一、800V高电压平台车型:充电5分钟、续航200公里

超快充 高续航量变到质变,从源头解决目前电动汽车用户的核心需求。“充电5分钟、续航200公里!”高压快充不再是电动跑车的专属。作为解决充电焦虑的制胜法宝,800V高电压平台车型及高压大功率超充网络在中国正处于加速布局阶段。

国内外车企积极布局800V平台,2022年自主品牌多款800V车型量产,高压侧400V至800V电压升级将带动车端与桩端产业链升级,多个各细分赛道有望受益。作为解决充电焦虑的制胜法宝,800V高电压平台车型及高压大功率超充网络在中国正处于加速布局阶段。

充电15分钟续航1000km纯电动汽车(800V高电压平台车型元年)(1)

高压快充成为行业的多数选择。2019年保时捷Taycan推出全球首款800V高电压电气架构,搭载800V直流快充系统并支持350kw大功率快充。全球首次实现800V高压充电平台成功上车并量产落地的汽车品牌是保时捷Taycan,30分钟内电量可从5%快充到80%。

图:改善续航、提升补能效率的各种方案对比及代表车企

充电15分钟续航1000km纯电动汽车(800V高电压平台车型元年)(2)

充电15分钟续航1000km纯电动汽车(800V高电压平台车型元年)(3)

图片来源:盖世汽车,汽车之家,九方智投、中金公司研究部

2022年正式开启我国800V架构落地元年,高压快充体验将会成为电动车市场差异化体验的重要标准。按照各车企规划,国内市场中800V高压平台车型于今年内逐步上市,2023年密集投放,到2030年左右,800V平台架构将成为主导技术。

进入2021年后高压快充路线受到越来越多主机厂的青睐,先是现代、起亚等国际巨头发布800伏平台,之后比亚迪、极氪、东风岚图、广汽埃安、北汽极狐、长安、长城以及小鹏汽车、理想汽车等多家车企已相继发布800V平台架构或规划。随着极狐阿尔法SHI版、小鹏G9年内交付,2022年正式开启我国800V架构落地元年。

二、汽车发展的过程就是汽车电器不断增加的过程

电动化带来汽车电压平台升级。传统燃油车电压较低,为满足车载电器功率需求和排放法规而进行6V-12V-48V升级。燃油车动力源来自内燃机,车载电器对输出功率要求不高,低电压平台即可满足。1918年,燃油车首次引入蓄电池,电压为6V,到1920年逐渐普及。随着车载电器增多,6V系统无法满足电器功率需求,1950年起,车企相继推出12V系统。

1988年,SAE提出42V电压系统,但未能落地。2011年,为满足2020年各国出台的严格排放法规,兼顾日益增长的电器功率需求,BBA、大众等德系车企联合推出48V轻混系统,与12V系统并存,48V系统充电电压最高可达到56V,实现了60V安全电压阈值内最大程度升级。48V系统能优化发动机启停、加速辅助等功能,提升了燃油经济性。在新能源汽车电压升级过程中,车企通常采用改变电芯串并联方式实现电压升级。

目前,纯电动乘用车电压普遍为250V-450V,因带电量不同而有所波动;而商用车由于整车功耗更高,因此所需带电量明显更大,车企通过电芯串联后电压等级可达450V-700V。而未来800V高压乘用车则是在带电量无大幅变化情况下,通过改变电芯串并联方式而提升电池电压。

充电15分钟续航1000km纯电动汽车(800V高电压平台车型元年)(4)

三、800V高压平台加速落地,解决方案从部分高压向全系高压方向迭代

新能源车以三电系统替代燃油动力系统,车内电压大幅升级至百伏以上。新能源车以电池为动力源,需要较大电池容量与输入/输出功率,但车用电器仍可在低压下运行,因此同时存在百伏以上高压系统与48V/12V低压系统。纯电乘用车电压通常在250-450V之间,且系统电压不断升级。

