2023年威迈斯研究报告:车载电源第三方龙头,横向拓展液冷充电模块
- 来源:江海证券
- 发布时间:2023/12/01
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威迈斯研究报告:车载电源第三方龙头,横向拓展液冷充电模块.pdf
威迈斯研究报告:车载电源第三方龙头,横向拓展液冷充电模块。公司定位电动汽车动力域整体解决方案供应商。公司主要产品包括车载电源、电驱系列及液冷充电桩模块。客户覆盖国内主流整车厂,海外客户处在快速导入期。实控人持股比例集中,创业团队具备华为工作经历。营收净利迅速放量,降本控费能力增强。原有产能利用率维持高位,募投产能年底有望达产。车载电源第三方龙头,受益集成化和高压化趋势。2020-2022年公司在中国乘用车车载充电机市场的市场份额分别为17.30%、20.90%和20.40%,排名分别为第1名、第1名和第2名。产品集成化顺应整车轻量化和降本趋势;产品高压化缓解补能焦虑,提升用户体验。基于整车配备...
1 公司介绍:电动汽车动力域整体解决方案供应商
深圳威迈斯新能源股份有限公司成立于2005 年,总部位于中国深圳,致力于电力电子与电力传动产品的研发、生产和销售。威迈斯与众多汽车制造商合作,为客户提供优良的汽车动力域产品和高效的解决方案,主要产品包括车载电源的车载充电机、车载 DC/DC 变换器、车载电源集成产品,电驱系统的电机控制器、电驱总成,以及液冷充电桩模块等。公司以自主知识产权的电力电子技术为基础,以快速响应客户的定制需求为主要经营模式,实现企业价值与客户价值共同成长。
1.1 发展历程:工业电源起步,车载集成电源先行者
公司成立于 2005 年,主要从事电梯电源和通信电源等工业电源业务。2013 年以来,公司在原有业务的基础上,逐步专注于发展新能源汽车车载电源产品。2017 年,公司成功量产车载电源集成产品,成为业内最早实现将车载充电机、车载 DC/DC 变换器和其他相关部件集成的厂商之一。2022年,公司 800V 车载集成电源产品已获得小鹏汽车、理想汽车、岚图汽车等客户的定点,其中小鹏 G9 车型已于 2022 年第三季度上市,为国内首批基于 800V 高压平台的新能源汽车车型之一。2023 年于科创板上市。
1.2 产品结构:车载电源行业深耕多年,整车厂客户资源丰富
1.2.1 车载电源产品序列全,横向拓展电驱系统及充电模块
公司主要产品包括车载电源、电驱系列及液冷充电桩模块。车载电源产品包括车载充电机、DC/DC 变换器、车载电源集成产品;电驱系统产品包括电机控制器、电驱三合一总成产品、电驱多合一总成产品;其他产品包括液冷充电桩模块和 EVCC。目前,公司在车载电源领域取得了行业领先的市场地位。在新能源汽车车载电源、电驱系统集成化程度越来越高的发展趋势下,公司积极向电驱系统领域进行拓展和产业布局,已取得上汽集团、长城汽车、三一重机等多家境内外知名企业的定点,实现了电机控制器、电驱三合一总成产品和“电源+电驱”电驱多合一总成产品的量产出货。
(1)车载电源产品:包括车载充电机、DC/DC 变换器、车载电源集成产品。其中,车载充电机主要为动力电池充电,将外界交流电转化为高压直流电;车载 DC/DC 变换器为车内的低压用电设备(车灯、音箱等)以及低压蓄电池提供电能,将动力电池中的高压直流电转化为低压直流电;车载电源集成产品系在车载充电机、车载 DC/DC 变换器等前期独立式产品研发、量产的基础上,通过集成设计、共用变压器、散热装置等零部件,达到减小体积、减轻重量、降低成本、提高可靠性等目的。公司围绕车载电源集成产品成功研发了 3.3kW、6.6kW、11kW、22kW 不同功率等级的系列产品,以及144V、400V 和 800V 不同电压等级的系列产品,满足不同客户、不同车型的应用需求。
(2)电驱系列产品:公司电驱系列包括电机控制器、电驱三合一总成产品和电驱多合一总成产品,均实现了量产出货,其中电驱三合一总成产品包括电机控制器、驱动电机和减速器。电机控制器主要根据整车控制需求,对驱动电机的工作状态进行实时控制,实现驱动或者发电等功能;驱动电机是将电能转化为转子转动的机械能,并通过减速器向下传导,进而驱动车辆行驶;或根据整车需要,将机械能转换为电能进行能量回收;减速器主要通过齿轮组降低输出转速提高输出扭矩,以保证电驱动系统持续运行在高效区间。
