11月19-20日华南锂电展｜新能源汽车高压快充行业报告

11月19-20日华南锂电展｜新能源汽车高压快充行业报告

1、高压快充可能是下一个最佳的能量补充方案

1.1. 快充的本质是提高充电终端功率和电池充放电倍率。

直流快充：解决续航焦虑，拓展电动汽车使用场景

直流快充的充电时间明显短于交流慢充，将短距离城市使用场景拓展至长途出行场景。 目前，电动汽车的充电方式主要有两种，直流快充和交流慢充。 交流慢充对应于家庭或小区停车场的充电场景。 充电功率较小，从几千瓦到几十千瓦不等。 充满电通常需要 8-10 小时。 交流慢充直接使用电网的交流电，使用车载充电器OBC。 将交流电转换为直流电，供给电动汽车电池； 直流快充一般对应高速公路/长途出行的充电补能场景。 功率达到数百千瓦，仅需1-2小时即可充满。 直流充电桩利用内部的整流器将电网的交流电转换成直流电，直接给车辆电池充电。 近年来，随着新能源汽车在全球的加速普及，不少企业纷纷布局超级快充技术。 快充峰值功率可达350kW甚至480kW。 超快充电时间预计将缩短至30分钟以内，未来可能进一步缩短至30分钟以内。 15分钟，甚至不到十分钟。

直流快充的本质是将大功率交流/直流转给快充充电桩。 交流慢充主要依靠家用交流充电桩进行充电，直接使用电网的220V交流电。 电动汽车利用车载充电机OBC内部的AC/DC转换器，将电网的交流电转换为直流电，为电池供电。 由于充电功率较低，车载OBC内置AC/DC转换器一般功率较低，成本较低； 直流充电桩与交流充电桩最大的区别在于，充电桩将AC/DC变换器移入充电桩内部，将电网的交流电转换为大功率。 向汽车动力电池提供直流电需要大功率AC/DC变换器，其体积和成本同时增加，边际效益下降。

提高快充速度：需要同时提高充电终端功率和电池充放电倍率

有效充电功率为充电端功率与电池端充电功率中较小的一个。 提高快充速度需要同时提高充电端功率和提高电池充放电倍率。 通过提高电压或增大电流来提高充电功率（公式P=UI）。 功率等于电压和电流的乘积，即1W=1V*1A。 增加充电功率可以通过增加电压或电流来实现。 特斯拉就是大电流路线的典型代表。 超级充电桩的充电电压为400V。 2022年，其第四代超级充电桩电流将达到900A，峰值充电功率将达到350kW； 保时捷（图片|配置|询价）领跑 该车型搭载800V高压平台。 作为高压线路的典型代表，其峰值充电功率已达到350kW。

充放电倍率Rate（也称C倍率）对应动力电池的充放电速度，其提高对动力电池的整体性能提出了更高的要求。 C代表电池总容量（），xC表示一小时的充电时间可以充满x倍的电池总容量。 倍率值x越大，充满电时间越短。 充电速率的提升依赖于电芯材料、电芯内部结构、模组设计方案、电池包设计方案CTP（Cell to Pack）、电池管理系统BMS等相关技术的不断突破。 目前，国内主流电池企业正在推动动力电池充放电倍率从1-2C向4C提升。 市场上已经有配备3C充电速率电池的车型。 CATL发布新款麒麟CTP3.0电池，将充电速率提升至4C。 随着放大倍率增加到4C以上，放大倍率增加的边际效益变得越来越低。

1.2. 快速充电解决方案可能比更换电池和大容量电池更好

类比手机补充能量的发展历史，快充或将成为电动汽车补充能量的主流方案。 随着手机智能化程度越来越高，功耗迅速增加，快充成为智能手机解决续航焦虑的主流方案。 电动汽车续航焦虑影响电动汽车的使用场景。 目前，换电、大容量电池、快充等解决方案都是为了实现电动汽车更便捷的能量补充，从而增加消费者对电动汽车的需求。 比较这三种选择，快速充电可能是更好的能量补充选择。

解决方案1、电池替代：电池标准化需要一定程度的实现，大规模推广面临挑战。 在诺基亚时代，手机大多是通过更换电池来补充电量的。 对应电动汽车，蔚来首先在国内建立了约700个电池更换站，为客户提供3-5分钟内的汽车电池更换服务。 电池替代方案要求动力电池达到一定程度的标准化，以方便更换、使用和大规模推广。 考虑到当前电池技术更新迭代快、各车企动力电池差异化程度高、电池成本相对较高、换电站建设资产投入较大等因素，换电方案推广可能面临挑战更大的挑战。

方案二、大容量电池进一步提升容量，面临技术和成本的巨大挑战。 随着手机进入智能手机时代，功耗正在加速。 提高手机电池续航时间对于消费者体验至关重要。 6到13，电池容量从1颗增加到3颗。5G时代，很多手机都将电池升级到了20颗，比如华为畅享20。不过，把电池做得更大，就需要牺牲手机的薄度和轻薄度。手机，重量增加影响手感。 解决电动汽车里程焦虑的第一阶段是增加动力电池的容量。 然而，随着电池容量的增加，边际效益变得越来越低。 考虑到技术余量难以提高，成本迅速上升。 解决燃油车的续航问题并不是靠加大油箱容积，而是依靠便捷的加油方式。