2019年,保时捷Taycan上市,成为全球首款搭载800V超高压系统的车型,随后全球各车企相继发布800V及以上超高压平台与车型,新能源车电压升级趋势明显。

800V高压平台加速落地,解决方案从部分高压向全系高压方向迭代。得益于高压快充技术在充电补能效率、驱动性能等方面的优势,继2020年吉利首次发布支持800V的SEA浩瀚架构以来,国内车企加快800V高压平台布局。

随着800V车型如极狐阿尔法S、阿维塔11、小鹏G9、长城机甲龙于年内陆续上市,2022年成为800V车型量产元年。800V高压系统平台兼容性高,往前看,预计全系800V架构将凭借其低损耗特性或将成为主流;而当前,不同车载零部件的高压成熟度不一致,车企或采用400V 800V混合方案,并向全系800V逐步迭代。

三、电压平台升级带动车载零部件升级趋势明显,新增单车价值量可期。

电压平台升级带动车载零部件升级趋势明显,新增单车价值量可期。800V高压平台对功率器件、连接器、薄膜电容、高压直流继电器的耐压要求大幅提升,同时由于高压快充带来更高的散热需求,诸多车载零部件逐步升级。

根据测算,800V高压产业链涉及元器件、大小三电、电池热管理等9大技术/零部件升级,电驱动集成化、热管理换热方式升级等或加速推进,相关细分产业链短期或伴随小鹏G9发布迎来较强催化剂,各车企800V高压平台车型陆续发布及上量或带来中长期盈利弹性释放。

800V高压平台带来高压充电桩建设需求,功率池 储能站或成为快充网络的配套基础设施。桩端大功率充电带动充电模块升级,同时考虑到快充对设备管理要求提升,主机 机枪向液冷方向升级。

另外,考虑到高压大功率充电桩普及加剧电网负荷、加大电网改造负担,国内广汽埃安、北汽极狐等车企逐步尝试建设充换电 光储充一体化能源网络,通过功率池技术动态调度不同充电桩车辆的充电功率,减轻电网负荷,提升用户充电体验。

车端:渐进式演进路线下,单车增量价值亟待释放

预计800V高压平台将带来多处车载零部件升级。电压平台由400V向800V升级,将带来车载零部件几大升级趋势:

(1) 电控、小三电与空调系统:功率器件升级,SiCMOSFET加速替代SiIGBT;

(2) 电池:电池材料与热管理系统升级;

(3) 线束:线缆降规,连接器增加,总价值量上升;

(4) 高压直流继电器:性能要求提升,附加值增加;

(5) 薄膜电容:耐压等级提升,用量增加;

(6) 熔断器:性能要求提升,激励熔断器加速渗透

(1) 电控、小三电与空调系统:功率器件升级,SiCMOSFET加速替代SiIGBT;

充电15分钟续航1000km纯电动汽车(800V高电压平台车型元年)(5)

800V平台对功率器件耐压要求大幅提升,SiCMOSFET更具优势。新能源车中,功率器件广泛应用于电驱系统、小三电(OBC、DC/DC、PDU)、空调系统中。其中,电机控制器在工作时会在直流母线电压基础上产生电压浮动,当电压平台从400V提升至800V时,电压浮动偏差百分比不变:450V的直流母线电压下,功率器件承受的最大电压在650V左右,800V电压下,对应功率器件耐压需要提高至1200V左右。

当前400V车型中一般采用SiIGBT器件,而800V车型中则需升级至SiCMOSFET,虽然SiIGBT、SiCMOSFET均可满足1200V耐压需求,但SiCMOSFET基于其材料和器件结构特性,具备低损耗、高频率等显著优势。

充电15分钟续航1000km纯电动汽车(800V高电压平台车型元年)(6)

充电15分钟续航1000km纯电动汽车(800V高电压平台车型元年)(7)

(2) 电池:电池材料与热管理系统升级;实现高倍率充电需陶瓷隔膜、电解液、电池负极材料相应升级。电池电压升级至800V不等于电池可以实现高倍率充电,如800V车型极狐阿尔法HI搭载电池则因为技术限制,仅支持2.2C充电,与4C及以上超高倍率充电仍有差距。从锂电池工作原理来看,单位时间迁移和嵌入负极的锂离子越多,则充电速度越快,因此可从两方面着手提升电池充电倍率。

