現(xiàn)在電動車痛點(diǎn)：續(xù)航里程焦慮和充電時間長焦慮

現(xiàn)在電動車痛點(diǎn)：續(xù)航里程焦慮和充電時間長焦慮一、現(xiàn)在電動車的痛點(diǎn)是什么？續(xù)航里程焦慮和充電時間長焦慮當(dāng)前電動車痛點(diǎn)：續(xù)航里程焦慮。我們預(yù)計特斯拉Model3、ModelY、蔚來ET7、小鵬P5、極氪001、大眾I.D6等車型會成為2022年暢銷車型，其中特斯拉Model3續(xù)航里程468/605km，小鵬P5續(xù)航里程600km，大眾I.D6續(xù)航436-588km，極狐阿爾法S續(xù)航525-708km。充電時長焦慮。從暢銷車型看，Model3、ModelY快充、慢充時間分別為1h、10h，大眾版ID.6快充、慢充時間分別為0.67h、9.5h，充電時間相較于燃油車的體驗仍有距離。若使用直流充電樁。在充電時充電樁需要提供與電池相匹配的電壓，國標(biāo)規(guī)定直流輸出電流最大不超過250A，多數(shù)電動車能獲得不高于102.5kW的峰值充電功率。假設(shè)充30度電，需要約0.5h。高電壓平臺優(yōu)勢：縮短充電時長。在充電時，充電樁需要提供與電池相匹配的電壓。因此當(dāng)電壓確定時，兩大方案可縮短充電時長，一是增大電流，二是加大電壓。由Q=I2Rt可知，電流過大會導(dǎo)致熱損耗加大，要想使整個系統(tǒng)效率更高，可增加電池組電壓可降低電流，進(jìn)而降低損耗。整車運(yùn)行效率更高。電流不變時，電池電壓越高電機(jī)的功率越大，電機(jī)驅(qū)動的效率也越高。高壓平臺易于實現(xiàn)高功率和大扭矩，更好的加速性能。表：2022年部分暢銷車型快充、慢充時長（h)及最大功率(kw)來源：汽車之家、小鵬官網(wǎng)、天風(fēng)證券研究所二、高電壓升壓方式充電速度的提升即充電功率的提升，P=UI（P是充電功率、U是充電電壓、I是充電電流）。功率越大，充電時間越短，而提升功率有兩個方式：1）提高電流2）提升電壓。若提高電壓，在同等電流水平下，可實現(xiàn)更高功率。提高電流：國標(biāo)規(guī)定直流充電輸出電流最大不超過250A，而市面上多數(shù)EV的充電電壓最高只能達(dá)到410V，電動車只能獲得不高于102.5kW（410V*250A）的峰值充電功率。采用提高電流提升充電速度的代表是特斯拉。提高電壓：提升電壓也可以提升充電功率。若電壓提升至800V，相對現(xiàn)在400V電壓平臺車型來說功率可以提升一倍，使充電時間大幅縮減。保時捷于2019年率先推出的800V電壓平臺Taycan系列，TaycanTurboS車型的充電功率最高能達(dá)到350KW，22.5分鐘就可以將容量93.4kWh的電池從5%充至80%，提供300公里的續(xù)航能力。圖：純電動車高壓架構(gòu)來源：AI汽車制造業(yè)、天風(fēng)證券研究所大功率快充高壓系統(tǒng)架構(gòu)可分為4類：1）純800V電壓平臺；2）2個400V電池組組合使用；3）400V電池組+DC/DC轉(zhuǎn)換器升壓；4）800V電池組+DC/DC轉(zhuǎn)換器降壓以適配其它零部件。四種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)：1）純800V高壓平臺優(yōu)點(diǎn)：整車的續(xù)航及動力性能提升、能量轉(zhuǎn)化率高（若采用DC/DC降壓會導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率變低）。缺點(diǎn)：對電池系統(tǒng)安全性要求高，電驅(qū)動、電控、PTC、DC/DC等零部件全部需要升級，成本預(yù)計為四種方案中最高。2）400V電池組+DC/DC轉(zhuǎn)換器優(yōu)勢：沿用現(xiàn)有架構(gòu)，僅僅升級動力電池，不需要零部件適配。劣勢：DC/DC降壓能量損失，DC/DC增加車的重量（僅合金軟磁就增加2kg)。3）全部低壓架構(gòu)即400V電池（充電串聯(lián)800V，放電并聯(lián)400V）+400V電機(jī)、電控+400VOBC、DC/DC、PDU+400V空調(diào)、PTC）優(yōu)勢：便宜，車端除了BMS都不需要改造。劣勢：沿用原有400V動力電池，對充電效率提升有限，兩個電池不同阻抗和充電條件導(dǎo)致了充電不配合，電池管理系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜圖：電動車高電壓升壓方式來源：美國能源部、天風(fēng)證券研究所三、電壓平臺提升，哪些器件需要升級？隨著電動車平臺從400V升級至800V，部分器件需要進(jìn)行升級。元器件：在450V下，Si-IGBT的實際耐壓需求接近650V，而當(dāng)電壓提升到800V，Si-IGBT的實際耐壓需求將達(dá)到1200V，之前適用于400V的Si-IGBT模塊將不再適用。同時，繼電器、熔斷器、薄膜電容也會受到高壓的影響，使用壽命會出現(xiàn)下降，需要選擇具有更高的耐壓值的元器件。軟磁合金粉芯：隨著充電電壓達(dá)到800V，需要升壓電感進(jìn)行升壓，特別是PHEV車型，須安裝升壓模塊，對軟磁合金粉芯使用需求提升。純電動汽車金屬磁粉用量為0.6-0.8kg/輛，混動汽車用量為2-3kg/輛。圖：額定電壓的提升對繼電器電氣壽命存在較大挑戰(zhàn)來源：NE時代、天風(fēng)證券研究所電壓平臺提升對零部件的變化：繼電器：產(chǎn)品升級：800V主回路上耐壓值提升，未來體積可能越來越小，實現(xiàn)相同性能情況下體積減小，提升產(chǎn)品附加值。目前A級車單車在800元左右，我們預(yù)計800V電壓平臺單車價值量+40%。數(shù)量新增：快充樁中可能增加高壓直流繼電器個數(shù)。電容：產(chǎn)品升級：在電控中的電容耐壓值提升，材料增加。目前主流車型薄膜電容單個200-300元，我們預(yù)計800V平臺價格提升20%。未來體積可能越來越小，在實現(xiàn)相同性能情況下體積減小，提升產(chǎn)品附加值。數(shù)量新增：在新增的DC-DC模塊中，增加電容使用個數(shù)（采用電解電容或薄膜電容）。熔斷器：產(chǎn)品升級：800V平臺下熔體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，長度、粗細(xì)也增加。目前EV單車約100-130元，我們預(yù)計800V電壓單車約150-160元，漲幅約22%。數(shù)量新增：激勵熔斷器或加速導(dǎo)入?？斐涫沟贸潆姽β侍嵘?，若發(fā)生短路，電流沖擊加大，增加激勵熔斷器可提升安全性。電感（合金軟磁）數(shù)量新增：增加的DC-DC升壓模塊中，可能采用電感升壓，軟磁合金需求提升。四、投資建議推薦高電壓趨勢下新能源彈性增強(qiáng)（ASP提升）+格局好的零部件細(xì)分小龍頭：【宏發(fā)股份】預(yù)計22、23年歸母凈利13.5、16.3億元，對應(yīng)PE30、