(3)液冷充电桩模块:液冷充电桩模块系公司针对直流充电市场开发的创新产品,与现有交流充电的车载电源产品形成一定的互补性,满足新能源汽车市场多样化的充电需求。
1.2.2 公司客户覆盖国内主流整车厂,海外客户处在快速导入期
根据公司招股说明书披露,2022 年公司前五大客户分别为上汽集团、理想汽车、吉利汽车、奇瑞汽车、长安汽车,营收占比分别为20%、11%、10%、8%、7%。国内市场,公司致力于实现进口替代,与小鹏、理想、合众、零跑等新势力以及上汽、吉利、奇瑞、长安等传统车企均建立合作关系,并参与客户后续新产品的定制开发。海外市场,公司积极践行走出去战略,已向海外知名车企 stellantis 实现车载电源集成产品的量产供货,并获得了雷诺、阿斯顿马丁等海外客户定点,是行业内较早实现向境外客户出口的厂商之一。2023 年上半年,公司向境外整车厂直接出口实现主营业务收入约3.2 亿元,已超过 2022 年全年。

1.3 股权结构:实控人持股比例集中,创业团队具备华为工作经历
万仁春为威迈斯的实际控制人,持股比例比较集中。根据招股书介绍,万仁春直接持有该公司 19.23%股权。同时,万仁春作为执行事务合伙人控制倍特尔、特浦斯、森特尔三个员工持股平台,间接控制公司19.26%的表决权。据此,万仁春直接和间接控制威迈斯38.49%的表决权,为该公司的控股股东、实际控制人。万仁春为威迈斯董事长;刘钧为董事、总经理,直接持股比例为 6.50%。
公司高管团队技术背景雄厚,从业经验丰富,其中很多来自“华为电气—艾默生”系。董事长万仁春、董事刘钧具备华为电气、艾默生背景。核心技术人员冯颖盈、杨学锋、姚顺、张昌盛均曾在艾默生任职,韩永杰曾在上汽集团任职。
1.4 财务分析:营收净利迅速放量,降本控费能力增强
受益新能源汽车销量快速增长和汽车轻量化要求提高,公司2021-2022年营收净利快速增长。2021-2022 年,公司分别实现营业收入16.95、38.33亿元,分别同比增长 157.92%、126.11%;分别实现归母净利润0.75、2.95亿元,分别同比增长 1261.64%、292.84%。2023Q1-3 公司实现营收35.93亿元,同比增长 40.55%,实现归母净利润 2.88 亿元,同比增长33.97%;Q3 公司实现收入 13.39 亿元,同比增长 27.02%,实现归母净利润0.76亿元,同比下降 15.4%。营收增速放缓主要受下游新能源汽车行业增速影响,归母净利润下降主要因为 Q3 研发费用增加较多。

分业务来看,2020-2023H1 年公司车载电源集成产品收入分别3.99亿元、13.70 亿元、32.60 亿元和 19.61 亿元,占营业务收入的比例分别为60.71%、80.84%、85.05%和 86.97%,收入及占比均呈快速增长趋势,主要原因是:公司车载电源集成产品的销量受益新能源汽车销量快速增长。2020-2022 年公司车载电源集成产品的毛利率分别为28.13%、21.99%和20.44%,呈逐年下降的趋势,毛利率下降原因为:(1)功率器件、磁元件等主要原材料价格有所上涨;(2)新能源汽车主力市场从中高端车型向中低端车型逐步下探。
公司毛利率近些年虽持续下降,但公司净利率近两年持续提升,主要系期间费用率下降。公司期间费用率从 20 年的35.59%快速降低至23年Q3的 10.96%,主要原因系公司营收规模增长较快,各项费用占比下降。其中研发费用率从 20 年的 11.65%下降至 23Q3 年的5.47%;销售费用率从20年的 4.24%下降至 23Q3 年的 2.43%,管理费用率从20 年的19.62%下降至 23Q3 年的 2.60%。
1.5 募投项目:原有产能利用率维持高位,募投产能年底有望达产