方案三、快充或许成为下一阶段电动汽车能量补充的更好解决方案。 以手机为例。 其5V1A/5W充电功率可持续使用近10年。 2017年首次支持PD快充，充电功率提升至18W。 2021年，13 Pro Max的充电功率将达到20W，充电50%的电量大约需要35分钟。

1.3. 高电压有望成为快充主流路线

与大电流模式相比，高压模式具有有效充电范围更大、充电功率上限更高、技术难度更低等优点。 有望成为现阶段快充的主流路线。 基于高压的快速充电可以在较大的SOC范围内保持高充电功率； 在相同峰值充电功率的大电流模式下，有效充电SOC范围较小，其他范围内的充电功率快速下降。 特斯拉采用400V大电流路线，第四代快充电流将提升至900A左右。 电路中的大电流会产生较高的热损耗（根据发热量公式Q=I^2*R*t），包括连接器件、电缆、电池连接、母线等电阻器产生的热量在一个正方形的水平面。 导致充电峰值功率虽高，但平均功率不高，充电功率上限低于高压线路。

高电压和大电流路线是一定时间内的相对概念。 本质上，这两种模式都是为了增加充电功率。 特斯拉很早就开发了400V快充，早期也被认为是高压路线。 为了进一步提高充电功率，采取了保持电压平台不变、增大电流的措施； 随着车企不断迭代技术，800V高压平台已经应用了电流。 越来越大。 与400V相比，800V平台可以使用更小的电流来实现相同的峰值充电功率。 高电压已成为主流路线。 这意味着现阶段企业重点开发400V平台升级至800V平台，而不是通过增加电流来提高充电功率。

800V高压已成为阶段性行业标准，未来将向1000V-1500V演进。 基于大功率充电的研究方向，全球快充标准正在向标准化、一体化方向发展。 超级充电标准将于2021年发布。中国和日本正在共同统一亚洲快速充电标准。 最大充电功率将从400kW（400A/1000V）和250kW（250A/1000V）发展到900kW（600A/1500V）。 欧美快充最大充电功率分别从200kW（200A/1000V）、120kW（200A/600V）进化到460kW（500A/920V）。 保时捷2019款车型首次搭载800V平台。 由于电压等级的提升涉及到整车高压部件性能和电气系统安全性能的提升，因此高压平台向上演进，技术迭代，采用阶段性发展模式。 2021年，华为表示将在2025年推出超过1000V/600kW的电压平台快充解决方案，实现5分钟30%-80%的SOC充电性能。

目前量产的基于完整800V架构的车型以保时捷和现代起亚Ioniq-5为代表。 其他公司的800V平台大多是400V电池串并联过渡方案。 完整的800V解决方案是指单个动力电池组输入/输出800V。 目前大多数企业采用两节400V电池串并联的方式来兼容800V和400V（800V串联，400V并联）。 通过继电器灵活切换输出，快速部署800V平台。 目前大部分充电桩仍为400V、800V充电桩，800V汽车高压组件产业链短期内还不完善，因此企业需要考虑两点：1、如何兼容400V充电桩和800V充电桩； 2、如何兼容某些400V汽车零部件。 下面对两种完整的800V平台架构方案进行讲解。

保时捷解决方案增加DC/DC转换器过渡至800V：部分高压部件采用800V架构，如电驱动系统、动力电池、高压充电器、高压辅助加热等，并兼容400V直流通过添加 DC/DC 转换器来构建解决方案。 。 提供3种充电方式：交流慢充、400V直流快充、800V直流快充。

现代起亚方案全面升级至800V：Ioniq-5所有部件均采用800V架构，包括其交流压缩机、PTC、充电器、外接大功率充电器等部件均基于800V系统，兼容通过电力驱动系统提供 400V 电压。 直流充电桩。 Ioniq-5提供3种充电方式：交流慢充、400V直流快充、800V直流快充。

2、车企密集布局800V，2022年有望成为高压快充量产元年。

2.1. 400V路线：特斯拉是400V大电流路线的代表，合资品牌正在快速跟进。

特斯拉是400V大电流路线的代表，引领了快速充电的早期发展。 特斯拉早在2012年就推出了Super V1，快充功率只能达到100kW。 到2022年，特斯拉的Super 已经发展到第四代V4。 通过不断提高电流至900A，峰值快充功率可达350kW。 ，适用于所有 Tesla 车型。 宝马的I-Next和I4车型将在2021年实现200kW功率快充，奔驰EQS车型将在2021年实现约200kW功率充电。 相比新动力特斯拉和欧洲传统车企，美国传统车企而日本则落后。 丰田将于2022年推出首款纯电动车型bZ4X，快充功率为150W； 本田与福特将联手通过福特平台推出400V/200kW快充，适合大部分车型。