提升迁移速率:可应用高孔隙陶瓷隔膜和更低粘度、高效率的电解液,降低电解液中离子的迁移阻力,提升迁移速率。

提升嵌入速率:目前电池负极多用石墨材料,其层状结构使得锂离子只能从端面进入,导致锂离子传输路长,嵌入速率低;可在电池负极采用特有的软/硬碳/石墨烯包覆改性技术,或采用硅基负极,提升锂离子嵌入速率。高倍率充电带来电芯发热问题,热管理需要更精准。

(3) 线束:线缆降规,连接器增加,总价值量上升;电压升级后高压线束相应变化,分为线缆与连接器两大维度。800V平台下电流减小,线缆线径缩小,体积、重量和成本相应降低,有利于整车轻量化。800V平台下高压连接器用量增加,高压线束单价小幅上升。目前技术架构下,电动车高压连接器单车配置量为15-20个,根据车型设计不同,单价在700-3500之间。

400-800V平台升级要求高压连接器重新选型。用量上,800V车型需要增加大功率快充接口,同时新增的400-800V及800-400V的DC/DC部件也需要配备连接器。估算,800V车型所需高压连接器个数增加至20-25个,单价提升至2210元。整车高压线束(线缆 连接器)单价小幅上升,由2500元提升至2830元。

充电15分钟续航1000km纯电动汽车(800V高电压平台车型元年)(8)

(4) 高压直流继电器:性能要求提升,附加值增加;高压直流继电器是新能源车的刚需零部件,单车价值量较高。高压直流继电器可控制并保护新能源车的高压电路,新能源车需要配置包括主继电器、预充继电器、快充继电器、普通充电继电器、辅助继电器合计5类高压直流继电器,根据车型不同,单车配置量4-8个。

我们测算,2022年混动乘用车中单车价值量约420-590元,纯电乘用车中单车价值量约630-910元。此外,快充桩中也需配置高压继电器,配置量一般为2个,价值量约140-220元。800V平台下高压直流继电器升级,推动单车价值量进一步提升。

800V平台下由于电压和电流更大、电弧更严重,对高压直流继电器的耐压等级、载流能力、灭弧能力、散热、使用寿命等性能提出更高要求,相应地,产品将在触点材料、灭弧气体、封装方式等多方面进行改进,技术要求提升,产品附加值相应增加。我们预计800V纯电动车型中,高压直流继电器单车价值量提升40%,达880-1,270元,带来250-360元增量价值。

充电15分钟续航1000km纯电动汽车(800V高电压平台车型元年)(9)

(5)薄膜电容:耐压等级提升,用量增加;新能源车是电容器的重要下游应用场景。电容器是功率模块中必备的被动元件之一,在新能源车中广泛应用于OBC、DC/DC、电驱、空调变频器等涉及变压、变频、直流/交流转换的部件中。根据电容器的功能不同,可分为以下5类:

DC-Link电容:连接于直流母线与开关管中间,对整流器的输出电压进行平滑滤波,用于电驱系统(DC/AC转换)、OBC(AC/DC转换)中,是车载电容器中价值量最高的产品。

Ÿ缓冲电容:保护电路系统,用于电驱系统中,单价较低。

ŸEMI电容:抑制电磁干扰,用于OBC、电驱中,单价较低。

Ÿ谐振电容:吸收电路中的高频波,用于OBC、DC/DC中,单价较低。

Ÿ直流滤波电容:用于整流电路中,滤除交流成分,使输出的直流更平滑,用于OBC、

DC/DC中,单价较低。

新能源车中薄膜电容单车价值量约350-610元。我们估算,新能源车电驱系统薄膜电容价值量约260元,双电机车型价值量翻倍;其中OBC中薄膜电容价值量约70-90元;DC/DC转换。

(6)熔断器:性能要求提升,激励熔断器加速渗透。熔断器是新能源车中必不可少的安全保护装置,激励熔断器与智能熔断器逐步应用。新能源车熔断器单车价值量100-130元。800V平台下电力熔断器升级、激励熔断器加速渗透,带来35-160元单车价值增量。