公司募资 13.3 亿元用于新能源汽车电源产品生产基地项目、实验中心新建项目和补充流动资金。其中,新能源汽车电源产品生产基地项目拟投资6.2 亿元,新增产能 120 万台/年,实施主体为芜湖威迈斯,将在长三角地区实现异地产能扩充,更好地服务长三角车企客户,并强化自动化生产优势。实验中心项目拟投入 2.1 亿元,将在现有厂房基础上购置先进的研发和检测设备,提升创新研发能力。 公司的募投项目之一芜湖新能源汽车电源产品生产基地已于今年7月份开始投产,目前正处于产能爬坡阶段,预计年底达产,实现新增产能为120万台/年,搭配公司芜湖创业园工厂产能约 100 万台/年及深圳龙岗宝龙新能源厂区产能约 150 万台/年,预计满产状态下公司产能峰值约为370万台/年,预计公司未来合理产能利用率约为 70%-80%。公司2022 年车载电源的标准化产能约为 162 万台,2022 年的产能利用率达到116.78%。
2 车载电源产品:车载电源第三方龙头,受益集成化和高压化趋势
2.1 竞争格局:车载电源份额领先,盈利能力持续稳定
车载电源行业的主要厂商包括欣锐科技、英搏尔和汇川技术等,电驱系统行业的主要厂商有英搏尔、精进电动和汇川技术。
在新能源业务选择的五家可比公司中,2021-2022 年营业收入都实现了快速增长,其中汇川技术和威迈斯收入体量超过20 亿元,主要原因是新能源汽车销量快速增长。从毛利率指标来看,威迈斯和汇川技术的毛利率虽然近期一直在下降,但是在可比公司中仍处于较高水平,欣锐科技的毛利率波动较大,主要因为 2020 年业绩受疫情影响较大,英博尔的毛利率整体水平比较稳定但是毛利率明显低于前三家公司,精进电动的毛利率近两年一直在稳定提升,但是还处于亏损状态,主要因为原材料涨价和研发费用投入较高。

公司在车载电源行业多年份额保持领先,长期位居独立第三方龙头。2020-2022 年公司在中国乘用车车载充电机市场的市场份额分别为17.30%、20.90%和 20.40%,排名分别为第 1 名、第 1 名和第2 名。其中,2020-2021年期间,公司连续两年在中国乘用车车载充电机市场出货量排名第一。2020-2022 年国内行业前十名的市占率从 87.80%提升到93.60%,行业集中度不断提升,主要原因是比亚迪旗下的弗迪动力市占率不断提升,威迈斯在激烈的市场竞争市场份额依旧保持稳定。
2.2 行业趋势:产品集成化、高压化,快充补能迎来三电升级
2.2.1 产品集成化:顺应整车轻量化和降本趋势
车载电源、电驱系统产品是新能源汽车的核心部件,也是新能源汽车轻量化、降成本的重要载体。随着新能源汽车的快速发展,新能源汽车零部件向集成化发展的趋势也越来越明显。 新能源汽车核心零部件的集成化能够在产品生产、整车制造以及售后、整车性能等多个方面带来较多明显的技术优势,具体如下:一是核心零部件的集成化,通过复用部分电路,减少了功率器件、接插件、线束以及壳体等材料的使用,从而有效减小体积、减轻重量、降低成本;二是随着芯片技术的发展,芯片功能越趋强大,可支持采用同一个控制芯片控制多个功能部件,在此背景下,集成化产品可以通过减少所需要的控制芯片数量降低芯片物料成本;三是产品集成方案有利于避免软件重复开发,同时在统一的软件架构下可支持多方联合开发,提高开发效率、缩短开发周期、降低开发成本;四是核心零部件的集成化,有利于减少整车生产过程中需要总装的零件数量,降低整车生产层面管理的复杂度,同时,降低售后服务压力,提升售后服务水平,此外,还有利于优化汽车内部的空间布局和有效利用空间,提升乘坐舒适性与储物便利性。 新能源汽车车载电源、电驱系统产品的集成化发展,按照集成度的高低不同,主要可以分为四个阶段。其中,功率级整合是在拓扑电路层面复用车载充电机和车载 DC/DC 变换器的部分功率器件和磁性器件,技术难度较大,行业内具备功率级整合技术并实现产业化的厂商较少,多数厂商在产业化方面仅实现第二、三阶段的集成。
目前,行业中车载电源、电驱系统已形成各自的集成产品,并实现了规模化的量产销售。在此基础上,行业厂商积极推出“电驱+电源”的电驱多合一总成产品。
车载电源集成产品是目前代表行业集成化和多功能化发展趋势的行业主流产品,也是公司具有核心技术优势的重点产品。2020-2022年,公司车载电源集成产品收入分别为 3.99 亿元、13.70 亿元和32.60 亿元,占主营业务收入的比例分别为 60.88%、81.05%和 85.33%,收入及占比均呈快速增长趋势,主要原因是:公司车载电源集成产品在功率密度、重量、体积、成本控制等核心指标中具有较强的竞争力。