2.2. 800V路线：海外品牌加速布局，国内自主品牌快速跟进。

海外主流车企、国内传统自主品牌、新势力加速布局800V高压平台。 2022年将推出更多800V车型，这可能成为高压快充元年。 海外以2019年投产的保时捷为代表，充电功率达到280kW。 保时捷与奥迪联合开发的PPE平台将于2022年达到300kW的峰值充电功率； 韩国现代起亚Ioniq-5从400V一步变到800V。 2021年充电功率将达到220kW，2023年第二代产品将达到260kW； 奔驰和宝马都在从400V路线过渡。 奔驰的MMA 800V平台预计将于2024年投入使用，宝马的NK1 800V平台预计于2025年投入使用。 沃尔沃SPA2 800V平台预计2024年之前推出相关车型； 本田与通用合作，预计2024年后推出基于通用平台的800V/350kW电动皮卡车型； 美国新势力Lucid或于2022年推出豪华纯电动轿车Lucid Air基于900V平台（750V-1000V属于800V概念），充电功率为350kW。

自主传统车企中，比亚迪E平台3.0 800V将于2021年正式发布，基于该平台的概念车Ocean-X预计今年发布； 吉利SEA 800V架构将于2021年推出； 广汽AION-V（1000V高压快速（充电）和长城的麦卡龙可提供480kW功率快充；东风蓝图正在开发800V/360kW平台。国内新势力中，华为提出了今年推出1000V 400kW的目标2023年、2025年1000V 600kW。2021年与北汽合作推出极狐Alpha S，充电功率达到250kW。2022年与长安、宁德时代合作推出Avita。11、充电功率达到230kW电压为750V（750V-1000V属于800V概念）；小鹏将于2022年推出G9，充电功率为480kW；蔚来在网上宣布即将发布500kW液冷增压器和800V高压。平台电池组向全行业开放；丽丽预计2023年后推出C级SUV，充电功率400kW；零跑目前正在开发800V平台，预计2024年Q4上市。

3、800V高压快充驱动车辆电气系统性能和安全性全面升级

3.1. 核心部件影响：高压系统部件性能与安全升级

高压快速充电导致车辆高功率密度的增加和更大的运行负载。 车辆的高压系统部件需要在性能和安全性方面进行升级。 除了动力电池电芯材料和设计的升级外，整车的高压电气系统部件也需要升级，主要体现在三大方面。 首先是整车热管理系统的总功率和复杂性增加； 二是电气系统高负荷系统升级。 相关功率器件需要降低损耗、提高效率。 最明显的趋势是大小型电力系统中SiC基础功率器件取代Si基功率器件（重点是SiC在电控逆变器中取代Si IGBT）； 三是为了保证汽车在高负载下的安全性能，相关器件如数字隔离芯片、薄膜电容、连接器、保险丝等开关、继电器等数量和性能需要提高。三方面的升级各方面相互关联并产生“连锁”反应。 例如，当Si基IGBT替换为SiC基IGBT时，工作功率和频率增加，需要升级相应的隔离驱动器，并且需要增加薄膜电容器的数量，以满足系统的安全要求。电子系统。

快充下电池组和电芯的趋势和路线：在高压快充下，电池组中电芯模块之间的铜排往往会变厚，模块之间的距离更大，从而降低了电池的能量密度。电池组在一定程度上。 铜排用于电池组中，将各个模块串联起来，起到连接和导电的作用。 铜排具有大电流和高电压负载。 因此，在高压快充下，线材越粗，电阻越小，热损失也越小，从而增强了线材的电阻。 过载能力强且不易过热，可提高安全性。 具有相同横截面积的铜排比铝排具有更高的流量，用于高压平台。 与铝排相比，可以节省空间。

高压快充下，电芯充放电倍率增大，充放电循环时产生的膨胀力更大。 过度膨胀会导致电芯性能和寿命变差，甚至损坏模组结构框架。 电池核心模块之间存在需求。 预留更多的空间，保证动力电池的安全。 高压快充下，电芯的充放电倍率提高。 三元锂电池具有高能量密度的优势，磷酸铁锂电池具有高安全性的优势。 目前电池电芯材料主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池两大阵营。 两种材料在用于快充时都有各自的优势。 三元锂电池最大的优点是能量密度远大于磷酸铁锂电池。 而磷酸铁锂电池的过充放电性能强，安全性能好； 不同的车企和车型采用不同的电芯材料，相应的电芯设计和电池包CTP（cell to pack）设计方案也不同。 但这些差异最终都是为了实现同一个目标，那就是提高能量密度、降低成本、提高安全性能、改善过充放电性能。 例如，比亚迪的刀片电池虽然采用磷酸铁锂材质，但CTP环节创新的“刀片”设计提高了空间利用率，并且可以弥补电芯本身能量密度相对于三元电芯较低的问题。 基于原材料和供应体系的不同，目前动力电池主要有两条路线：1、方形电池搭配磷酸铁锂的高性价比路线；2、动力电池的路线。 2、圆柱电池搭配三元锂的高能量密度路线。 总体而言，虽然与磷酸铁锂搭配的方形电池的材料成本低于三元锂电池，但在CTP环节还需要加入成本优化性能，才能更好地应用于高压快充场景。

