2022年汽车快充行业发展现状及未来趋势分析 2022 年有望迎快充元年
- 来源:安信证券
- 发布时间:2022/01/14
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1. 缓解“充电焦虑”,2022 年有望迎汽车快充元年
在实践中,大部分纯电动车实现 SOC30%-80%需要充电 40-50 分钟、可行驶约 150- 200km。目前保时捷 Taycan、特斯拉 Model3、极狐αS HI 版、现代 Ioniq5、广汽 AION V Plus 能够实现充电 5min,最长续航约 100km。预计 2022 年更多主流车企如小鹏、广汽等 企业均有望推出快充纯电车型,实现充电 5min,续航 200km+,2022 年有望迎快充元年, “充电焦虑”有望显著缓解。
1.1. 纯电动车行业存在“充电慢”的核心痛点
以 2021H1 部分热销纯电动车型为例,支持快充的纯电动车平均理论充电倍率约为 1C,即 实现 SOC30%-80%需要充电约 30 分钟、续航约 219km(NEDC 标准)。而在实践中,大 部分纯电动车实现 SOC30%-80%需要充电 40-50 分钟、可行驶约 150-200km。若加上进 出充电站的时间(约 10 分钟),纯电动车花费约 1 小时的充电时间仅能在高速路行驶约 1 个多小时。总体而言,“充电慢”依然是纯电动乘用车行业的核心痛点。
图:2021H1 部分热销纯电动车型续航里程及充电倍率
1.2. 主流车企加速布局,2022 年有望迎快充元年
目前保时捷 Taycan、特斯拉 Model3、现代 Ioniq5、广汽 AION V Plus、极狐αS HI版可 实现充电 5min,最长续航约 100km。2019 年发布的保时捷 Taycan 是首款搭载 800V 电压 平台的纯电动量产车,续航 407-450km,充电功率最高可达 270kW,可实现充电 4min, 续航约 100km。2019 年 3 月,特斯拉发布第三代超级充电桩(V3 超充桩),在超充桩下 Model 3(最长续航 675km)充电 15min,续航最长达 279km。2021 年基于现代 E-GMP 平台打造的首款车型 Ioniq5 在韩国上市,续航里程最长 429km(WLTP),实现充电 5min, 续航 100km;2021 年 4 月 Ioniq 5 于上海车展亮相,NEDC 续航里程或达 600km,预计于 2022 年在国内上市;2021 年广汽 AION V Plus 搭载 3C 超级快充电池,续航 500km,实 现充电 5min,续航 112km;吉利极氪 001 在极氪极充桩可实现充电 5min,续航 120km; 2022 年交付的极狐αS HI版充电 10min 可行驶 195km,15min 充电 SOC30%-80%。
预计 2022 年更多主流车企如小鹏、广汽等企业均有望推出快充纯电车型,实现充电 5min, 续航约 200km+,2022 年有望迎快充元年,“充电焦虑”有望显著缓解。2021 年 10 月小鹏发布 800V 高压 SiC 平台,充电峰值电流超过 600A,采用高能量密度、高充电倍率电池, 充电 5 分钟最高补充续航 200km+,搭载该高压平台的首款车型小鹏 G9 计划于 2022Q3 开 启交付;广汽搭载 6C 超级快充电池的 AION V Plus 预计将于 2022 年上市,充电 5min, 续航 207km;比亚迪、岚图、理想、通用、奔驰、大众等车企也在加紧布局,剑指电动车 最后一个痛点,超级快充行业趋势确立。
2. 高功率快充技术路线:大电流或高电压
提高电动车充电效率的本质是提高充电功率,目前有两种技术路线:提高充电电流和提升 充电电压。在 400V 平台下,250A 电流的充电功率为 100kW,充电 10min 可行驶约 100km;通过提升电流至 500A+可实现 200kW 级快充,充电 10min,续航 200-300km。 但实现 400kW 级充电功率则需要将电动车的电压架构从 400V 升级至 800V 级高电压架构, 实现充电 5min,续航 200-300km,大幅缓解充电焦虑。