2.2.2 产品高压化:缓解补能焦虑,提升用户体验
在电动汽车推广初期,消费者对电动汽车充电速度关注不多,电动汽车补能方式以慢充为主,直流充电的电压/电流普遍在350V/125A以下。随着电动汽车快速上量、电池容量不断增加,原有补能效率已不能满足用户需求。因此,GB/T20234.3《电动汽车传导充电用连接装置第3 部分直流充电接口要求》,将直流充电接口电流从原来的 125A 提升至上限250A,以满足电池容量增加带来的充电功率增加。随后车企主要通过提升车辆电压平台,来实现基于 250A 电流下的快充。电压平台由 350V 逐步向450V、750V演进,实现充电倍率 1-2C。 但受到 IGBT 耐压等级限制,750V 电压已是当前硅基功率器件的耐压上限,要在此基础上提升充电功率,只能通过提升充电电流实现。当前部分车企通过提升电流到 500A 来实现 3-4C 的快充。但通过持续提升电流的方式来提升充电功率,需要加大线缆的截面积来增加通流能力,这会带来充电部件体积、重量的增加,影响用户操作的便利性。同时,高电流也会带来更大的散热问题,产生安全隐患。
随着耐高压、低损耗、高功率密度的 SiC 功率器件的逐步深入应用,800V左右的的电压平台逐步被车企提上日程,并将成为未来3-5 年的重要趋势。高压架构能够实现电动车 5-10min 快充,解决充电慢的难题,使得用户的充电体验接近加油体验;同时高压平台具有更高的效率,比如使用SiC高压器件可提升整车 NEDC 效率 3%左右,增加续航约20 公里,缓解用户续航焦虑,从而提升用户接受度。高压架构带来的充电快、效率高等优势已成为车型核心新卖点,提升车企竞争力。
国内头部车企正加快布局高压平台车型。为匹配用户快速补电需求,业界正加快发展大功率高压快充,补电时间向10 分钟以内迈进。各大车企纷纷布局高压快充车型,广汽、小鹏、北汽、东风、长安等均已推出基于800V及以上高压平台的高端车向 4C 及以上迈进,快充性能可以达到“充电10分钟续航增加 200km 左右”。如广汽埃安在2021 年4 月发布的6C超级快充系统,最大电压达 800V,最大充电电流大于500A,只需8 分钟即可完成0%-80%SOC 的充电。
根据国内主要车企发布的 800V 及以上高压快充车型规划,2022年逐步量产,2023 年满足 3C 以上高压快的高端车型将密集上市,2025年主流车型将均会支持高压快充。参考市场调研机构DIGITIMES 预测,支持800V的电动汽车份额到 2025 年预计增长到 12%。保时捷Taycan 是业内首款采用 800V 高电压平台的车型,最大充电功率可以达到270kW。去年,小鹏G9 正式上市,该车搭载了国内首个量产的车端800V 高压SiC平台,配合小鹏自建的超快充桩可做到车桩结合,可以实现最快充电5 分钟,续航200公里。 从车上部件来看,整车电池电压从 450V 提升到950V或更高电压,受到影响的部件如下:1)充配电系统:OBC 输出保险、DCDC保险、PTC保险、空调保险和端子插头,电压等级都会提升,从相应的450V提升到950V或更高电压;DCDC 变换模块功率开关管由原来的750V提升到1500V或更高电压,传统的硅基 IGBT 器件已无法满足,需要采用1500V及以上的SiC 器件替代;OBC 输出功率管也同样被 1500V 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的影响,接触器会因为电压升高而尺寸变大。2)电驱部分:电驱的功率模组由原来750V的低压模组被1500V 以上 SiC 高压模组替代,驱动芯片的耐压等级也会提升;母线电容电压等级由 500V 提升到 1200V 以上。3)电池系统:由于电压升高,串联的节数增加,并联的节数减少。4)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会增加;PTC 的电压等级也会升高到950V以上。
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。根据华为在高压快充产业报告中测算,950V 电压平台车型相比450V 电压平台车型成本增加约6500 元,其中电芯增加 3500 元,电机电控增加2000 元,OBC+DC/DC增加 800 元。