与高电压相比，大电流路线下电芯变化更大。 当电芯在大电流下快速充电时，总发热量增加且发热不均匀，电池温度升高。 同时，由于负极电流过大，更容易发生析锂反应，大大降低了电池过热的临界温度，使得热失控更容易发生。 电池温度的升高和临界温度的降低同时发生，导致热失控的可能性增加。 目前的解决方案是对负极材料进行改进：1、在原有负极石墨材料上实施新型软碳/硬碳涂层改性； 2、更换为硅碳负极。 相对而言，高压路线需要更换的电芯较少。

3.2. 热管理水冷板、膨胀阀等部件升级迭代

3.2.1. 快充下的水冷板和电芯设计成为电池热管理的重点。

高压快充下架构发生变化：水冷板制冷/加热功率加大，高倍率电池温升更高更快，而动力电池有效工作温度范围变窄。 更高效的电池热管理是维持电池性能和安全性的关键。 水冷板的冷却/加热功率相应增加。 20-35℃是动力电池的有效工作温度范围。 温度过低（<0℃）会导致电池充放电功率性能下降，续航里程缩短； 温度过高会导致电池热失控风险，威胁整车安全。 电池内部温度和电池模块之间的温度均匀性影响电池性能和循环寿命。 因此，电池热管理系统通常需要复杂而精密的冷却回路来保持电池温度的一致性。 对于普通电动汽车来说，水冷板通常设计在动力电池的底部。 随着充放电功率的增加，所需的散热也随之增加。 因此，需要增加水冷板与电芯的接触面积，同时保证电池组整体的高集成度。

水冷板面积加大，结构和电芯设计有所创新。 对比散热要求高的车型（特斯拉4680电池）的水冷板设计，800V高压快充水冷板的未来趋势是1.高压快充方案增加了立式水冷版结构置于电池组之间，甚至在电池顶部还加一块水冷板； 2、电芯组装涉及夹层垂直水冷板。 不同公司根据其电池包的内部结构设计，对水冷板进行了不同的集成设计，使其具有多功能的特点。 。 虽然现代Ioniq和保时捷都是800V平台，但相比特斯拉的400V平台，水冷板的使用和设计相对保守。 原因是特斯拉第四代增压器电流峰值将达到900A，需要更大的散热。 随着800V平台的发展，充电功率增大，散热趋于增加。 麒麟新发布的CTP3.0电池倍率达到4C，未来将应用于高压解决方案。 其水冷板设计符合高散热性能的趋势。

3.2.2. 大口径高精度电子膨胀阀有望成为行业技术趋势

高压快充下的架构变化：电子膨胀阀流量控制范围提升

高压快充下热管理制冷/制热功率增大，在保证高精度的同时需要增大电子膨胀阀的制冷剂流量控制范围。 需求来自于：1、低温下快充性能和电池储能性能大幅降低，需要制冷剂产生更多的加热热量来保证核心部件的工作效率； 2、高压快充下温度上升快，散热要求提高。 、制冷剂的制冷量和制冷速度需要提高； 3、动力电池高效工作的温度范围较窄，需要精确控制制冷/制热量。

电子膨胀阀需要较大的口径才能满足大流量范围的控制。 根据卡乐产品技术文档，电子膨胀阀的尺寸必须根据其所服务的蒸发器的冷却能力来确定。 如果阀门尺寸太小，过热度通常会高于设定值（小口径不能承受高压）。 阀门尺寸大，耐高压能力增强，但精确流量控制性能（特别是小流量控制）降低，可能会出现系统“不稳定”的问题，即可能出现大范围温度、压力和过热的变化，可能导致制冷剂流回压缩机。 当快速充电下制冷/制热能力增加时，电子膨胀阀流量控制的流量范围变大。 在不增加阀门数量的情况下，大口径可以满足更广的流量控制范围，但大口径很容易造成不准确度下降。

高精度来源于电子膨胀阀的系统化设计能力。 大口径电子膨胀阀的难点不在于口径本身，而在于在保证高控制精度的同时增大阀门口径。 电子膨胀阀与传统燃油车使用的热力膨胀阀相比的一大优点是可以通过控制器精确控制温度。 电子膨胀阀连接传感器，实时监测温度和压差。 通过控制芯片的设置，将反馈反馈给电子膨胀阀电机，控制口径运动。 利用控制算法实时计算阀门制动器的位置并控制驱动器带动内部步进电机一起运动实现控制。 流量目的。 精度可以通过改进传感器和控制器的系统设计来提高，包括传感器本身的灵敏度和控制器芯片算法。 还可以通过阀门口径的创新设计实现更高的灵敏度。

大口径针阀可提高流量控制精度。 针阀和球阀是电子膨胀阀中使用的两种阀门。 针阀的阀芯是尖锥体。 一般来说，针阀形状比其他类型的阀门具有更强的承压能力和更好的密封性。 一般用于密封较高压力的气体或液体介质，流量控制精度高。 与较大口径的针阀相比，球阀的缺点是： 1、流量控制精度大； 2、齿轮零件组合较多，产品难以达到一致性； 3、球阀的寿命比针阀相对短一些。 但与其他类型的阀门相比，球阀具有节流迅速、流体阻力小、结构简单、稳定可靠、适用范围广等优点，因此在膨胀阀中也得到广泛应用。