2.1. 大电流方案支持 200kW级快充
在 400V 的电压平台下,250A 电流的充电功率为 100kW,充电 10min 可行驶约 100km。 根据国家推荐标准《电动汽车传导充电系统》,直流充电输出电流范围优先选择 80A-250A; 此外,受限于硅基 IGBT 功率器件的耐压能力,目前已上市的大多数电动车搭载 400V 电压 平台。按此标准,电动车峰值充电功率约为 250A×400V=100kW。100kW 级功率充电 10min 大约补充 16.7kWh 的电量,假设一辆电动车百公里耗电量为 13kWh,充电 10min 可 行驶约 100km。
在 400V 的电压平台下,通过提升电流至 500A+可实现 200kW 级快充,充电 10min,续航 200-300km。在电动车原有的 400V 架构基础上,可通过提升充电电流,配合自建或与第三 方合作的充电桩(可不采用国标),实现高功率充电。目前采用 400V 架构,通过大电流方 案的电动车型有特斯拉 Model 3、广汽 AION V Plus、极氪 001 等。其中特斯拉 Model 3 在 V3 极充桩可实现 600A+的最大电流;广汽 AION V Plus 峰值充电电压为 460V,峰值充电 功率为 240kW,实现最大电流为 520A+;极氪 001 亦采用 400V 的电压平台,峰值功率约 220kW,实现最大电流 550A+。
图:广汽 AION V Plus快充峰值电压和电流
大电流的方案难以实现 250kW 以上的充电功率。大电流会使得电路中的连接器、电缆、电 池的电连接、母线排等部件产生较高的热损失,其中电池在大电流充电期间容易发生过载、 过热或充电电流受控降额等问题。目前在 400V 架构下极限电流一般为 500A,特斯拉 V3 超充桩峰值工作电流超过 600A,但仅能在 5%-27%SOC 实现 250kW 的最大充电功率,高 效充电并非全程覆盖。
2.2. 高电压方案实现 400kW 级超充
实现 400kW 级充电则须将电动车从 400V 升级至 800V 级高电压平台,当电流为 500A 时 即能够将充电功率提升至 400kW,实现充电 5min,续航 200-300km,大幅缓解充电焦虑。
800V 高压架构有利于降低热损耗、提升续航里程。采用 800V 高压架构除了能够提高充电 功率,在整车电机输出功率不变的情况下,能够显著减小电流,从而有效降低热损耗,带 来续航里程的提升;大幅降低的电流带来车内线束线径的减小,有利于车内空间布局的优 化,同时减轻整车重量。
目前采用高电压方案实现快充的车型有保时捷 Taycan,搭载 800V 高压架构,充电 4min, 续航 100km;现代 E-GMP 平台打造的 Ioniq5 搭载 800V 高电压平台,实现充电 5min,续 航 100km。αS 华为 HI 版搭载华为 750V 高压架构,可实现充电 10min 行驶 195km, 15min 充电 SOC30%-80%。未来广汽、比亚迪、小鹏、东风岚图、理想等也有望推出 800V 高压架构车型,达到 400kW 级超级快充,实现充电 5min,续航 200km 左右。
高电压方案有望解决“充电焦虑”。2021 年 4 月华为发布全栈高压平台解决方案:包括车 载充电系统、电池管理、热管理系统以及动力总成等。华为计划于 2023 年上市 1000V、 400kW 级充电,实现充电 7.5min SOC30%-80%;计划于 2025 年上市 1000V、600kW 级 充电(电流为 600A),5min 即可充电 50kWh,实现续航约 500km。而一辆排气量 2.0L 的 燃油车加满油大约需 3-5min,可续航 500km 左右。2025 年伴随着高电压平台的落地,纯 电动车的充电时间有望比肩燃油车加油时间,“充电焦虑”不再。
(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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