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前言

目前，中國(guó)新能源汽車銷量占據(jù)全球新能源汽車市場(chǎng)的50%份額。新能源汽車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油車市場(chǎng)的替代效應(yīng)，并拉動(dòng)汽車加速向新能源化轉(zhuǎn)型步伐，行業(yè)整體呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。據(jù)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》預(yù)計(jì)，2025年新能源汽車市場(chǎng)占比將達(dá)到20%，滲透率持續(xù)提升。

然而眾所周知，“充電慢”是新能源汽車行業(yè)的核心痛點(diǎn)之一，現(xiàn)今高壓平臺(tái)整車和超級(jí)快充充電樁是實(shí)現(xiàn)大功率快充的主要方案。近年來(lái)，海內(nèi)外車企和科技巨頭紛紛發(fā)布高電壓平臺(tái)量產(chǎn)車型和解決方案，行業(yè)趨勢(shì)逐步確立。

緩解“充電焦慮”，超級(jí)快充成風(fēng)口

汽車充電領(lǐng)域，未來(lái)可能就兩種補(bǔ)能的形式：一種是小區(qū)或者家庭目的地的小功率直流慢充;另一種是公共領(lǐng)域的超級(jí)快充，與當(dāng)前的加油站相似。而超級(jí)快充是未來(lái)電動(dòng)汽車公共領(lǐng)域補(bǔ)能的主要形態(tài)。據(jù)了解，由于基數(shù)比較少，超級(jí)快充充電樁建設(shè)每年可能有500%的增長(zhǎng)速度。

整體而言，新能源汽車快充的核心在于提供整車充電功率，目前提高充電效率主要有兩種技術(shù)路線：提高充電電流和提升充電電壓。

對(duì)于超級(jí)快充，最好的辦法是采用800V高壓平臺(tái)。這也是當(dāng)前新能源汽車市場(chǎng)所推崇的，具有明顯的突出優(yōu)勢(shì)。它不僅能顯著提升充電效率，還有助于提升汽車動(dòng)力性能和續(xù)航里程，可達(dá)到充電5min，續(xù)航200-300km的效果。據(jù)悉，未來(lái)比亞迪、廣汽、小鵬、嵐圖、理想等汽車都有望推出800V高壓架構(gòu)車型。隨著高壓平臺(tái)車型的陸續(xù)推出，“充電焦慮”有望得到顯著緩解，新能源汽車滲透率也有望加速提升。2022年有望迎來(lái)超級(jí)快充元年。

新能源汽車能否像傳統(tǒng)車加油一樣實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)能，成為消費(fèi)者新的需求痛點(diǎn)。因此，超級(jí)快充技術(shù)的進(jìn)步、補(bǔ)能效率的提升直指問(wèn)題核心，亦是新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的下一個(gè)風(fēng)口。

士蘭微PIM模塊產(chǎn)品線市場(chǎng)經(jīng)理羅凱也認(rèn)為，超級(jí)快充可以承擔(dān)“加油站”角色，主要會(huì)設(shè)立在各個(gè)商場(chǎng)、高速服務(wù)區(qū)等公共場(chǎng)所，屬于基礎(chǔ)建設(shè)范疇。后續(xù)大部分加油站均會(huì)設(shè)立超級(jí)快充站點(diǎn)，所以市場(chǎng)空間巨大。

功率器件迎新機(jī) 國(guó)產(chǎn)之路仍需努力

隨著高壓系統(tǒng)架構(gòu)變革，電壓平臺(tái)從400V提升至800V，新能源汽車對(duì)零部件的性能要求明顯提升，需要選擇耐壓值更高、使用壽命更長(zhǎng)的元器件。而功率器件有望迎來(lái)新機(jī)遇。

羅凱表示，對(duì)于高壓平臺(tái)的應(yīng)用，功率器件也會(huì)出現(xiàn)高壓化，之前主要使用的600V耐壓產(chǎn)品，現(xiàn)在逐步會(huì)擴(kuò)展到1200V。功率器件可能會(huì)從IGBT逐步演變到SiC。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，SiC MOSFET是800V高壓平臺(tái)功率器件的較佳選擇，目前已發(fā)布或即將發(fā)布的800V高壓系統(tǒng)方案大部分都選擇SiC MOSFET。

眾所周知，SiC功率器件具有其耐高溫、低損耗以及開關(guān)頻率高等性能優(yōu)勢(shì)。相比于400V電機(jī)，800V電機(jī)的軸承防腐蝕和絕緣性能需要提升，此外800V電控采用SiC功率器件，提高耐壓等級(jí)的同時(shí)降低器件損耗，提升續(xù)航里程。車載電源層面，DC-DC和OBC也需應(yīng)用SiC功率器件提高耐壓等級(jí)和降低器件損耗。

AOS MOSFET應(yīng)用市場(chǎng)經(jīng)理何黎表示，大部分的800V高壓平臺(tái)對(duì)應(yīng)的應(yīng)用，無(wú)論是充電樁、車載OBC還是電驅(qū)和BMS，都需要用到更多的1200V碳化硅功率器件，這對(duì)于很早就布局第三代半導(dǎo)體的功率器件廠商是個(gè)很大的機(jī)遇。同時(shí)全球碳化硅晶圓產(chǎn)能目前小于市場(chǎng)需求的現(xiàn)狀對(duì)各大廠商來(lái)說(shuō)也是很大的挑戰(zhàn)。