有一种趋势是集成电子膨胀阀功能以使制冷剂回路更简单。 大口径电子膨胀阀可以在大开度时控制大流量，同时可以满足小开度时小流量的精确调节。 还具有二通切断功能，集电子膨胀阀、电磁阀、单向阀为一体，可在制冷中替代。 该回路颠倒了热泵中的两个传统膨胀阀，使制冷剂回路更简单、更集成。

行业竞争：电子膨胀阀行业技术门槛较高，与截止阀、四通阀、热力膨胀阀等传统阀门相比，市场集中度较高。 电子扩展阀研发技术需要高指示器，例如泄漏，最大工作压力差，液压强度，宽流量调节覆盖范围，低噪声，较小的噪音，对杂质的抵抗力，长寿等，并且需要制造商具有系统设计能力。 在2020年，前三名汽车扩展阀品牌的市场份额高达93％。 外国投资是富士工业机械，国内品牌是 and Dunan环境。

Fuji Koki成立于1949年，从扩展阀开始，成为日本制冷组件的领导者。 Fuji Koki的制冷和空调系统组件包括温度自动膨胀阀，停止阀，排水泵，电子控制的膨胀阀，电磁阀等，覆盖汽车，商业设备，家用电器和其他行业。 1994年，与建立了合资企业“ Fuji机械”。

的智能控制深深地参与了电子扩展阀行业，其产品规格和最广泛的应用程序。 以前是制冷零件公司，成立于1984年，已成长为世界领先的空调和制冷零件供应商。 较早地使用制冷阀产品进入汽车行业，其在汽车零件业务中的份额逐渐增加，在2021年占30％。其热管理产品与著名的汽车公司客户Tesla，通用汽车公司，通用汽车，，通用汽车，，，通用汽车公司，，通用汽车公司，通用汽车公司，通用汽车公司，通用汽车公司，通用汽车，，通用汽车公司，通用汽车公司，，通用汽车公司，通用汽车公司，，通用汽车公司，，通用汽车公司，通用汽车公司，，通用汽车公司，通用汽车公司，宝马，沃尔沃和尼奥。 ，Byd，等。

Dunan环境在电子扩展阀的研究和开发方面拥有20年的经验，并具有领先的技术。 大直径电子扩展阀已进入质量生产阶段。 Dun'an和在家庭空调阀领域具有垄断优势，并通过利用其在阀门技术方面的首要优势进入了新的 制冷阀行业。 目前，Dun'an的大规模生产的电子扩展阀是安静的，微型的，可靠的，领导着高能源效率和其他方面的行业。

3.3. SIC加速了SI的替换，并在电源设备中使用，从而增加了价格和数量。

高压快速充电下的体系结构变化：SIC取代IGBT

SIC用于逆变器。 与SI IGBT相比，它具有高压和高温抗性，尺寸较小，高频和低损耗的优势。 它适用于高压快速充电平台，并提高电源转换效率。 默认情况下，通常转介的IGBT是由SI材料制成的，是逆变器的核心功率设备。 它本质上是电源开关。 通过输入低功率控制信号，它可以输出或断开高功率电流，从而切换高功率直流电流转换为高电源AC电源以供机器使用。 IGBT从BJT和BJT演变，并且具有两者的优势。 它具有对高压和高电流的抵抗力，并且比后两者更适合汽车的高功率。 但是IGBT并非没有其缺点。 作为双极设备，与单极设备相比，关闭时有尾部电流，关闭损失很大。 Si Igbt可以承受约600V的高压，并且无法达到高压平台的加速升级到800V甚至1000V。 上述趋势。 SIC解决方案是将SI升级到SIC材料。 SIC是近年来出现的第三代半导体材料。 这是一种宽带隙半导体材料，可以实现高耐受电压。 芯片仍然很薄，可以承受800V。 以及上面更高的电压。 与SI IGBT相比，其抗性和开关损失大大降低，并且可以在高功率和高频工作条件下提高能量转换效率。

SIC在电动汽车中替代SI的应用主要涉及电动驱动器，DC/DC转换器，机上充电器OBC和充电桩。 最重要的补充来自逆变器和充电堆。 据预测，电动机驱动逆变器仍将到2026年仍将占据新型能源车辆设备市场的主要份额。逆变器中使用的SIC数量远远超过了其他组件（例如OBC和DC/DC），以及SIC替代趋势对于运动驱动器而言，逆变器更为明显和领先。 SIC用于小型电器和充电桩。 它的核心和重要性相对低于电子控制逆变器的核心和重要性。 OEM有更大的能力从外部来源，这将为国内第三方制造商带来更多机会。 SIC用于高压DC/DC转换器，以及新的400V升级800V DC/DC转换器，这可以降低功率损耗并降低转换器的尺寸； SIC用于OBC和充电桩，尤其是负载下的高功率充电桩也可以提高效率，降低损失并降低尺寸。 最初增加研发成本后，使用SIC的材料成本低于SI（）。 这些组件的核心要小，因此汽车公司更有动力从外部采购它们。 可以满足汽车公司高压需求的第三方公司将具有更大的竞争优势。

