高壓快充即為快速充電，衡量單位可用充電倍率（C）表示。充電倍率越大，充電時間越短。依據(jù)公式，電池充電的倍率（C）=充電電流（mA）/電池額定容量（mAh）。例如，電池容量為4000mAh，充電電流達到了8000mAh，則充電倍率為8000/4000=2C。

高倍率充電并不是0%-100%的電量都通過大電流充入完成。合理的充電模式共分三個階段：

階段一：預(yù)充電狀態(tài)，起到對電芯的保護作用

階段二：大電流恒流充電，就是我們所說的高倍率充電階段，這個過程的電量區(qū)間往往在20%-80%

階段三：恒壓充電，目的是限壓，防止電芯的電壓過高，破壞電池結(jié)構(gòu)

一、技術(shù)發(fā)展

目前市場有多種快充方案。充電時間由電壓和電流共同決定，對于充電樁而言：充電時間（h）=電池能量（kWh）/充電功率（kW）。因此，增大充電功率可以縮短充電時長，而充電功率由電壓和電流共同決定：功率（kW）=電壓（V）*電流（A）。所以想要縮短充電時間，有兩種方法：大電流、高電壓。

大電流模式

目前推廣程度低，特斯拉是代表。大電流充電過程中產(chǎn)生的熱量大幅增加，對汽車的散熱系統(tǒng)有更高的要求，且能量損失嚴重、轉(zhuǎn)化效率低，且需要使用更粗的線束。此外，大電流模式僅在10%-20%SOC（荷電狀態(tài)，指電池剩余可用電量占總?cè)萘康陌俜直龋?a target="_blank">電池管理系統(tǒng)中最為重要狀態(tài)之一）進行最大功率充電，其他區(qū)間充電功率也有明顯下降。

高電壓模式

是車廠普遍采用的模式，除減少能耗、提高續(xù)航里程外，還有減少重量、節(jié)省空間等優(yōu)點。高電壓系統(tǒng)下，電流變小使得整個系統(tǒng)的功率損耗減小，提高效率。若電流不變，汽車的電機驅(qū)動效率則會提升，從而增加續(xù)航里程、降低電池成本。高電壓模式的優(yōu)點還包括降低高壓線束重量，同功率情況下，電壓等級的提高可減少高壓線束上的電流，使得線束變細，從而降低線束重量、節(jié)省安裝空間。

由于大電流快充方式的劣勢明顯，目前高電壓成為了快充主要趨勢。高電壓架構(gòu)主要分為三類，純800V高壓快充成為主流。

（1）純800V電壓平臺：電池包、電機以及充電接口均達到800V，車中只有800V和12V兩種電壓級別的器件，OBC、空調(diào)壓縮機、DCDC以及PTC均重新適配以滿足800V高電壓平臺。

純800V電壓平臺，優(yōu)勢在于電機電控迭代升級，能量轉(zhuǎn)換效率高；劣勢在于電驅(qū)的功率芯片需要用SiC全面替代IGBT，零部件成本高。

（2）雙400V電池組串并聯(lián)組合：利用電池管理系統(tǒng)將電池組在串聯(lián)、并聯(lián)之間轉(zhuǎn)換，在充電時，兩個電池組可串聯(lián)成800V平臺高電壓快充；在放電時，兩個電池組并聯(lián)成400V平臺供汽車運行時使用，直接使用原有400V的高壓部件。

（3）純800V電壓平臺+額外DCDC：整車搭載一個800V電池組，在電池組和其他高壓部件之間增加一個額外的DCDC將800V電壓降至400V，車上其他高壓部件仍采用400V電壓平臺。

但是高壓快充的負面效應(yīng)需要材料和器件升級。國外研究報告顯示，當(dāng)電池進行大功率充電時，會發(fā)生三類負面效應(yīng)：

（1）熱效應(yīng)：高電壓只是針對充電樁減小了電流，但對于單體電芯而言，電芯仍要承受電流增大帶來的發(fā)熱問題。在快充條件下，電池內(nèi)外部的溫度差超過10攝氏度，不均勻的熱分布以及過高的溫度將引發(fā)一系列問題：粘結(jié)劑解體、電解液分解、SEI鈍化膜的損耗以及鋰枝晶等。直接導(dǎo)致的危害有：電池循環(huán)壽命降低、熱失控引發(fā)的安全問題。因此，熱效應(yīng)對電池材料體系以及BMS管控系統(tǒng)提出了更高的要求。

