1.充电桩是推动汽车电动化的基础设施，大功率快充有望加速发展

1.1.充电桩是保障电动汽车出行的基础设施，行业增速确定

充电桩是保障电动汽车用户出行的基础设施，是推动汽车电动化的最基础抓手。据充电联盟 数据，2022 年 12 月相比 2022 年 11 月全国新增 6.6 万台公共充电桩，同比增长 56.7%，截 至 2022 年 12 月，联盟内成员单位总计上报公共类充电桩 179.7 万台，2022 年 1 月-2022 年 12 月，月均新增公共类充电桩约 5.4 万台。根据电源输入能力不同，充电桩可分为 3 种充电类别，分别适用于不同的应用场景。目前 2 级充电桩较为常见，由于充电时间较长，主要适用于家庭、工作场所、卖场、饭店等“目的 地充电”场景，3 级充电设施主要应用于交通繁忙、停留时间较短的地点。

根据电流输出方式不同，充电桩又可分为交流充电桩和直流充电桩，二者均固定在电动汽车 外、与交流电网相连，主要区别在于 AC-DC 变流环节不同。交流充电桩直接输出的交流电， 需要先经过车内 OBC 转换为直流电再向电池充电，充电速度较慢，俗称“慢充”，而直流充电 桩将 AC-DC 变流环节外置，输出的直流电可以直接向电池充电，并且可以通过多模块并联实 现极大的充电功率，充电速度较快，俗称“快充”。

1.2.充电桩往大功率快充方向发展，技术难度不断提高

交流充电桩本质是一个带控制的插座，主要包含交流电表、控制主板、显示屏、急停旋钮、 交流接触器、充电枪线等结构，结构较为简单，需要车载充电机自己进行变压整流，几乎不 涉及功率器件。直流充电桩结构更为复杂，包括充电模块、主控制器、绝缘检测模块、通信 模块、主继电器等部分，其中充电模块又称功率模块，核心功能是将电网中的交流电转化为 可直接向电池充电的直流电，组成部分包括半导体功率器件、集成电路、磁性元件、PCB、电 容、机箱风扇等，是充电模块的关键组成部分。 据第一电动网数据，充电桩硬件设备构成中充电模块占比最高约 50%，其中功率器件占比约 30%，磁性元件（25%）、半导体 IC（10%）、电容（10%）、PCB（10%），其他如机箱风扇等占 15%。

以 15kW 电池充电器模块为例，目前常见直流充电桩拓扑电路采用3相380VAC输入电压经 过两路3相 Vienna 功率因数校正（PFC）后得到 800V 直流电压，再经过两路全桥LLC DC/DC 电路后输出 250V-750V 直流电压供电动汽车使用，功率器件在PFC整流电路以及 LLC DC/DC 电路中均有应用，并在提高电路效率、优化电路结构等方面发挥重要作用。

1.3.直流快充需求旺盛，大功率充电面临蓝海市场

目前交流充电桩仍占主流，但直流快充有望提速发展。由于直流充电桩面临更高的技术壁垒， 目前公共类充电桩当中交流充电桩仍为主流，占比约 60%，直流充电桩只占据约 40%市场份 额，但直流充电桩充电速度更快、充电时间更短，更加匹配电动汽车用户临时性、应急性的 充电需求，据中国充电联盟发布的《2021 中国电动汽车用户充电行为白皮书》，直流充电桩 已成为 99.3%用户的首选，因此直流充电桩面临较大的需求缺口，未来有望提速发展。

大功率充电桩可助力用户获得更贴近传统燃油车加油的充电体验。要解决电动汽车用户面临 的“充电焦虑”，除了提升充电桩布局密度，还要进一步缩短充电时间。目前国内常见的普通 快充设备充电时间仍需要 40min 左右，而慢充则需要 8h 左右，与传统燃油车只需要 5min 即 可加油完毕的体验相差较远。相对于普通直流快充，大功率高压充电技术可帮助电动汽车实 现快速补能，助力用户获得更贴近传统燃油车加油的充电体验。目前大功率直流充电技术受 到国际广泛关注，各国相继开展大功率充电技术的研究和标准制定，日标 CHAdeMO 及国标 GB/T 直流快充最大功率正在由 400kW/250kW 共同迈向 900kW，欧洲已经完成了 350kW 大功率 充电标准体系建设，目前正与美标一同向 460kW 发展。

提高充电速度的方式主要包括提高电流和提高电压两种。大电流模式容易产生高热量损失， 能够实现的功率上限并不高，而且大电流下线束加粗也会增加整车成本、降低使用便捷性， 因此采用高电压平台架构提高功率成为大多数厂商的选择。高电压技术的落地和推广，需要 电动汽车端、电池端、充电桩端三方联动，需要整个产业链上下游协同发展、共同建设大功 率高压快充产业生态。