OBC充电功率也具有从3.3kW增加到22kW的趋势。 SIC用于OBC，该OBC消耗的功率较小，并通过OBC更快地充电。 考虑到减少损失和提高效率，将来可以降低OBC的总体成本，并且可以减少体积和权重。 根据SIC在22kW双向OBC替代SI中的应用，SIC系统可以在3 kW/L的功率密度下达到97％的峰值系统效率，而SI OBC只能达到95％的峰值系统效率以2 kW/l的功率密度。 效率，切换频率加倍。 此外，需要使用24个SI电源设备，而切换到SIC时只需要14个。 SIC设备的性能可以减少所需的其他组件的数量。 尽管单个SIC设备的成本较高，但总体成本却降低了。

高功率快速充电桩中碳化硅设备的渗透率很低，并且有宽敞的未来增长空间。 SIC和二极管产品具有高温，高压和高频的优势。 与基于SI的设备相比，当用于充电桩时，它们可以将充电桩效率提高到97％，将损失降低多达50％，并提高充电设备的稳定性。 在短期内，由于SIC生产能力的限制，价格很高，但是随着生产能力的提高，价格逐渐下降，SIC的应用可以简化DC充电桩的电路结构，减少使用的组件并降低了热管理成本。 总体而言，SIC的应用可以为将来的快速充电堆构建提供成本优势。

行业竞争：OEM对逆变器中的SIC应用进行自我研究的趋势更强。 在2018年，特斯拉的Model 3使用SIC功率设备（从）首次替换逆变器的IGBT模块。 逆变器总共集成了48个SIC。 在相同的功率水平上，碳化硅模块的包装尺寸明显更大。 小于硅模块，开关损耗降低了75％，系统效率提高了约5％。 由于SIC目前面临着巨大的生产能力差距和高价自我开发的SIC控制模块。

预测，汽车行业的SIC电力设备市场将在未来五年中具有近40％的复合年增长率，全球市场将在2027年达到约50亿美元。根据Yole的预测，SIC Power的市场空间设备将从2021年的11亿美元上升到2027年的63亿美元，复合年增长率为34％。 主要的增长驱动力来自汽车行业。 其中，汽车设备中使用的SIC电力将从2021年的7亿美元上升到2027年的50亿美元，复合年增长率为39％。 在最高的碳化物碳化物设备制造商中，和SIC收入将在2021年每年增长50％以上，这与全球SIC设备市场的增长57％相符。 SIC进入了逆变器业务，并实现了126％的增长。 ROHM已推出了基于碳化硅的充电基础设施解决方案，并且在半导体上还开发了碳化物碳化物电源设备和DC充电桩的模块，以提高充电效率。

国内第三方制造商正在部署SIC电源设备产品，例如电子控制的逆变器，OBC，DC/DC等。

为新能源车提供了SIC电源解决方案。 该公司主要提供二合一或三合一的产品，例如汽车供应OBC和DC/DC转换器。 它是世界上最早开发和生产碳化物碳化物电源产品的公司之一。 在6kW及以上的OBC产品中，SIC Power设备已完全应用。 该公司的高功率11kW OBC产品已大量生产，并且与全球收费标准兼容，从而为公司提供了进入全球市场的竞争优势。 高功率OBC电源集成产品处于研发阶段。 该公司现有的客户包括比德，大众本田，Gac Honda，现代汽车，Xpeng ，Great Will ，Jac，Baic New ，Geely 和其他知名汽车公司。 依靠其技术优势，例如软件和硬件，高功率硅胶和集成集成的组合，该公司将进一步提高其在新的能源电源产品中的份额。 根据NE Times New 的说法，该公司的OBC在2021年总共安装了207,000辆，排名第六，市场份额约为7.2％。 2022年4月，其市场份额排名上升到第五。

Inbol， 和 专注于支持电动驱动系统的解决方案，并部署了SIC电源设备。 INBOL具有强大的自我研究功能，并且依赖于SIC单管平行连接技术，以实现高功率和高集成，尺寸小和轻巧的重量，从而有助于混合车辆的组装，可节省空间，具有较高的生产效率和稳定的性能。 根据该公司的公告，第四代SIC集成核心动力总成正在顺利开发，它正在促进平台构建，并积极扩展180kW级别的三合一产品。 该公司的SIC电子控制已被美国的福特和Faw-采用。 的核心产品是用于新能量车辆的电动驱动系统，该系统位于中高端电动驱动市场。 2021年，电动驱动收入占公司总收入的80％。 2020年，该公司的第三代半导体高功率SIC控制器赢得了SIC控制器为大众商用车的指定，预计将在2024年初大规模生产。该领域的技术和制造业。 它是唯一可以同时为SI控制器和SIC控制器领域的世界四个主要车辆组获得大规模生产支持的国内公司。 目前在其一些汽车电子控制产品中使用SIC，并在碳化硅底物，设备设计和晶片制造中进行投资。

