电动汽车高压充电必须使用sic或mosfet半导体吗?

电动汽车高压充电必须使用sic或mosfet半导体吗?,第1张

不一定

随着电动汽车市场的加速发展,汽车制造商需要更高电压(例如 800V)的驱动系统,以减少充电时间和电动汽车整体重量,这反过来意味着更长的行驶里程。 ST 第三代 STPOWER SiC MOSFET 专为满足高端汽车应用的要求而设计,包括 EV 牵引逆变器、车载充电器和 DC/DC 转换器充电(应用)要求在高温环境下具有高电压、高电流和高性能,开发高能效、高性能、具丰富保护功能的充电桩对于实现以尽可能短的充电时间续航更远的里程至关重要。常用的半导体器件有 IGBT、超结 MOSFET 和碳化硅(SiC)。安森美半导体为电动汽车 OBC 和直流充电桩提供完整的系统方案,包括通过 AEC 车规认证的超级结 MOSFET、IGBT、门极驱动器、碳化硅(SiC)器件、电压检测、控制产品乃至电源模块等,支持设计人员优化性能,加快开发周期。

充电基础设施建设是“新基建”的重点建设方向。新基建所覆盖的领域主要包括以下七项:5G基站、人工智能、工业互联网、大数据中心、特高压、充电桩以及城际高速和轨道交通。伴随新能源车近年的高速发展,充电桩作为新能源车产业链的重要环节,有望在“新基建”发力下加速发展。

同时国网对于充电桩的布局也在加码,2020重点工作任务中多次提到充电行业。重点工作任务中强调:“大力拓展专用车充电市场,积极推广智能有序充电,车联网平台接入充电桩100万个,覆盖80%以上市场和用户。

近日从国网电商平台获悉,国网电动 汽车 2020年第二次充电桩设备采购项目已开标。这是国网电动 汽车 有限公司今年第二次招标,此前一次招标为2020年建设施工框架采购项目。国网系统内部人士表示,由于此前充电桩行业存在无序建设的情况,建设和运营情况均不甚理想,今年国网公司下了非常大的决心去主导这一轮充电桩建设布局,下一阶段预计还将公布更多的计划。

伴随新能源 汽车 市场发展,充电桩市场快速增长。2014-2019年,中国充电桩数量经历了从3万个到121.9万个的爆发式增长,CAGR 110%;其中,直流充电桩占比约为16.2%,对应公共直流充电桩数量累计值达到28.3万个。

充电基础设施作为新能源 汽车 行业发展的重要基础,长期滞后必将阻碍新能源 汽车 行业的成长。在确认为新基建的重要组成部分后,充电桩的建设量将快速提升,目前车桩比约为6:1,按照发改委和交通部的规划,充电桩目前仍存在200万根左右的缺口。

充电桩建设的大规模重启,将成为新能源 汽车 市场进一步发展的重要基础,推动新能源 汽车 行业整体持续快速发展。

根据功能划分,充电桩产业链从建设到运营涉及充电设备制造商、充电建设运营商、以及整体解决方案商,国内充电产业链上的这几类从业者往往身份重合、同时涉足多个功能领域,一些硬件制造商目前也开始涉及建桩运营业务。其中,国电南瑞、许继集团、特锐德、奥特迅等设备制造商,以及比亚迪、特斯拉等电动 汽车 制造商是推动充电技术进步的主体。

2014年民间资本涌入充电桩行业后,尽管一些业务模式暂未为企业带来稳定的收入、或者停留在实验和理论探讨阶段,但未来得益于电动 汽车 的快速放量,这些带有互联网思维的经营理念最终有可能迎来爆发,从而拓展充电桩行业的盈利模式和空间。

目前,随着互联网企业、 科技 公司、初创公司、以及诸多 社会 资本的介入,我国的充电桩行业已经形成了国有、民营、混合所有制并存的产业格局。

在上一轮洗牌下剩下的运营商2019年开始加速充电桩建设。公共充电桩运营领域,特锐德、星星充电和国家电网市场份额位居行业前三。截止2019年10月,全国规模化运营厂商(充电桩保有量≥1000个)22家,占充电桩保有量99.5%。前三大分别为特来电、星星充电和国家电网,保有量33.3万个,占比69.6%,前十大保有量44.4万个,占比93.0%。其中特来电(特锐德子公司)是国内最大的充电桩运营公司,市占率领先于同行,公共桩占比29%。

