(报告出品方/分析师:天风证券 孙潇雅)
一、引言:为什么高电压是趋势?现在电动车的痛点是什么?
1、续航里程焦虑。
我们预计特斯拉Model 3、Model Y、蔚来ET7、小鹏P5、极氪001、大众I.D 6等车型会成为 2022年畅销车型,其中特斯拉Model 3续航里程468/605km,小鹏P5续航里程600km,大众I.D 6续航436-588km,极狐阿尔法S续航525-708km。
2、充电时长焦虑。目前充电方法一般有三种:
✓ 在家中充电:
家庭用户使用的三眼插座有10A和16A两种规格,约8-10小时可以充满。
✓ 交流充电桩:
将电动车直接在电流更大的交流电网上,用充电桩进行充电,充电时长约4小时。慢充电桩功率通常为3.5kW和7kW,取决于车载充电机的额定输入功率。目前车载充电机的额定输入电流分为16A和32A两大主流,充电功率为16*220≈3.5kW、32*220≈7kW。假设充30度电,需要约4h。
✓ 直流充电桩:
将电动车连接到交流电网或直流电网时,使用了带控制导引功能的直流供电设备。由大功率非车载直流充电机直接输出直流给车辆电池充电。
在充电时,充电桩需要提供与电池相匹配的电压,国标规定直流输出电流最大不超过250A,多数电动车能获得不高于102.5 kW的峰值充电功率。假设充30度电,需要约0.5h。
从畅销车型看,Model 3、Model Y快充、慢充时间分别为1h、10h,大众版ID.6快充、慢充时间分别为0.67h、9.5h,充电时间相较于燃油车的体验仍有距离。
最好的解决方案?整车电压高压化
高压平台能大幅提升整车平台运行效率,缩短充电时长。
1)电压提高,同样电阻下电耗损失小,效率提升,续航也相应提升。类似居民电压220V,传输采用高压,电线传输损失减小。
2)800V电压平台搭配350kW超级充电桩,充30度电约5分钟,接近燃油车在加油站的使用体验。
与低压平台相比,高压平台有以下几点优势:
✓ 能量/功耗损失小:
在功率相同的情况下,电压越高通过汽车线路的电流越小,由Q=I2Rt可知产生的功率损耗也越小。因此要想使整个系统效率更高,可增加电池组电压可降低电流,进而降低损耗。
✓ 电机驱动效率更高:
电流不变时,电池电压越高电机的功率越大,电动车速度就越大,电机驱动的效率也越高。
✓ 提高充电功率:
在充电时,充电桩需要提供与电池相匹配的电压。因此当电压确定时,增大电流,可提升充电功率,缩短充电时间。
整车电压如何变化?
1918年,汽车首次引入蓄电池,在1920年得到普及,当时蓄电池电压仅为6V。随着6V蓄电池电压无法满足功率的需求,在1950年引入12V电压系统。
随着车载电器越来越多,再加上未来将要实现自动驾驶、节油减耗等,需要增加高压储电系统来分担蓄电池的工作压力。
2011年,Audi,BMW,Daimler,Porsche,Volkswagen联合推出48V系统,以满足日益增长的车载负载需求。
对于电动车,一般小型代步车的电压是48V、60V、72V等,乘用车基本为200-360V,大巴车和大型车基本电压超过500-1000V。
从2018-2021年中国BEV乘用车分价格带销量看,25万以上车型占比变化最为明显,从2018年4.4%提升到2021年1-7月31.1%,说明消费者倾向于买续航里程高的车。
看未来,随着对续航里程、充电时长要求更高,电动车电压有望提升至800V、1000V。