发射了多合一的SIC电力电子组件，以应对800V高压。 该公司是汽车安全和电子产品领域的领先公司，其业务涵盖了智能驾驶舱，智能驾驶，新能源管理和汽车安全系统等领域。 在高压快速充电技术的趋势下， Prey Mass-n DC/DC转换器，充电Boost Boost模块，OBC和其他电源组件以及适用于800V高压平台的电源组件，以及三个 - 这些组件的一对一集成产品。 三合一集成产品使用SIC电源设备，这将减少产品本身的能量损失，从而使更多能量用于功率输出，从而改善了车辆的功率和巡航范围。 目前，该公司的800V高压平台“超快速充电”技术已在欧洲市场大量生产。

3.4. 高压快速充电体系结构下的车辆安全性能系统升级

3.4.1. 高压连接器的数量和质量随着安全性能指标而增加。

高压快速充电下的架构变化：高压连接器的数量和质量有所改善。 高压连接器的数量和质量已相应提高。 新的DC/DC转换器和快速充电桩反映了数量的改进，质量改进反映在新的DC/DC转换器和快速充电桩中。 现在，与400V相比，800V需要满足相应的热管理和EMC要求。 与低压连接器相比，与燃油车相比，高压连接器的新能量车辆增加。 低压连接器仍保留，并用于低压电路。 高压连接器主要用于新型能车的高压电流电路。 电池组通过电缆将电池组件传输到车辆系统的所有组件，例如电机控制器，DC/DC转换器，OBC和其他组件。 高速连接器主要用于车辆的内部信息传输。 新的能源车辆更强大，可以调整电气设备。 应用的传感器和娱乐电子设备增加，高速连接器的数量增加。 从400V到800V的增量增加主要反映在高压连接器中。

将来，快速充电桩已成为高压连接器中的技术困难，并且显而易见的增长是显而易见的。 在接下来的几年中，在接下来的几年中，随着车辆的内部体系结构的发展，朝着综合方向和满足要求的高压连接器的大规模质量生产，高压接口的高压接口汽车将交换，金额将增加。 价值的价值已下降。 随着快速充电桩的功率的增加，企业加速了结构，高压连接器具有大型技术变量，可用于到电池侧线的快速充电桩内的外部充电枪界面。 高压连接器的液体冷回路与电池板的充电桩端兼容已成为一种趋势，并且需要改进材料和设计。 目前，市场上的冷却桩主要分为两类：液态冷和冷。 随着快速充电功率的提高，快速电荷桩改善了散热的性能。 液体的寒冷在各个方面都具有其优势，并且电缆相对较薄。 与寒冷相比，电缆重量可以减少40％。 目前，在特斯拉，小港和韦莱的三个超级充电品牌中，只有特斯拉的充电能力达到了250kW。 。 北美的主动液体冷充电插座可以带来冷却电路和人体的冷却电路。 高压连接器需要是从桩端到电池的冷电路。

根据适用于液体冷却方案的高压连接器，必须可用以下功能：1）满足或超过流体兼容性，流量，压力和温度性能要求。 2）承担适用的环境操作条件，例如带有车辆的电池的连接器，以承受较大的温度，湿度，污垢/灰尘和振动。 3）避免使用泄漏的固体密封设计必须能够承受安装和使用压力（侧载，弯曲功率，拉伸力），并且不会影响密封，这将使流体暴露于昂贵且关键的组件。 特斯拉解决方案：型号型型号取代了快速充电汽车的高压连接器，从尼龙塑料材料到铝合金，然后将插头连接更改为圆柱形螺栓连接，这可以更好地与液体冷充电电气兼容枪。 金属材料的成本较高，但是热传导可以配备较大的短期电流，结构强度更好，屏蔽和接地更方便； 螺栓设计可以更好地增加接触区域的接触区域。 通常，它有利于汽车端连接器的液体冷充电结构的扩展和升级。

3.4.2，隔离芯片，保证三种电力成分中常见压力绝缘材料

高压快速充电的结构：数字隔离芯片的主流作为新的能量车辆隔离设备，随着汽车平台的电压增加，强电路和弱电路变得复杂，电气系统的整合得到了改善，数字隔离芯片，性能和集成的数量都有很大的改进空间。

数字隔离芯片的角色和分类：隔离芯片也称为隔离器。 它可以转换输出的输入信号，同时，它具有在输入和输出端子上执行电气隔离的功能。 最初，参与新能量车辆电气系统的强力弱电路最初是复杂的。 随着汽车平台的高电压，800V/400V/12V/48V之间的电路更加复杂，安全要求更高。 电气隔离可以防止电流从强电路向弱电路流动，从而导致设备损坏。 同时，它还可以阻止CO -Mode和Wave的信号干扰，从而使信号通信更加可靠和安全。 数字隔离芯片是来自隔离芯片的技术途径。 现在，它已成为新的能源隔离芯片的主流。 与传统的光耦合器相比，数字隔离芯片较小，更快，较低的功耗，温度，温度，温度，范围更大，可靠性更高和寿命更长。 数字隔离芯片分为磁耦合和电容器耦合。 磁耦合通常基于变压器，电容耦合基于电容器。 数字隔离芯片与不同的组件结合使用。 它们用于电动汽车中的不同高瓦 - 数字电力电子设备，包括车辆充电器（OBC），电池管理系统（BMS），DC/DC转换器，电动机控制驱动器，电动机控制驱动器倒数逆逆逆反反反代反反反代反相反反相反反逆反相反。逆逆反向反逆逆逆反向反反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向反向。 ，CAN/LIN总线通信和充电桩等，实现隔离接口（数字隔离和接口芯片），隔离样本（数字隔离以及操作放大器），隔离驱动器（数字隔离器加上驱动芯片）等功能。