四、新能源车800V平台投资可围绕车端与桩端两大方向

投资机会:新能源车800V平台投资可围绕车端与桩端两大方向。

车端可分为整车厂与零部件公司来看。

整车厂方面,目前在800V平台领先布局的厂商包括比亚迪、广汽集团、小鹏汽车等,上述厂商有望率先落地800V车型,提升产品力,形成差异化竞争。

零部件方面,产业链涉及元器件、电控、小三电、电池热管理等9大技术/零部件升级,我们测算共计带来约4,170-4,840元的单车价值增量,各细分赛道领先企业有望确定性受益于下游需求增长。

充电15分钟续航1000km纯电动汽车(800V高电压平台车型元年)(10)

桩端来看,目前国内领先的充电桩运营商包括特锐德、国电南瑞、星星充电等。同时,根据产业链价值量变化,我们识别出两大产业发展趋势。

相关公司介绍:

1)电驱动与小三电

欣锐科技:国内新能源车电源产品领先企业,全SiC方案前景广阔。主要从事新能源车电源系统研发生,产品包括OBC、DC/DC、CDU等,国内领先的新能源车电源系统解决方案提供商。2021年新能源乘用车OBC市场中,市占率为7.2%。公司电源产品采用全SiC方案,主要应用于主流车企中高端车型,单车配套价值量较高。

英搏尔:新能源车动力总成领先企业,单管并联技术积累深厚。主要产品电源总成(小三电)和动力总成(电机、电控、减速器),从基础部件上拓展出三合一到六合一集成化产品,附加值较高;覆盖A00级-B级、SUV与MPV全系乘用车型与商用车。客户包括小鹏、吉利、长城、北汽、东风、江淮等国内优质乘用车与商用车企。公司在IGBT单管并联技术上具有领先优势,推出第三代“集成芯”动力总成,实现高功率密度与轻量化。

卧龙电驱:工业电机龙头,合资采埃孚突破高端EV电驱系统切入全球主流车企供应链,外延并购与内生增长并存。2020卧龙采埃孚合资公司正式运行。采埃孚合资公司的客户认证体系和品牌效应,获得国内外多家整车及零部件公司的定点项目。

公司生产基地横跨中国、奥地利、英国、德国、意大利、塞尔维亚等多个国家,拥有众多行业知名品牌如ATB、南阳防爆、Morley、欧力(Oli)、希尔(SIR)等,并获得通用电气10年的品牌使用权。得益于全球扩张战略,2016-2021年期间,公司营业收入稳步增长至134亿元,且盈利能力中枢趋于上行。

汇川技术:新能源电驱电控产品行业领先。国内工控领域龙头公司,布局六大业务板块,包括通用自动化业务、电梯电气大配套业务、新能源汽车电驱&电源系统业务、工业机器人业务、轨道交通业务。以电控为主要抓手,在新能源布局上形成电控、高性能电机、DC/DC电源、OBC电源、五合一控制器、电驱总成、电源总成等丰富的产品矩阵。

电驱动技术积累来自对工业控制、电源控制系统深刻认知,并延伸出新能源电驱动系统的技术储备。公司获得造车新势力理想、小鹏、威马定点,并在2020年获得自主品牌广汽和奇瑞平台车型定点。

2)元器件

三安光电:化合物半导体龙头,业务快速扩张。从事化合物半导体材料的研发与应用,以砷化镓、氮化镓、碳化硅等半导体新材料的外延片生产及芯片制造为主业。

2020年,三安光电子公司三安集成宣布完成SiCMOSFET器件量产平台打造。公司SiC产品包括SiC二极管、SiCMOSFET、SiCIGBT,出货客户达180家以上,量产产品达60种以上,主要应用于新能源汽车、充电桩、光伏逆变器等电源市场。随800V平台量产车型落地,公司在SiC功率器件领域的重点布局价值将逐步展现。