汽车端：目前电动汽车架构由 400V 升至 800V 所需的电池包、电驱动、PTC、空调压缩机、车 载充电机等高压零部件供应链基础已较为完备，各龙头车企已争相入局抢占市场。2019 年 4 月保时捷 Taycan Turbo S 全球首发，成为业内首款采用 800V 高电压架构的车型，并将最大 充电功率提升到 350kW，可以在 22.5 分钟内把 Taycan Turbo S 容量 93.4kWh 的动力电池从5%充至 80%，提供 300 公里的续航能力。

2021 年 9 月，比亚迪发布 e 平台 3.0，有 800V 闪充 功能，实现充电 5 分钟续航 150 公里。吉利推出的极氪 001 具备 400V 和 800V 两种电压 架构，10%-80% SOC 充电时间仅需 30 分钟，充电 5 分钟续航可增加 120 公里。2021 年 11 月，小鹏汽车在 2021 广州车展展示的 G9 车型成为国内首款基于 800V 高压 SiC 平台的量 产车，充电 5 分钟最高可补充续航 200 公里，已于 2022 年 Q3 上市。理想汽车将同步研发 Whale 以及 Shark 平台 800V 高压架构车型，并配备 400kW 大功率充电桩，计划于 2023 年以 后每年至少推出两款高压纯电动汽车，实现充电 10 分钟续航 400 公里。

电池端：动力电池是新能源汽车的核心零部件，对新能源汽车的成本、续航里程、安全性发 挥重要影响。据电池中国，快充技术对于电池包的热管理系统性能以及电芯层面能量密度、充电速度和安全性的平衡都提出了更高的要求。目前国内多家动力电池企业已在各方面取得 技术突破，布局高电压平台动力电池市场。

蜂巢能源 2019 年发布自主研发的全球首款短刀 电池，能够实现 A0 级以上车型 500km 以上续驶里程，并实现 2-4C 快充性能，满足 800V 高 压电气架构高端车型应用，0-80%SOC 快充时间控制在 30min 以内。孚能科技自主研发的 800VTC 超充超压技术可实现整包充电等效 2.2C，10%-80%SOC 充电仅需 15min，兼容 400-800V 系统，成为国内首个可量产的 800V 高电压平台，公司也凭借该技术获“2021 高工金球奖— —年度创新技术”奖项。宁德时代在超快充技术开发方面同样走在前列，通过超电子网、快 离子环、各向同性石墨、超导电解液、高孔隙隔膜、多梯度极片、多极耳、阳极电位监控等 多种技术手段，可实现最快 5 分钟充至 80%电量。

充电桩端：将 DC500 系统升级到 DC950 系统后，只需变更充电枪线、直流熔丝、直流接触器 等配电器件，充电模块等核心部件无需重新选型，因此充电桩逐步实现 1000V 以下的高压化 较为容易。而当电压提升至 1000V 以上，直流充电桩的结构将发生较大改变，同时面临来自 技术、成本等方面的一系列挑战。

在结构层面，目前主流充电桩是一体机，而大功率充电需要把核心控制模块和电路放在后端 设备，多个充电终端共用一套后端设备从而形成分体机。 在技术层面，目前主流充电桩采用风冷散热模块，通过高转速风扇将空气由前面板吸入后在 模块尾部排出，带走机柜内的热量，实现降温效果，但空气中夹杂的灰尘、盐雾、水气等会 在散热过程中吸附在机柜内部、腐蚀核心器件，导致系统充电效率降低、损耗设备寿命，同 时风冷散热模块运行时噪声超 70dB，也会给充电桩附近居民带来噪音干扰。

大功率充电桩对 于散热性能的要求更高，传统风冷技术难以满足其散热需求，液冷散热技术成为必然选择。 液冷技术则通过冷却液在密闭通道中循环，实现发热器件与散热器之间的热交换，采用大风 量低频风扇或水冷机散热，解决了传统散热方式下故障率高以及噪声污染两大痛点问题，同 时能够实现更高的转化效率。

在成本层面，一方面涉及到 2015 年以前建设的大量充电桩已不再满足当前大功率充电桩趋 势下的性能需要，老旧充电桩改造升级面临着来自设备更换、场地施工等各方面的成本压力； 另一方面，在大型城市、繁华地段布局充电桩面临着较为显著的城市空间成本，对于大功率 充电桩的体积提出更高要求。 大功率充电发展趋势有助于更高性能功率器件产品的导入。首先，目前实现大功率充电的方 式主要依托于高压架构，因此需要应用击穿电压更高的功率器件；其次，充电桩运营商对于 成本比较敏感，因此为降低运营成本，充电桩需要应用转换效率更高、导通损耗更小的功率 器件；最后，为控制城市空间成本、减少占地面积，要求充电桩功率密度更高，相同尺寸下 可以设计更高功率的充电桩产品，应用更高性能的功率器件有助于简化电路结构，降低应用 成本。