（2）鋰析出效應(yīng)：鋰離子電池運作的本質(zhì)就是鋰離子在正負極之間的脫嵌運動，然而在高充電倍率下，嵌鋰的過程是不均勻的，鋰離子會因無法及時嵌入負極石墨層而選擇在負極表面沉積，形成鋰金屬。當(dāng)鋰金屬不斷沉積，就會形成我們經(jīng)常聽到的鋰枝晶。隨著充電倍率的增加，負極表面沉積的鋰枝晶數(shù)量越多。鋰枝晶的危害：負極表面鋰枝晶的持續(xù)生長，可能會刺破隔膜，造成電池內(nèi)部短路從而導(dǎo)致熱失控；鋰枝晶在生長過程中會不斷消耗活性鋰離子，并不可逆轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電池容量降低，降低電池使用壽命。

（3）機械效應(yīng)：在快充條件下，鋰離子快速從正極脫出，并嵌入負極，這會造成電池內(nèi)部極高的鋰離子濃度，其結(jié)果是活性顆粒之間的應(yīng)力錯配。當(dāng)應(yīng)力累積到一定值時，會造成活性顆粒、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以及集流體之間的縫隙增大，并造成活性顆粒的微裂紋增加。直接影響：活性顆粒之間縫隙的增加會顯著增加電池的內(nèi)阻；顆粒微裂紋會降低了電池的循環(huán)壽命。為減小或解決上述負面效應(yīng)，高壓快充需要材料體系升級和相應(yīng)器件升級。

二、政策監(jiān)管

高壓快充行業(yè)的行政監(jiān)管部門為國家電網(wǎng)和發(fā)改委。

國家在政策層面極力推動高壓快充技術(shù)的落地應(yīng)用。2020年5月國務(wù)院發(fā)布《2020年政府工作報告》，首次提出“新基建”（新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)）概念，將充電基礎(chǔ)設(shè)施作為七大基礎(chǔ)設(shè)施之一，納入“新基建”。2021年中央經(jīng)濟工作會議指出，當(dāng)前經(jīng)濟面臨需求收縮、供給沖擊、預(yù)期轉(zhuǎn)弱三重壓力，應(yīng)堅持穩(wěn)字當(dāng)頭，強化政策發(fā)力，充電樁作為新基建組成之一，在穩(wěn)增長主線下，建設(shè)節(jié)奏或?qū)⒓铀佟?/p>

2022年1月，國家發(fā)展改革委、國家能源局等出臺《國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于進一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實施意見》，提出到“十四五”末，我國電動汽車充電保障能力進一步提升，形成適度超前、布局均衡、智能高效的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系，能夠滿足超過2,000萬輛電動汽車充電需求。多項政策落地，使得我國新能源充電樁行業(yè)的發(fā)展方向和發(fā)展目標逐漸清晰，為行業(yè)發(fā)展提供有益土壤。

政府補貼從補車轉(zhuǎn)向補樁，從建設(shè)補貼拓展到運營補貼。2016年財政部等五部門出臺《關(guān)于“十三五”新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施獎勵政策及加強新能源汽車推廣應(yīng)用的通知》，已對充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運營給予財政獎補。2022年國家發(fā)展改革委等部門《關(guān)于進一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實施意見》明確提出加大財政金融支持力度，一是優(yōu)化財政支持政策，二是提高金融服務(wù)能力。

此外各地方政府已明確出臺充電樁建設(shè)補貼、充電運營補貼相關(guān)政策。可以發(fā)現(xiàn)政府財政補貼政策向供給側(cè)傾斜，呈現(xiàn)出從“新能源汽車補貼”到“充電設(shè)施建設(shè)補貼”再逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺潆娫O(shè)施建設(shè)補貼+充電設(shè)施運營補貼”。

充電槍充電樁發(fā)展助力高壓快充行業(yè)。2022年各省份出臺一系列政策推動新能源充電設(shè)施的建設(shè)，預(yù)計未來車樁比將逐步降低至2:1。根據(jù)中國充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)，截止2021年，我國新能源汽車保有量為784萬輛，充電樁總數(shù)僅為261萬座，其中公共樁數(shù)量為114.7萬座，私人充電樁為147.1萬座，車樁比約為3:1。

三、行業(yè)發(fā)展和驅(qū)動因子

政策驅(qū)動

2022年國家定調(diào)“穩(wěn)增長”，充電樁、換電站的投資建設(shè)作為“新基建”系列，有望迎來風(fēng)口。比如，近一點的，7月19日，交通運輸部召開部務(wù)會，審議了《加快推進公路沿線充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動方案》，將公路沿線充電基礎(chǔ)設(shè)施劃歸到落實國務(wù)院穩(wěn)住經(jīng)濟的一攬子政策措施之下。

