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充电桩行业量价齐升,哪些上游元器件厂商将受益?

荷叶塘 来源:电子发烧友网 作者:程文智 2023-02-13 07:43 次阅读

(文/程文智)2月3日,工信部等八部委联合发布了《关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》,里面提到要提高城市公交、出租、环卫、邮政快递、城市物流配送等领域车辆电动化水平,力争在2025年达到80%;新增公共充电桩与公共领域新能源汽车推广数量比例力争达到1:1,高速公路服务区充电设施车位占比不低于小型停车位的10%;促进新威廉希尔官方网站 新模式创新应用,加快智能有序充电、大功率充电、自动充电、快速换电威廉希尔官方网站 应用,加快“光储充放”一体化试点应用,探索新能源车参与电力现货市场实施路径等。

根据该《通知》的信息,以及这几年电动汽车的快速发展,可以看到未来几年充电桩行业将会迎来更大的需求。加上随着直流快充充电桩在超级快充站和公共充电场中占比的提升,充电桩的价值量和利润率也将得到提升,这在小编的《充电桩开始变成一门好生意了吗?(文章链接://www.obk20.com/d/2003996.html)》里面有详细的介绍。这篇文章我们来看一下在充电桩行业量价齐升的情况下,有哪些上游元器件厂商将会受益。

直流充电桩成为快充主流

根据中国充电联盟的统计,截至2022年12月,其联盟内成员单位总计上报的公共充电桩为179.7万台,其中直流充电桩76.1万台、交流充电桩103.6万台。虽然现在直流充电桩占比为42.3%,还不足一半,但是随着新能汽车电池容量的增加,以及电动汽车电压平台电压的提升,直流快充的渗透率将会逐渐提升。

就目前来说,根据功率=电压×电流,因此提升电动汽车充电速度的途径有两个,增大电流或者提高电压。这两种途径都有厂商在使用。

采用更大的电流:以特斯拉为代表,但大电流对应发热增加,导线横截面积增大,对应整车耗电增加,重量增加,续航里程有一定减少。

采用更高的电压:以保时捷、比亚迪、广汽、长城汽车等为代表,电压平台从400V提升至800V,甚至1000V,提升整车动力性能和续航里程,但需要串联更多数量的电池,并将相关高压部件重新适配。

哪些上游元器件厂商会受益?

就直流充电桩硬件设备而言,以常见的120kW左右的直流充电桩为例,其设备构成包括充电模块、充电主控模块、计费控制单元、交流电表、直流电表、人机交互(包括触摸屏、读卡器、二维码等)、防雷器、断路器、接触器、继电器、交流配电与线缆、充电枪与线缆等等。

图:充电桩零部件适配情况(来源:华为数字能源产品线产业暨威廉希尔官方网站 论坛

其中,充电模块的成本占比最高,高的可达50%以上,它也是充电桩的核心设备。目前充电模块的威廉希尔官方网站 关键在于IGBT,其加工难度比较高,目前国外供应商占主流,主要有英飞凌、ABB、三菱电机东芝和富士等。国内供应商则有、东微半导、斯达半导、宏微科技、新洁能等。

当然,充电模块除了需要IGBT外,其他功率器件、磁性元件、半导体IC电容PCB连接器等元器件也是不可或缺的。这些元器件大都是标准件,国内已经具备生产能力。比如,在磁性元件方面,主要的供应商有可立克、伊戈尔、铂科新材、铭普光磁等;电容方面,供应商有法拉电子、江海股份、艾华集团等;连接器方面,供应商有TTI、中航光电、瑞克达、永贵电器等。

老实说,充电模块还是存在较高的威廉希尔官方网站 壁垒的,目前功率模块主要制造商包括艾默生、英飞源、优优绿能、通合科技、永联科技、盛弘股份、麦格米特、英可瑞、许继电气、国电南瑞、科士达、动力源、华为和中兴等。

充电桩中,所需要的其他元器件和供应商如下:

接触器供应商有天水213、松下等;

继电器供应商有欧姆龙、宏发股份、比亚迪等;

熔断器供应商有中熔电器、好利科技、巴斯曼等;

断路器供应商有良性电器、正泰电器、北元电器、德力西等;

电表供应商有安科瑞、林洋能源等;

线缆供应商有远东股份、万马股份、金杯电工等;

监控装备供应商有英飞源、许继电气、国电南瑞等;

配电滤波供应商有森源电气、思源电气、盛弘股份等。

值得注意的是,如果采用了提升电压的方式来提高充电速度,那么充电桩选用的元器件耐压值响应也要提升,好在充电桩所需要的高压零部件成熟度比车端更高,只有充电枪、线缆、直流接触器和熔丝等需要重新选型,但目前均有成熟产品可供选择。

还有功率器件的选择也需要注意,在电压平台从400V提升至800V时,直流母线上的浮动电压偏差百分比不变(如10%),因此功率器件的耐压要求迅速增大,800V平台需要功率器件有1200V的耐压值;电压越高,对应输出功率越大,要求功率器件的损耗越低。因此传统的Si基功率器件无法满足高电压平台的耐高压、效率高的要求。

而SiC 功率器件具备高频率、低损耗、小型化、耐高温、耐高压的性能优势,可以完全满足800V电压平台的需求,甚至可上拓至1200V,可显著提升驱动电机、OBC、DCDC和充电桩的效率,是未来功率器件发展的主要方向。

不过,SiC功率器件也存在部分问题:1)电磁兼容性问题:高的开关频率会加剧电动汽车的电磁干扰;2)高频磁性元件设计问题:提高开关频率后,电抗器的磁性材料的铁损会增大,导致电力变换器效率降低,必须使用新的磁性材料和绕制工艺,并且由于开关频率的提高,在低频下可以忽略的某些寄生参数,在高频下将对电路某些性能(磁元件的漏感和分布电容等)产生重要影响;3)需采取先进封装威廉希尔官方网站 :降低寄生参数、提高功率模块的电气坚固性和可靠性。

结语

随着电动汽车的发展,充电桩行业也将受益,同样也会拉动其上游电子元器件的发展。特别是目前广受行业关注的第三代半导体行业,在汽车及充电桩行业的拉动下,或将大幅增长;而高压快充威廉希尔官方网站 的落地也将缓解充电焦虑,从而进一步提升电动汽车的渗透率。

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