斯达半导:国产IGBT龙头,凭客户基础快速切入SiC赛道。2019年公司在IGBT模块全球市场中市占率为2.5%,为全球前10中唯一的国内厂商。SiC方面,2019年公司推出新能源车用SiC模块,2020公司和CREE合作研发的1200VSiC功率模块应用于宇通客车的电控系统。

2021年3月,公司公告拟募资20亿元自建晶圆产线用于生产高压IGBT及SiC芯片,项目达产后SiC芯片的产能将达年产36万片。公司将受益于新能源车SiC的加速替代,借助车端广泛的客户基础,为远期收入打开成长空间。

宏发股份:高压直流继电器全球龙头,充分受益于车端需求增长。2019年,公司高压直流继电器产品全球市占率23%,仅次于松下位列第二,有较强的国际竞争力,同年公司国内市占率40%,位列第一。

公司通过内生 外延增长拓展汽车业务,2019年收购海拉切入奔驰、大众等德系车企供应链,当前公司高压直流继电器产品客户覆盖奔驰、大众、宝马、特斯拉、比亚迪、上汽、北汽、宁德时代等国内外优质车企与Tier1。

法拉电子:薄膜电容全球份额领先,国内市占率第一。2018年法拉电子薄膜电容全球市占率8%,位列第三,为全球前6企业中唯一自主企业。2012年,公司扩张新能源用薄膜电容产能,在新能源领域上先发布局。

中熔电气:熔断器国内龙头,新能源车业务量价齐升。产品主要为电子熔断器、电力熔断器、激励熔断器。公司战略前瞻性强,提前布局新能源赛道。新能源车方面,2011年公司研发出充电桩熔断器产品,2015年研发出车用熔断器并进入商用车领域,2016年进入乘用车领域。2019年,中熔电气在国内新能源车用熔断器市场中市占率达55%,位列第一。

3)电池材料与电池热管理

贝特瑞:负极材料全球龙头,硅基负极产能加速扩张。2013-2021年,公司负极出货量持续位列全球第一。2013年公司实现硅基负极产业化并批量销售,公司为松下、特斯拉硅基负极的重要供应商。

截至2021年底,公司硅基负极产能达0.3万吨,2022年6月公司拟定增不超过50亿元扩充产能,其中公司拟投资15亿元在深圳建设年产4万吨的硅基负极项目。

璞泰来:人造石墨负极龙头,快充石墨负极领先同行。业务覆盖负极材料、膜类业务、锂电设备三大方向,其中负极材料占比最高,2021年占总收入比为57%。公司具有全产业链一体化生产优势,覆盖原材料供应、造粒、石墨化加工、碳化包覆及负极产成品。

炭化是高倍率产品的重要工序,2019年公司在溧阳自建年产3万吨的炭化产能,以满足产品快充的需求。公司在快充石墨负极领域领先同行,有望受益于高压快充技术的发展。

三花智控:行业扩容,热管理龙头再起舞。全球热管理龙头,依靠电子膨胀阀等优势产品切入新能源车热管理赛道,逐步积累热管理总成件供应能力,单车价值量进一步提升。在产能布局上,公司在美国、波兰、墨西哥、越南等地都建立了海外生产基地,初步具备全球化的生产应对能力。

银轮股份:深耕汽车热交换,产品矩阵丰富。专注于油、水、气、冷媒间的热交换器、汽车空调等热管理产品以及后处理排气系统相关产品。热管理产品从传统冷却模块、水冷板,升级为集成化热管理系统新型空调箱、冷媒模块、前端模块大集成模块的高附加值产品,具有系统性配套能力。公司于四川宜宾新建电池水冷板产能,实现客户属地化配套。公司发布公告称获得国内知名新能源车企定点,公司热管理业务加速放量。

盾安环境:家电热管理龙头,开拓汽车业务实现新增长。全球制冷配件龙头企业。公司发力商用、外贸、新能源热管理三大洼地业务。公司利用阀件技术在热管理领域和空调制冷领域的共通之处,于年切入新能源车热管理赛道,覆盖冷媒侧及水侧关键零件。目前公司已形成较完善的产品矩阵,并与主流新能源车厂和系统公司建立良好合作关系,其电子膨胀阀已配套比亚迪部分车型。