2.3 市场空间:集成化和高压化趋势下,公司技术具备先进性
作为新能源汽车的核心部件,车载充电机、车载DC/DC变换器等车载电源产品以及电机控制器、驱动电机、减速机等电驱系统产品,直接受益于新能源汽车市场的快速扩容。 根据中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高估计,我国新能源汽车销量 2025 年将在 700 万辆-900 万辆之间,2030年在1,700万辆-1,900 万辆之间。 基于整车配备交流充电装置是新能源汽车的行业惯例的情形考虑,按照车载电源集成产品 2,200 元/台测算,预计到2030 年中国车载电源产品市场规模为 374 亿元-418 亿元。 电驱系统产品是新能源汽车的必要且核心零部件,按照电驱三合一总成产品 8,000 元/台测算,预计到 2030 年中国电驱系统产品市场规模为1,360亿元-1,520 亿元。
2.4 技术优势:集成化和高压化趋势下,公司技术具备先进性
在产品集成化、高压化和功能多样化等发展趋势下,公司通过持续的研发投入和技术创新,形成了 16 项具有自主知识产权的核心技术,涵盖电路拓扑、算法控制、结构工艺和生产工艺四个领域,与主营业务产品密切相关。
碳化硅应用在高压环境下、高功率产品中的性价比较高,公司的11kW产品及 800V 产品中会应用碳化硅材料。11kW产品主要以出口为主,公司2023 年 1-9 月直接出口的境外收入占比为 12.69%,均应用了碳化硅材料。此外,通过境内整车客户间接出口的产品也会应用碳化硅材料。因此,公司应用碳化硅的产品已经有一定的规模。
3 充电模块产品:布局液冷充电桩模块,绑定头部车企拓展市场
3.1 补能方式:充电是新能源汽车能量补充的主要方式
电动车补能方式主要包括充电和换电两种。受电池标准难以统一、换电站建设成本高及难度大等因素影响,换电车型在国内的销售占比依旧较低、换电模式普及度较低。充电是目前新能源车最主要的补能手段。根据中国充电联盟数据统计,2023 年 1-9 月,充电基础设施增量为243.2万台,其中公共充电桩增量为 66.4 万台,随车配建私人充电桩增量为176.8万台,同比上升 27.9%。截止 2023 年 9 月,全国充电基础设施累计数量为764.2万台,同比增加 70.3%。
3.1.1 充电类型:交流慢充与直流快充并存
根据充电电流的不同,充电桩可以分为直流桩(快充)与交流桩(慢充);根据服务对象的不同,充电桩可以分为公共桩和私人桩。
(1)按照充电电流划分
按照充电电流划分,新能源汽车充电主要包括交流电充电和直流电充电两种,一是当新能源汽车使用交流电充电时,由于动力电池输入端口要求为直流电,需使用车载充电机将交流电转换为直流电;二是当新能源汽车使用直流电充电时,直流电可直接适配动力电池输入端口,此时无需使用车载充电机。
直流充电桩是目前充电模块最主要的下游应用领域。直流充电桩桩体体积和占用面积较大,目前多数应用于集中运营的充电站中,即主要应用于公共充电领域。 纵观 2018 年末至 2022 年末中国大陆公共充电桩中直流充电桩和交流充电桩的比例变化,公共直流充电桩桩占比从2018 年末的36.62%上升至2022 年末的 42.35%,呈明显上升的趋势。直流充电桩与交流充电桩相比功率较大,充电速度更快,但建设成本较高,占地面积较大,对电网供电能力要求较高,因此数量相对较少。但随着用户对快速充电需求的增加,提高新能源汽车充电速度将是行业未来发展趋势,预计未来直流充电桩占比有望进一步提升。充电模块作为直流充电桩的核心部件,未来也将迎来广阔的市场空间。

(2)按照服务对象划分
按照充电地点划分,新能源汽车充电主要包括公共充电桩充电和私人充电桩充电两种。其中,公共充电桩充电是指建设在公共停车场的停车位上提供公共充电服务的充电方式,私人充电桩充电是指建设在个人自有车位为私人用户使用的充电方式。