适用于电动汽车中不同动力设备的隔离芯片的数量正在增加。 从400V到800V，在不同级别的电动汽车上，强电路和弱电路增加。 考虑到新的DC/DC转换器（400V至800V），高功率充电桩的数量增加，并且数字隔离芯片的数量显然显然有改进的趋势。 动力设备本身的升级也将驱动隔离芯片的数量增加。 例如，在OBC和DC/DC中，SIC取代IGBT会导致隔离驱动因素的数量增加。

需要数字隔离芯片的隔离技术才能随动力设备的力量增加。 驾驶系统中的高压和噪声环境需要强大而高的电流隔离，以确保安全可靠的操作。 由于电动汽车系统的功率增加并缩小尺寸，功率密度继续增加，热噪声和电噪声条件的要求更加严峻。 与传统的解决方案相比，在高压条件下，数字隔离芯片具有明显的优势。 当电压高于600-800V甚至1000V时，隔离芯片需要更大的压力，否则很容易泄漏。 根据汽车安全的要求，随着平台电压的增加，数字隔离芯片的性能需要得到改善。 数字隔离芯片是最难孤立开发的，他们需要与IGBT制造商合作进行研发。 IGBT涉及高压场景，升级到SIC，需要开发和升级隔离驱动器。 因此，隔离芯片制造商需要与IGBT制造商建立密切的合作关系，或者具有开发IGBT研究和开发的能力。 具有不同功能的数字隔离芯片具有集成趋势。 电动汽车内部电气系统的开发趋势是更高的集成，更简单的结构，较小的体积和更大的功率密度。 因此，除了高压电阻外，隔离芯片还需要与系统改进合作。 集成也是隔离芯片产品的主要发展。 趋势具有竞争优势，该优势整合了隔离芯片，例如接口，驱动器，采样和传感器。

3.4.3，膜电容替代电电容器，需求增加

高压快速充电的结构：薄膜电容替换电解电容

在高压体系结构下，薄膜电容器的需求和性能提高。 电容器在电子电路中扮演储能，调整，铝箔，铝箔，耦合，矫正，直流电压等的作用。 膜电容器是使用塑料膜作为电气介质的电容器。 与其他电容器相比，它没有极化，高压电阻和中等损耗。 长期使用寿命的优势已成为新能源车的重要组成部分之一。 逆变器中的膜电容主要用于高压电路部分，该部分播放EMI（抗电磁干扰）和直流链接（DC支持）。 /DC转换器的膜电容器主要扮演EMI和角色。 例如，当逆变器转换直流电时，DC输入逆变器的电压急剧上升，并且需要DC链接功能的膜电容器作为电压和连接的瞬时过电压效应以减少电路。

3.4.4，高压直流继电器带有智能保险丝提供安全冗余

高压快速充电的结构：增加了继电器和保险丝的骑行价值

高压直流继电器的区别是管理不同的高压电路，并且需求和性能得到改善。 高压DC继电器是相对于传统车辆继电器的新能量车辆的增量增加。 Rept 在电路中的切割，连接和转换电路中起作用。 高压直流继电器旨在设计弧形灭火装置，以改善线圈，接触材料和散热结构。 诸如冲击电流，良好的热量散热，抗肌电磁干扰等性能适应新能量车的电气条件。 在高压快速充电下，电流电流电路更为复杂。 需要多个继电器来区分管理，并且将来快速充电桩的加速布局将进一步推动其数量的增加。 800V平台的电压和功率更大。 与400V平台的弧效应相比，需要改进高压直流继电器的性能。 提高性能的核心技术主要是在接触材料，包装技术，弧形灭火，散热和空腔布局方面。

高压DC继电器可以通过改善包装方法并与智能保险丝合作来提高性能。

继电器陶瓷包装适用于高压平台型号的主电路和快速充电电路。 与其他密封方法相比，继电器陶瓷密封具有高结构强度，良好的绝缘，良好的密封，强烈的弧形扑灭能力，耐老化的耐药性以及高安全性和可靠性。 自安装的设备等，早期生产线的投资量表相对较高。

智能保险丝提供了与继电器合作的安全冗余，未来价值将增加。 作为一种新的技术趋势，特斯拉首次开发和应用，它主要在巡回赛中发挥切换作用。 当发生碰撞，短路或其他安全故障时，可以在短时间内切断功率，以降低风险发生的可能性。 意识到保护被动保险丝并转向主动保护。 但是，由于诸如用户经济和没有切换功能之类的问题，很难替代在新能量车中使用高压直流电的应用。 但是，它可以减少对高性能高绩效高绩效的需求，从而使低成本解决方案的应用成为可能。

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