4)高压连接器与线束

中航光电:特种防务连接器龙头,车用连接器打开第二成长曲线。公司产品包括电连接器、光器件及光电设备、线缆组件及集成产品、流体器件及液冷设备等,广泛应用于航空航天、通讯、新能源车、轨交、消费电子等特种及民用高端制造领域。新能源车方面,公司为车企提供整车高压互连解决方案,包含高压线束、高压连接器及高压设备用信号连接器。

公司新能源车业务聚焦“国际一流,国内主流”客户,包括特斯拉、戴姆勒、比亚迪、江淮汽车、奇瑞等国内外知名整车厂。新能源车高压连接器业务有望打开公司第二成长曲线。

瑞可达:国内连接器领先企业,汽车业务快速增长。深耕连接器行业,先后进入通信、汽车、工业及轨交等领域。连接器产品包括板对板射频连接器、高压大电流连接器、换电连接器、高密度混装连接器、板对板高速连接器,全面掌握核心技术。

2021年公司正式进入新能源车领域,开发量产了第一代高压连接器,目前已迭至三代。2021年,公司新能源车业务实现收入6.9亿元,同比增长132%,处于快速增长通道。

沪光股份:国内汽车线束龙头,乘电动化智能化东风快速成长。深耕汽车线束领域二十余载,形成以成套线束为主的完善车载线束供应矩阵,前瞻布局高压线束新市场。

凭借优质稳定的产品供应和快速响应的本地化服务,公司已在业内树立较高的品牌认可度,成为少数打入国际整车厂供应体系的本土线束品牌。目前公司客户以上汽大众等主流车厂为主,并拓展合作外延至理想等新势力厂商及戴姆勒奔驰等外资品牌。

卡倍亿:国内中高端汽车线缆龙头,客户资源优质。为tier1汽车线束厂供应汽车线缆。深耕行业多年,已进入大众、通用、福特、宝马、戴姆勒奔驰、本田、上汽通用、吉利等主流国际整车厂供应体系,并直接向国际龙头线束厂商如安波福、李尔、矢崎等供应具备较高的行业品牌认可度。

新能源车方面,公司积极把握电动化市场机遇开拓高压线缆市场,目前已向大众、日产、通用、上汽大通、吉利、特斯拉等厂商供应相关线缆产品,2021年新能源车线缆实现收入2.29亿元,营收占比近10%,同比增长215%。

5)充电桩

特锐德:充电桩运营龙头,分拆特来电充电业务有望加速发展。专注于箱式电力设备,并成功开拓新能源汽车充电网和新能源微网两个全新业务板块,成为中国规模最大的汽车充电运营公司。

2021年公司充电运营平台接入充电桩总量达25.2万根、同比增长22%,占国内份额22%;全年新增充电桩4.5万根,其中直流桩/交流桩分别新增3.4/1.1万根,至2021年12月,公司直流桩累计保有量约15.2万根、国内份额32%维持第一。

国电南瑞:配电网自动化布局深入,依托国网充电桩产品有所布局。以能源电力智能化为核心的能源互联网整体解决方案提供商,公司在配电网自动化领域主要产品含配电终端、智能一体化系统、通信单元等,致力于解决解决电动汽车充电桩等负荷的接入导致传统配电网电流电功增大、电能质量控等问题。

近年来,公司依靠国网系统布局充电桩领域,据EVCIPA数据,截至2022年5月,国网以196,484桩市占率13.8%位列第三,而在2021国网充电桩招标结果中国电南瑞市占率约为15%。公司主要产品为直流充电桩,此外公司也有进行全碳化硅高效率充电桩的研制。

参考资料:

20220811-中金公司-科技:迈向800V时代系列一:半导体及电子元器件单车价值量增长显著

20220812-中金公司-汽车及零部件:800V高压架构蓄势待发,车桩两端同步升级

本报告由研究助理协助资料整理,由投资顾问撰写。投资顾问:王德慧(登记编号:A0740621120003)

,