2月3日,工信部等八部委聯合發布了《關于組織開展公共領域車輛全面電動化先行區試點工作的通知》,里面提到要提高城市公交、出租、環衛、郵政快遞、城市物流配送等領域車輛電動化水平,力爭在2025年達到80%;新增公共充電樁與公共領域新能源汽車推廣數量比例力爭達到1:1,高速公路服務區充電設施車位占比不低于小型停車位的10%;促進新技術新模式創新應用,加快智能有序充電、大功率充電、自動充電、快速換電技術應用,加快“光儲充放”一體化試點應用,探索新能源車參與電力現貨市場實施路徑等。
根據該《通知》的信息,以及這幾年電動汽車的快速發展,可以看到未來幾年充電樁行業將會迎來更大的需求。加上隨著直流快充充電樁在超級快充站和公共充電場中占比的提升,充電樁的價值量和利潤率也將得到提升,這在小編的《充電樁開始變成一門好生意了嗎?(文章鏈接:http://www.xsypw.cn/d/2003996.html)》里面有詳細的介紹。這篇文章我們來看一下在充電樁行業量價齊升的情況下,有哪些上游元器件廠商將會受益。
直流充電樁成為快充主流
根據中國充電聯盟的統計,截至2022年12月,其聯盟內成員單位總計上報的公共充電樁為179.7萬臺,其中直流充電樁76.1萬臺、交流充電樁103.6萬臺。雖然現在直流充電樁占比為42.3%,還不足一半,但是隨著新能汽車電池容量的增加,以及電動汽車電壓平臺電壓的提升,直流快充的滲透率將會逐漸提升。
就目前來說,根據功率=電壓×電流,因此提升電動汽車充電速度的途徑有兩個,增大電流或者提高電壓。這兩種途徑都有廠商在使用。
采用更大的電流:以特斯拉為代表,但大電流對應發熱增加,導線橫截面積增大,對應整車耗電增加,重量增加,續航里程有一定減少。
采用更高的電壓:以保時捷、比亞迪、廣汽、長城汽車等為代表,電壓平臺從400V提升至800V,甚至1000V,提升整車動力性能和續航里程,但需要串聯更多數量的電池,并將相關高壓部件重新適配。
哪些上游元器件廠商會受益?
就直流充電樁硬件設備而言,以常見的120kW左右的直流充電樁為例,其設備構成包括充電模塊、充電主控模塊、計費控制單元、交流電表、直流電表、人機交互(包括觸摸屏、讀卡器、二維碼等)、防雷器、斷路器、接觸器、繼電器、交流配電與線纜、充電槍與線纜等等。
圖:充電樁零部件適配情況(來源:華為數字能源產品線產業暨技術論壇)
其中,充電模塊的成本占比最高,高的可達50%以上,它也是充電樁的核心設備。目前充電模塊的技術關鍵在于IGBT,其加工難度比較高,目前國外供應商占主流,主要有英飛凌、ABB、三菱電機、東芝和富士等。國內供應商則有、東微半導、斯達半導、宏微科技、新潔能等。
當然,充電模塊除了需要IGBT外,其他功率器件、磁性元件、半導體IC、電容、PCB、連接器等元器件也是不可或缺的。這些元器件大都是標準件,國內已經具備生產能力。比如,在磁性元件方面,主要的供應商有可立克、伊戈爾、鉑科新材、銘普光磁等;電容方面,供應商有法拉電子、江海股份、艾華集團等;連接器方面,供應商有TTI、中航光電、瑞克達、永貴電器等。
老實說,充電模塊還是存在較高的技術壁壘的,目前功率模塊主要制造商包括艾默生、英飛源、優優綠能、通合科技、永聯科技、盛弘股份、麥格米特、英可瑞、許繼電氣、國電南瑞、科士達、動力源、華為和中興等。
充電樁中,所需要的其他元器件和供應商如下:
接觸器供應商有天水213、松下等;
繼電器供應商有歐姆龍、宏發股份、比亞迪等;
熔斷器供應商有中熔電器、好利科技、巴斯曼等;
斷路器供應商有良性電器、正泰電器、北元電器、德力西等;
電表供應商有安科瑞、林洋能源等;
線纜供應商有遠東股份、萬馬股份、金杯電工等;
監控裝備供應商有英飛源、許繼電氣、國電南瑞等;
配電濾波供應商有森源電氣、思源電氣、盛弘股份等。
值得注意的是,如果采用了提升電壓的方式來提高充電速度,那么充電樁選用的元器件耐壓值響應也要提升,好在充電樁所需要的高壓零部件成熟度比車端更高,只有充電槍、線纜、直流接觸器和熔絲等需要重新選型,但目前均有成熟產品可供選擇。
還有功率器件的選擇也需要注意,在電壓平臺從400V提升至800V時,直流母線上的浮動電壓偏差百分比不變(如10%),因此功率器件的耐壓要求迅速增大,800V平臺需要功率器件有1200V的耐壓值;電壓越高,對應輸出功率越大,要求功率器件的損耗越低。因此傳統的Si基功率器件無法滿足高電壓平臺的耐高壓、效率高的要求。
而SiC 功率器件具備高頻率、低損耗、小型化、耐高溫、耐高壓的性能優勢,可以完全滿足800V電壓平臺的需求,甚至可上拓至1200V,可顯著提升驅動電機、OBC、DCDC和充電樁的效率,是未來功率器件發展的主要方向。
不過,SiC功率器件也存在部分問題:1)電磁兼容性問題:高的開關頻率會加劇電動汽車的電磁干擾;2)高頻磁性元件設計問題:提高開關頻率后,電抗器的磁性材料的鐵損會增大,導致電力變換器效率降低,必須使用新的磁性材料和繞制工藝,并且由于開關頻率的提高,在低頻下可以忽略的某些寄生參數,在高頻下將對電路某些性能(磁元件的漏感和分布電容等)產生重要影響;3)需采取先進封裝技術:降低寄生參數、提高功率模塊的電氣堅固性和可靠性。
結語
隨著電動汽車的發展,充電樁行業也將受益,同樣也會拉動其上游電子元器件的發展。特別是目前廣受行業關注的第三代半導體行業,在汽車及充電樁行業的拉動下,或將大幅增長;而高壓快充技術的落地也將緩解充電焦慮,從而進一步提升電動汽車的滲透率。
審核編輯 :李倩
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原文標題:充電樁行業量價齊升,哪些上游元器件廠商將受益?
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