杭州中恒電氣股份有限公司汽車充電樁技術(shù)支持總監(jiān)馮斌說(shuō)：“搭載800V高壓平臺(tái)肯定是新能源汽車發(fā)展的趨勢(shì)之一，未來(lái)的充電樁至少要兼容400V和800V電壓。原來(lái)的功率器件肯定是達(dá)不到性能要求的，車身需要更大的電流支持。目前新推出的核心模塊也都已經(jīng)達(dá)到1000V，本身也是當(dāng)前的主流趨勢(shì)。只不過(guò)系統(tǒng)可能是這兩年才面世。”

據(jù)預(yù)計(jì)，2025年國(guó)內(nèi)新能源汽車SiC功率器件的市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到60億元，空間巨大。但針對(duì)目前功率器件國(guó)產(chǎn)化的情況，馮斌表示：“功率器件國(guó)產(chǎn)化情況還是比較堪憂。相對(duì)來(lái)說(shuō)，國(guó)外功率器件大廠的產(chǎn)品質(zhì)量、性能明顯會(huì)更好一些。目前大環(huán)境下，功率器件國(guó)產(chǎn)化肯定也是一個(gè)趨勢(shì)，但是還有一段路要走。”

比亞迪股份有限公司汽車工程院工程師雷野也表示，目前來(lái)說(shuō)，相對(duì)于國(guó)外大廠，國(guó)內(nèi)功率器件產(chǎn)品具有一定的質(zhì)量，但是很難得到保證，希望行業(yè)共同努力。他還說(shuō)：“如果市面上的功率器件性能達(dá)不到要求，市場(chǎng)不會(huì)去等待，總會(huì)有解決方案的。如果在超級(jí)快充市場(chǎng)發(fā)展勢(shì)頭中，有性能匹配的功率器件或解決方案推出，那么不會(huì)影響后期的研發(fā)，達(dá)到相應(yīng)的配合。因?yàn)椴豢赡苋a(chǎn)業(yè)鏈的匹配和研發(fā)都受制于功率器件。”

何黎對(duì)此也預(yù)測(cè)，國(guó)產(chǎn)第三代半導(dǎo)體廠商也在積極布局，隨著未來(lái)產(chǎn)業(yè)鏈的完善和良率的進(jìn)一步提升，與國(guó)外半導(dǎo)體廠商相比，在整個(gè)新能源汽車相關(guān)的市場(chǎng)會(huì)形成強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。

超級(jí)快充的高功率應(yīng)用，面臨哪些問(wèn)題？

作為市場(chǎng)新興的需求點(diǎn)，高功率的超級(jí)快充充電樁建設(shè)也正逐步落地，新的商業(yè)模式也正進(jìn)一步摸索。但目前而言，超級(jí)快充市場(chǎng)還處于建設(shè)完善階段，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，需要行業(yè)間的共同努力。

雷野表示：“超級(jí)快充肯定是新能源汽車市場(chǎng)的發(fā)展需求，但是怎么去實(shí)現(xiàn)卻沒(méi)有一個(gè)很好的途徑。雖然目前少數(shù)超級(jí)快充充電樁已經(jīng)建成落地，但是對(duì)于我們來(lái)講，應(yīng)用上可能還差一些。”

實(shí)際上，散熱和噪音是超級(jí)快充產(chǎn)品化中最讓人頭痛的兩個(gè)方面。隨著近幾年裝載的充電樁數(shù)量增多，居民樓附近的噪音和散熱問(wèn)題越來(lái)越突出。馮斌提出：“目前市場(chǎng)存在對(duì)超級(jí)快充的需求，那么原有的產(chǎn)品肯定會(huì)有較大的變化。當(dāng)前，大功率電源的散熱、噪音等都是需要我們考慮的問(wèn)題。大電流能不能持續(xù)充電？怎么平衡好散熱和體積的矛盾？如何解決噪音的問(wèn)題？我覺得這些是目前產(chǎn)品需要特別留意和提升的地方。”

馮斌還表示：“在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和系統(tǒng)驗(yàn)證上，還有很多工作要繼續(xù)做下去，不斷優(yōu)化重點(diǎn)產(chǎn)品。超級(jí)快充的高功率應(yīng)用，不是能夠簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)電流輸出，大功率的輸出就會(huì)完善，而是需要綜合考量。”

針對(duì)以上提到的噪音問(wèn)題和散熱問(wèn)題，巨灣技研科技有限公司充電事業(yè)部總經(jīng)理彭文科認(rèn)為，隨著充電樁產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步和升級(jí)，這些問(wèn)題都會(huì)解決。他說(shuō)道：“對(duì)于小功率充電站，一般噪音問(wèn)題不大，而大功率充電站一般采用的水冷噪音較小的產(chǎn)品也開始推廣，所以我覺得也不是問(wèn)題。目前散熱主要就是幾個(gè)方向，第一是提高效率，降低散熱量。第二是通過(guò)液冷的方式，降低散熱噪音，效率也會(huì)高很多，但成本會(huì)有所增加。”

