

高压架构下,看好动力电池系统、电驱动系统、电源系统、热管理系统等零部件迭代机会。现阶段,800V电压平台的运用还存在较高技术门 槛。高电压环境下,除了技术上要采用耐高压SiC第三代功率半导体实现电驱动平台兼容之外,电池包、电驱动系统、车载电源系统、高压线 束等高压部件也都需要重新适配,所用的元器件及材料,如连接器、继电器、保险丝、电容、电阻、电感等耐压等级需提升至800V及以上, 另外还要面临更高电压带来的安全、热管理、成本等方面的挑战。以上综合原因致使高压电动车商业化进展相对缓慢。

高压平台增加整车成本。高电压会导致压缩机、PTC和电机驱动MCU成本增加,以当前较为成熟的2C快充,采用150kW前驱动系统为例, 950V电压平台相比450V电压平台增加成本增加约6500元。随着电动车渗透率的快速提升,车企的竞争更加深化和多元,缩短充电时间将是 提升用户使用体验的关键之一。国内外整车厂在中高端车型优先应用 800V 及以上高压平台,以形成差异化竞争力。长期看,随着 SiC、快充 电池等核心部件的成本降低,中低端车型亦有快充需求,800V及以上电气架构升级具备长期趋势。

动力电池系统

大功率充电对于动力电池系统的技术要求主要有4个方面:电芯的设计选型、电连接设计、热管理以及能量管理。大功率充电的首要要求是电 池电芯的充电倍率,开发允许大倍率充电的电芯才能进行后续配件的匹配开发;电芯的电连接(busbar)、模组间连接、高压线缆等均需要 满足整车所需高电压、大电流的要求;针对动力电池较大的散热量需采用高效的冷却方案,实现对动力电池系统及时、合理的降温,保证安全 和工作效率;电池能量管理系统需要优化升级现有的快充充电策略、温度控制策略、快充保护策略等。

电驱动系统

新能源汽车电驱系统产品主要包括电机控制器、驱动电机和减速器,又称为”电驱动系统 ”,其主要工作原理及功能是电机控制器基于整车 控制指令和实时响应的软件算法,高频精确地控制电力电子元器件的开关动作,实现对驱动电机的控制,最终通过减速器中精密机械零部件实 现对外传输动力。 新能源汽车动力系统作为汽车的核心零部件,向多合一集成化、高压化、高效化、电机油冷、扁线化、高速化等方向发展,以达到技术降本、 提质增效的目的。驱动系统的集成化由最初的“结构集成”向“深度系统集成”演进,下一阶段的集成化方向是将电源总成与驱动总成相结合 ,并逐步从硬件融合向电气融合和芯片融合推进,以形成功能更全的多合一动力总成系统。

电源系统

整车配备交流充电装置仍为重要充电方案,电动汽车高压平台对原有车载充电机产品的需求无负面影响。新能源汽车的充电方式主要包括交流 电充电和直流电充电两种。①当新能源汽车使用交流电充电时,需使用车载充电机将交流电转换为直流电;②当新能源汽车使用直流电充电时 ,无需使用车载充电机。其中,交流电由于充电设施具有占地面积小、布点灵活,配电要求低、安全性高等优点,且占据了日常充电场景的绝 大多数,具有广阔的应用空间;从整车厂的角度而言,为满足用户充电场景的多样性,整车配备交流充电装置为重要充电方案。

高压线束

新能源车的汽车高压线束技术要求显著提升,带动单车线束价值量提升。新能源汽车高压线束的特点也决定其面临着安全、布线、屏蔽、重量 及成本等挑战,有较高的技术门槛,高压线束的单车价值量也较燃油车有所提高。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。新能源车根据高压架构的不同,高压线束一般有:交流充电插座---车载充电机;车载充电机- --高压配电盒;高压配电盒---动力电池;高压配电盒---电机;车载充电机---电动压缩机;车载充电机---PTC加热器;动力电池包内高压线束 。高压线束相比低压线束少了许多零部件,复杂性相对低,主要包括高压线缆和高压连接器,以及附属固定与保护的部件。

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(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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