从 2018 年末至 2022 年末,中国大陆公共充电桩保有量从299,752台增加至 1,797,488 台,私人充电桩保有量从 476,869 台增加至3,412,143台,在数量上均大幅增加。从比例上看,公共充电桩和私人充电桩的占比结构总体维持在 4:6 左右。目前来看,公共充电桩和私人充电桩数量均呈较快增长趋势,预计未来一段时间内,公私桩保有量占比仍将趋于稳定。
3.1.2 充电现状:充电桩保有量获较快发展
近年来,随着我国新能源汽车市场快速发展,保有量迅速增长,新能源汽车充电需求不断增大,同时受益于前述国家支持和鼓励政策,充电桩建设保有量也呈快速上升趋势。根据公安部,截至2022 年12 月,全国新能源汽车保有量达到1,310万辆,较2018年末保有量261万辆的基础上增长5.02倍。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟(EVCIPA),截至2022年12 月,全国新能源汽车充电桩保有量达到 520.90 万台,较2018年末保有量 77.68 万台的基础上增长 6.71 倍。
根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟统计数据,截至2022年底,我国新能源汽车保有量为 1310 万辆,与之对应的充电基础设施累计数量为521 万台,车桩比约为 2.5∶1。这一比例虽一定程度地缓解了供需矛盾,但距离工信部此前提出的“2025 年实现车桩比2:1,2030 年实现车桩比1:1”的目标仍有较大差距。 另按照国家相关机构的预测,预计到 2025 年底,新能源汽车保有量将突破 6000 万辆。若按照规划中的车桩比 2∶1 来测算,2025 年底全国共需要充电桩 3000 万台,较之 2022 年底 521 万台尚存缺口2000 余万台。
3.2 产业链:充电模块是核心元件,行业趋势围绕快充演进
3.2.1 充电桩产业链:充电模块是核心元件
充电桩产业链上游:各类硬件与电子元器件供应商,包括充电模块(IGBT、逆变器、变压器、整流器等)、滤波设备、监控计费设备、电池维护设备(断路器、熔断器等),以及其他元器件生产企业。上游产品中,充电模块壁垒较高且占据直流充电桩成本的 40-50%,其决定了直流桩的充电性能以及设备安全等。 充电桩产业链中游:整桩组装与生产企业,包括专业集成商、集成与运营一体化企业。
充电桩产业链下游:充电桩运营企业,包括第三方运营企业、传统能源公司、车企、电力企业等。国内充电运营环节相对集中,特来电、星星充电等龙头企业市占率高。欧洲充电桩运营格局相对分散,本土化特色明显。美国市场中 Chargepoint、特斯拉等市场份额领先,行业集中度高。充电模块核心技术壁垒在于电力电子功率变换电路拓扑技术创新能力、嵌入式软件实时控制算法的可靠性、电气系统设计的安全性及大功率散热技术的结构设计能力和高功率密度的集成化能力。充电模块的关键元器件在于功率器件、磁性元器件、电阻电容、芯片、PCB 等,当充电模块工作时,三相交流电经过有源功率因数校正(PFC)电路整流后,变成直流电供给DC/DC变换电路。控制器的软件算法通过驱动电路作用于半导体功率开关,从而控制充电模块的输出电压及电流,进而对电池组进行充电。充电模块内部结构复杂,单个产品内含超过 2,500 个元器件,拓扑结构的设计直接决定了产品的效率和性能,散热结构设计则决定了产品的散热效率,具有较高技术门槛。
3.2.2 充电模块发展趋势一:大功率、高效率、高功率密度、宽电压范围
(1)大功率
充电模块的功率是指单位时间内模块输出的电能,充电模块功率越大,单位时间内输出的电能越多。随着新能源汽车的技术发展,动力电池容量和充电倍率得到有效提升,为匹配快充需求,直流充电桩的输出功率也朝着更大方向发展。作为直流充电桩的核心部件,单个充电模块的功率大小和充电模块的数量直接决定了直流充电桩的功率大小。充电模块的功率由早期的3KW、7.5KW、15KW,发展至目前以 20KW和30KW为主的市场应用格局,并有望向 40KW 甚至更高功率等级的应用方向发展。
(2)高效率
充电模块的效率通常指转换效率,即充电模块的输出功率和输入功率的比值,体现充电模块对电能的利用效率。充电模块从电网获取的电能在工作过程中会有不同程度的能量损耗,转换效率越高,能量损耗则越低。具有高转换效率的充电模块为用户节省了电费,节约了能源,是充电模块绿色环保发展趋势下的必然要求。