根据充电桩设备收入来计算,目前市场份额占比较高的公司包括国电南瑞、特锐德、易事特、万马股份等,国网充电桩建设大规模开启后,头部企业将率先受益。

从区域上来看,充电桩保有量基本与新能源 汽车 的销量和保有量呈现正相关的关系。排名最靠前的省份是广东、江苏、北京等,保有量均在5万以上。

充电桩是为电动 汽车 充电的专用电力设备,由桩体、电气模块、计量模块等部分组成,一般具有电能计量、计费、通信、控制等功能。充电桩主要安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)、居民小区停车场或充电站内,输入端与交流电网直接连接,输出端都装有充电插头用于为电动 汽车 充电。

按充电方式分,可分为直流桩和交流桩两类。交流桩:俗称慢充桩,需通过车载充电机为电动 汽车 充电,功率小,充电速度较慢,但成本低,多用于小区充电桩。直流桩:俗称快充桩,直接为电动 汽车 充电,功率大,充电速度快,但成本较高。

根据GGII数据,直流充电桩平成本为0.8元/W,以目前市场主流的60kW直流充电桩为例,其成本约5万元/个;其中,IGBT成本占比约为20%, 历史 充电桩统计中直流桩占比约为15%~18%,对应中国充电桩行业2019年市场规模约为10.5亿元;根据中国充电联盟预测值测算,预计2020年市场规模有望达到6.8亿元。

充电桩主要零部件包括充电模块、主控制器、绝级检测模块、智能电表、刷卡模块、通信模模块、空气开关、主继电器和辅助电源开关等。

充电模块门槛较高,参与充电桩制造的上市公司中,以配电、UPS、电源系统等制造商为主,这些产品的特点是都涉及到了交直流转换和电能质量的控制,这与直流充电模块的核心技术本质上是相同的。

充电模块制造商,实际上都具有直流充电桩制造的核心优势。各个企业之间产品的主要差距,在于充电模块的转换效率。目前转换效率主要为94%-97%,均处于较高水平。各个企业之间的技术水平稍有差距,但是总体上看差距不大。

充电桩也是对功率半导体增长的驱动力之一。根据英飞凌的统计,一个100kW的充电桩需要的功率器件价值量在200-300美元。目前 汽车 充电桩的核心功率模块有两种:一种是采用IGBT芯片;另一种为采用MOSFET芯片。

国家能源局在《电动 汽车 充电基础设施建设规划》草案中提出,到2020年国内充换电站数量将达到1.2万个,充电桩达到450万个。中国产业信息研究院数据预计到2020年国内充电桩功率器件市场规模有望超过35亿元。

充电桩高功率快充是趋势。当前慢充功率7kW/14kW,单价在千元级;快充30kW/60kW,单价在万元级;未来TeslaV2功率120KW,V3功率250KW。慢充体系更多由主机厂、4S店、运营场景资源等组成。普通快充存在运营壁垒,未来能提供智能解决方案的公司比例会提升。

超高功率快充有技术壁垒,目前全球掌握该技术的有特斯拉和onity,后者是保时捷、BBA等车企的供应商。

2019年,特斯拉已在全球建立1604座超级充电站,14081个超级充电桩,而2017年只有约800座超级充电站,5000多个充电桩,两年时间数量接近翻倍。中国地区,Tesla的充电网络已经覆盖了130多座城市,超充电桩数量已累计突破1700个,搭配超过2100个目的地充电桩。

受益于我国电动 汽车 充电桩规划、政府补助以及新能源 汽车 应用的快速增长,我国新能源 汽车 充电设施行业面临巨大的发展空间。随着新基建加速落地,充电桩的招标和建设主体回归国网,市场份额将进一步向头部企业集中。后续地也有望延续或加强前期充电桩补贴,充电桩行业景气度在政策扶持下正逐步提升。

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