北京是力爭到2025年全市新能源汽車累計保有量力爭達到200萬輛，充電樁累計建成70萬個；上海是計劃到2025年滿足125萬輛以上電動汽車的充電需求，全市車樁比不高于2∶1。安徽力爭到2025年汽車生產(chǎn)規(guī)模超300萬輛，各類充電樁23.7萬個，充電站4750座。政策層面早已吹響號角，高壓快充的席卷而來勢必也會引起產(chǎn)業(yè)層面一定程度的動蕩與重塑。

汽車電動化的驅(qū)動

電動汽車發(fā)展步入高速增長階段。EVTank數(shù)據(jù)顯示，2021年，全球新能源汽車銷量達到670萬輛，同比大幅度增長102.4%，全球汽車電動化滲透率也由2015年0.8%增長到2021年的7.74%，預(yù)計2022年、2025年全球新能源汽車銷量將分別超過850萬輛、2200萬輛。乘聯(lián)會數(shù)據(jù)顯示，9月新能源汽車零售滲透率達到31.8％，預(yù)計2022年、2025年我國新能源汽車銷量將超過600萬輛、1000萬輛。

截至2022年9月底，新能源汽車保有量達1149萬輛，前三季度新注冊登記371.3萬輛。2022年前三季度，全國新注冊登記新能源汽車371.3萬輛，同比增加184.2萬輛，增長98.48%。預(yù)計到2025年國內(nèi)新能源汽車保有量將達到4000萬輛，保有量占比將達到10%。

核心部件升級驅(qū)動

高壓快充導(dǎo)致整車高功率密度提升，運轉(zhuǎn)負荷更大，整車高壓系統(tǒng)零部件在性能和安全方面需要升級。除了動力電池電芯材料和設(shè)計升級，整車高壓部分電氣系統(tǒng)零部件需一并升級，主要體現(xiàn)在三個大的方面：

全車熱管理系統(tǒng)的總功率 提升、復(fù)雜度提高；

針對電氣系統(tǒng)的高負荷系統(tǒng)性升級，相關(guān)功率器件需要 降低損耗提高效率，其中最明顯趨勢是，大三電小三電中 SiC 基功率器件替換 Si 基功率器件（重點為電控逆變器中 SiC MOSFET 替代 Si IGBT）；

為保障高 負荷下汽車的安全性能，相關(guān)的器件比如數(shù)字隔離芯片、薄膜電容、連接器、熔斷器、繼電器等在數(shù)量和性能都有提升需求。

三個方面的升級相互關(guān)聯(lián)，具有“連鎖”反應(yīng)。比如 Si 基 IGBT 替換成 SiC 基 MOSFET，工作的功率和頻率提升，對應(yīng)的隔離驅(qū)動需要一并升級，而薄膜電容的數(shù)量需要提升，才能達到電氣系統(tǒng)相關(guān)安全性的要求。

四、行業(yè)風(fēng)險分析和風(fēng)險管理

政策變化風(fēng)險

行業(yè)所處的輸配電及控制設(shè)備制造行業(yè)與國家宏觀經(jīng)濟政策、產(chǎn)業(yè)政策以及國家電力規(guī)劃有著密切聯(lián)系。國民經(jīng)濟發(fā)展的周期波動、國家行業(yè)發(fā)展方向等方面政策變化可能對行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營造成影響，國家電力投資的力度直接影響輸配電行業(yè)的發(fā)展規(guī)模。

市場競爭風(fēng)險

行業(yè)部分細分市場領(lǐng)域的資金門檻和資質(zhì)壁壘逐漸降低，導(dǎo)致電氣機械和器材制造業(yè)市場競爭加劇，可能對行業(yè)的經(jīng)營業(yè)績造成一定的不利影響。

應(yīng)對措施：行業(yè)內(nèi)企業(yè)應(yīng)通過持續(xù)自主創(chuàng)新，企業(yè)競爭力顯著增強，市場開拓力度加大。

原材料價格波動風(fēng)險

電力輸配電及控制設(shè)備制造行業(yè)產(chǎn)品成本構(gòu)成中，鋼材、有色金屬、非金屬材料等原材料在總成本中占一定比重。原材料價格的波動將對行業(yè)盈利能力產(chǎn)生一定程度的影響。

應(yīng)對措施：行業(yè)內(nèi)企業(yè)將實行統(tǒng)一采購，提高規(guī)模效益，并及時關(guān)注價格變化趨勢，采取靈活措施，規(guī)避價格風(fēng)險。

人才引進風(fēng)險

行業(yè)作為專注于電力、自動化和智能制造的高科技現(xiàn)代行業(yè)，高端人才對于行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。

應(yīng)對措施：業(yè)內(nèi)企業(yè)應(yīng)積極制定激勵機制及人才培養(yǎng)制度，但新興領(lǐng)域領(lǐng)軍人才和復(fù)合型高端國際化人才儲備不足。培養(yǎng)學(xué)科帶頭人，提升人才隊伍整體水平是行業(yè)人才隊伍建設(shè)的重點工作。