(3)高功率密度
提高直流充电设备输出功率主要通过增加充电模块数量或提高单个充电模块的功率,以提高直流充电设备总功率的方式实现。在充电桩体积一定的情况下,无法持续通过增加充电模块数量以提升单桩功率,而提高单个充电模块的功率密度是实现单桩功率提升的有效路径。
(4)宽电压范围
不同新能源汽车车型具备不同的充电电压等级,直流充电设备要想满足新能源汽车充电需求,需要输出相对应的电压,而直流充电设备的输出电压范围取决于充电模块的输出电压范围。目前,新能源汽车根据带电量不同选择不同的充电电压等级,一般新能源小型代步车的充电电压通常为48V、60V和 72V;一般新能源乘用车的充电电压范围约为250V 至450V;新能源大巴车、公交车等中大型车辆由于带电量较大,其充电电压范围约为450V至700V;保时捷 Taycan、小鹏 G9 等高压车型充电电压可达800V。未来,随着对续航里程、充电速度要求的提高,部分新能源汽车电压范围有望升至1,000V。
3.2.3 充电模块发展趋势二:散热模式不断改进
在散热模式方面,目前行业内的主流散热模式为直通风的风冷模式,但由于充电桩长期暴露于室外空间,室外较为恶劣的环境容易导致充电模块发生故障。为解决该问题,行业内主流生产商不断改进散热模式,提高充电模块的防护性,发展出独立风道散热方式。通过优化风道设计,将电子元器件设计在模块上方密闭箱体中,散热器放置在密闭箱体下侧,散热器与密闭箱体四周进行防水防尘设计,发热电子元器件集中贴在散热器内侧,风扇仅对散热器外侧吹风进行散热,使电子元器件免于粉尘污染和腐蚀,大大减少了产品故障率,提高了充电模块的可靠性和使用寿命。风冷散热模式采用高转速风扇强力排风,再加上充电桩的散热风扇,会产生较大噪音。为降低噪音,提高产品防护性,行业内发展出液冷散热模式。与风冷充电模块相比,液冷充电模块系统内部的发热器件通过冷却液与散热器进行热交换,噪音更低。同时,液冷充电模块采用全封闭设计,与灰尘、易燃易爆气体等杂质杂物无接触,具有更高防护性,进而提升使用效率和使用寿命。液冷散热模式相比风冷散热模式具有低噪音、高防护性的优点,但目前成本较高,适用于对噪音和防护性要求较高的场景。未来,随着技术进一步发展,液冷散热模式有望成为风冷散热模式的重要补充。
3.3 产品布局:推出 40kw 液冷充电模块,绑定极氪理想等头部车企
液冷充电桩模块系公司针对直流充电市场开发的创新产品,与现有交流充电的车载电源产品形成一定的互补性,满足新能源汽车市场多样化的充电需求。公司的液冷充电桩模块已取得了极氪汽车、理想汽车等知名整车厂的定点,2022 年产品的销售收入为 3,020.30 万元。
极氪汽车提前两年布局 800V 高压快充,极充站数量行业第一。为了给极氪车主和越来越多的纯电车主提供便捷高效的补能方式,极氪在全国主要区域城市自建充电站,目前已完成一二线城市 100%布局,覆盖96%以上极氪车主所在城市。同时,还与国家电网、南方电网、特来电、星星充电等近40 家主流充电运营商合作,极氪 App 充电地图已接入全国 340+城52 万+把扫码可用的充电枪,覆盖高速服务区站点 3100 余个。为迎接新能源800V 高压快充时代的到来,极氪提前两年率先布局。2021 年 4 月 15 日,极氪在全球首发第一代液冷极充桩,单枪输出功率最高可达 360kW。极充桩枪线轻,女性车主也可单手轻松完成充电操作,同时充电更快,支持即插即充和无感支付。为保证充电技术持续迭代的领先能力,极氪立足长远已启动第二代液冷极充桩的铺设。新一代极充桩单枪最大输出功率达到 600kW,最大输出电流 650A,同时在系统构架、运维成本、场景兼容等方面全方位升级,可满足未来 800V 高压车辆最大充电需求。目前,极氪已在全国铺设极充站近 300 站,是行业中实际大规模投建运营全系统液冷大功率充电桩最多的新能源车企。
(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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