隨著超級(jí)快充的快速普及，彭文科提到，對(duì)于充電樁運(yùn)營(yíng)端來(lái)講，會(huì)有幾個(gè)明顯變化。第一是充電站數(shù)量減少，可能與加油站的數(shù)量比較雷同。第二是運(yùn)營(yíng)商的收益會(huì)變更高。

我們相信，隨著高功率樁的散熱要求和運(yùn)營(yíng)完善，預(yù)計(jì)未來(lái)會(huì)有更多主機(jī)廠將自主布局超級(jí)快充充電樁。高功率超級(jí)快充也有望引領(lǐng)充電樁行業(yè)變革。

超級(jí)快充市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

為了解決新能源汽車用戶的續(xù)航里程和充電焦慮，高電壓是整車實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充的必經(jīng)之路。800V高壓平臺(tái)是各大車企的共識(shí)，且市場(chǎng)上已陸續(xù)發(fā)布800V高壓平臺(tái)的車型，與之對(duì)應(yīng)的超級(jí)快充充電樁設(shè)備以及充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也在逐漸鋪開。

馮斌認(rèn)為：“超級(jí)快充能夠大大地提高用戶體驗(yàn)，后續(xù)肯定是一個(gè)發(fā)展方向。未來(lái)超級(jí)快充一般用在公共場(chǎng)所的充電站，類似于當(dāng)前加油站的定位。一輛新能源汽車在‘超級(jí)快充加油站’花費(fèi)幾分鐘就能實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)電。而現(xiàn)有的不高不低的中等功率可能會(huì)逐步被淘汰。”

據(jù)何黎介紹，AOS從2016年推出第一款1200V碳化硅MOSFET，到目前為止已經(jīng)完成產(chǎn)品迭代并且推出完整的覆蓋主要Rdson規(guī)格及封裝的SiC MOSFET產(chǎn)品線，包含車規(guī)以及工規(guī)的產(chǎn)品，能夠滿足客戶各個(gè)功率段以及不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，并且已經(jīng)成熟應(yīng)用于相關(guān)車廠和主要的OBC廠商；未來(lái)在進(jìn)一步迭代晶圓性能的同時(shí)也在專注于研發(fā)體積更小、更薄，有助于提高客戶功率密度且有更好的散熱表現(xiàn)的封裝。

羅凱表示，隨著超級(jí)快充的發(fā)展推進(jìn)，高壓器件或?qū)⒅匦露x，新能源汽車也逐漸向高壓化發(fā)展。士蘭微未來(lái)將積極進(jìn)行高壓IGBT和SiC的產(chǎn)品布局，助力超級(jí)快充市場(chǎng)的快速發(fā)展。

“我覺得超級(jí)快充將來(lái)跟加油站一樣，目前也因?yàn)槌?jí)快充還處于起步階段，所以發(fā)展空間還是很大的。同時(shí)隨著新能源汽車的普及和保有量的提升，作為未來(lái)公共領(lǐng)域的‘加油站’，超級(jí)快充市場(chǎng)前景還是比較廣闊的。”彭文科說(shuō)。

作為行業(yè)生態(tài)建設(shè)的一股力量，巨灣技研積極推動(dòng)超級(jí)快充充電樁的落地。據(jù)透露，巨灣技研今年推動(dòng)行業(yè)生態(tài)建設(shè)目標(biāo)是1000座，到2025年的目標(biāo)是20000座。目前自身已經(jīng)有80多座正在建設(shè)，推動(dòng)行業(yè)建設(shè)中的超級(jí)快充充電樁已近300座。

由此可見，超級(jí)快充市場(chǎng)已被行業(yè)人士所看好，整車車企、功率器件廠家等具有相應(yīng)的產(chǎn)品和方案與市場(chǎng)需求相匹配。據(jù)預(yù)計(jì)，到2025年支持高電壓大功率的超級(jí)快充充電樁設(shè)備滲透率將超過(guò)90%。后續(xù)將會(huì)有更多的相關(guān)企業(yè)陸續(xù)參與入局。

結(jié)語(yǔ)

超級(jí)快充目前處于爆發(fā)發(fā)展的前期階段，作為新能源汽車解決“充電慢”問(wèn)題的新消費(fèi)點(diǎn)，與之相對(duì)應(yīng)的800V高壓市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局逐漸形成。未來(lái)，超級(jí)快充將往高效率、高集成、高可靠性方向快速發(fā)展。隨著技術(shù)的突破和多應(yīng)用場(chǎng)景的落地，超級(jí)快充充電樁將極大地滿足新能源汽車消費(fèi)者的充電體驗(yàn)，成為理想的補(bǔ)能“加油站”。 相信國(guó)產(chǎn)高壓功率器件與國(guó)外大廠的產(chǎn)品差距也會(huì)進(jìn)一步縮小。充電樁行業(yè)也會(huì)發(fā)生明顯變革。