新興領(lǐng)域和行業(yè)發(fā)展慢于預(yù)期的風(fēng)險

新能源汽車、智能座艙、智能駕駛等是整個行業(yè)的發(fā)展趨勢，但仍存在行業(yè)整體商業(yè)化進度慢于預(yù)期的風(fēng)險。

應(yīng)對措施：未來，業(yè)內(nèi)企業(yè)應(yīng)當(dāng)持續(xù)推進新興領(lǐng)域產(chǎn)品系的布局和新客戶的開拓，并利用業(yè)內(nèi)企業(yè)在這些新興業(yè)務(wù)領(lǐng)域的優(yōu)勢，與上下游公司廣泛合作，共同推進汽車的新能源化和智能化。

五、 競爭分析 - SWOT 模型

優(yōu)勢

高電壓模式相較高電流模式，具有高效充電區(qū)間更大、充電功率天花板較高、技術(shù)難度更低等優(yōu)勢，有望成為現(xiàn)階段快充主流路線。基于高電壓的快充能夠?qū)崿F(xiàn)在更大區(qū)間SOC保持較高的充電功率；具備相同峰值充電功率的高電流模式，高效充電SOC區(qū)間較小，其他區(qū)間充電功率下降迅速。

特斯拉采取 400V 高電流路線，第四代快充電流將提升至 900A左右，電路中大電流會產(chǎn)生很高的熱損失，包括連接器、電纜、電池的連接、母線排等電阻發(fā)熱量呈平方級別增長，導(dǎo)致峰值充電功率雖然高，但平均功率不高，充電功率天花板相對高壓路線更低。

劣勢

快充系統(tǒng)主要由動力電池、動力電池高壓線束、VCU、高壓控制盒、快充口、直流快充樁等組成。其原理是使鋰電池中的鋰離子高速運動，瞬間嵌入到電池的負極，這樣便是用大電流，在盡可能短的時間內(nèi)快速給電池充電。

然而汽車使用快充也可能產(chǎn)生不良影響，長期使用快速充電，會因為總在瞬間向電池輸入最大電流。會降低電池的還原能力，減少電池充放電的循環(huán)次數(shù)，也就縮短了電池的壽命。

機遇

85%的車主在公共充電場站平均單次充電時長在0.5-2小時之間,58.1%的車主認為充電排隊耗時長。“補能時間長”成為新能源車主用車時遭遇的普遍難題。為緩解電動車用戶的補能焦慮,智能電動車企業(yè)紛紛加碼快充技術(shù)和服務(wù)的投入。其中,相較于換電模式,高壓快充在成本、效率、技術(shù)難度方面優(yōu)勢相對明顯。

值得一提的是，進入2022年以來，政策對充、換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的支持力度逐步增強，新能源汽車及其產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)行業(yè)均將獲得無限發(fā)展空間。

威脅

充電時間的減少在給消費者帶來更好體驗的同時也給電池帶來了考驗，電池的充電速度主要取決于鋰離子的脫嵌和遷移速率，當(dāng)采用800V電壓平臺后，充電倍率最大可達6C（目前普遍為1C）。

但在高充電倍率下，鋰離子脫嵌和遷移的速率加快，部分鋰離子來不及進入正負極，只能形成一些副產(chǎn)物，導(dǎo)致活性物質(zhì)損失，加速電池壽命衰減。且動力電池在快充條件下，析鋰現(xiàn)象加劇，一方面將造成活性物質(zhì)的損失，影響電池容量和壽命；另一方面，鋰枝晶一旦刺穿隔膜，將導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，造成起火等安全風(fēng)險。

六、未來展望

海外主流車企、國內(nèi)傳統(tǒng)自主品牌以及新勢力紛紛加速布局800V高壓平臺，2023年更多800V車型將陸續(xù)上市。

我國有望于2025年在部分城市實現(xiàn)2-3C公共充電樁的初步覆蓋

根據(jù)中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的《中國電動車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展戰(zhàn)略與路線圖研究（2021-2035）》，我國將于2025年實現(xiàn)2-3C的充電樁在重點區(qū)域的城市和城際公共充電設(shè)施的初步覆蓋；于2030年實現(xiàn)3C及以上公共快充網(wǎng)絡(luò)在城鄉(xiāng)區(qū)域與高速公路的基本覆蓋；在于 2035 年實現(xiàn) 3C 及以上快充在各應(yīng)用場景下的全面覆蓋。充電標準方面，中國電力企業(yè)聯(lián)合會正在加緊制定ChaoJi 標準，將盡快落地。

編輯：黃飛