1.4.国内厂家具备成本优势，充电桩出海有望打开市场

1.4.1.海外新能源汽车渗透率快速上升，市场空间广阔

欧洲方面，近年来，伴随着欧盟收紧减排政策以及各国政府相继推出政策优惠，新能源汽车 在欧洲发展迅速，发展前景可观。北美方面，美国的新能源汽车市场方兴未艾，根据 Marklines 的数据显示，2021 年美国的新能源汽车渗透率仅仅为 4.4%，显示出巨大的增长潜力，预计在 2025 年美国的新能源汽车销量能够达到大约 473 万辆，新能源汽车的保有量能够达到 1100 万辆。同时在政策层面，2022 年拜登总统在其签署的《2022 年通胀削减法案》中取消了对于 车企的销量上限，并对购买新车提供税收减免，美欧新能源汽车市场前景广阔。

1.4.2.海外市场充电桩基础设施发展滞后，显示巨大市场缺口

与新能源汽车的快速发展相对应的是海外市场充电桩基础设施的发展缓慢，显示出明显的滞 后性，公路充电桩缺口较大。根据 ACEA 的数据显示，欧洲充电桩的分布极其不均，主要分布 在荷兰、法国、德国等 5 个国家。美国的新能源汽车发展起步，但充电桩的配套相比之下更 为不足，据 IEA 和 AFDC 数据，2021年美国新能源汽车保有量 204 万辆，充电桩保有量仅有 13.3 万台，车桩比高达15.3:1。欧洲的车桩比也有较大缺口，据 IEA 数据，2021 年欧洲新 能源汽车保有量546万辆，公用充电桩 35.6 万台，对应车桩比 15.3:1。

1.4.3.国外龙头企业主导欧美市场，国内企业有望借助成本优势打开市场

目前欧美的充电桩市场由其本土企业主导，包括老牌电气龙头企业（如 ABB、西门子和施耐 德等）以及第三方充电桩厂商（如北美 Chargepoint、欧洲 EVBox 等）。国内企业出海面临着 认证标准、客户渠道等竞争壁垒，例如中国的充电桩生产进入欧洲需要通过 CE 等认证，进入 美国则需要 UL、FCC 等认证，对技术水平要求较高。不过国内企业的充电桩制造和人工成本 较低，商业化成熟度高，有望打开海外市场。

2.高容量电池+大功率快充有望在速度上追赶换电模式

电动汽车换电可分为集中充电和充换电两种模式。集中充电模式通过集中型充电站对大量电 池进行集中存储、集中充电、统一配送，电池配送站负责进行电池更换，充换电模式则由换 电站同时负责电池充电和电池更换，拥有快换系统、充电系统、供电系统、监控系统等多项 功能模块，充换电模式是当前市场普遍采用的换电方式。据乐晴智库，换电站内充电系统主 要以集中充电、交流慢充的方式对电池进行充电，充电模块仍是充电系统的核心部件，供应 商包含泰坦、通合、华为等，充电功率约 10kW-60kW，充电电压 200V-500V，因此相比大功率 快充，换电模式对于功率器件的性能要求更低。

换电可以避免充电等待时长，快捷、灵活地解决充电难、充电慢问题，是能够实现电动汽车 快速补能、助力用户获得加油站加油体验的另一路径。换电技术能够在当前车桩比紧张、快 充充电桩供不应求的情况下承接部分充电需求，尤其是在超级充电桩尚未大规模推广、普通 充电又难以满足部分车辆运营需求的应用场景下，换电技术优势明显。此外，换电能够在重载荷和载荷敏感应用场景中降低车辆对电池装机的需求，“车电分离”模式还可以降低初次购 置价格，目前换电技术主要由重卡、运营车辆等市场开始切入。

据中国充电联盟数据，蔚来占据国内换电市场较大份额。根据蔚来官方网站数据显示，截至 2022 年，蔚来累计建设 1300 多座换电站、13000 多根充电桩。蔚来换电技术拥有超过 1400 项专利，于 2022 年 12 月 24 日（NIO Day）发布了第三代换电站与 500kW 超快充。第三代换 电站采用全新的三工位协同换电模式，相较第二代换电站服务能力提升 30%，单日最大换电 能力提升至 408 次，单次换电时间进一步缩短，缩短了 20%；第三代换电站还将配备 2 颗激 光雷达和 2 颗英伟达 OrinX 芯片，总算力达到 508TOPS，可实现车辆召唤换电功能，以创新 性功能直击客户需求。

同时运用了自主研发的 HPC 双向大功率液冷电源模块，使得最高效率 达到 98%，充放电功率达到 62.5 千瓦，使得换电站内电池充放电效率大幅提高，有利于电网 互动流畅和谐，第三代换电站将会从 2023 年 3 月起全面部署。据蔚来 NIO Power 2025 换电 站布局计划，2022-2025 年蔚来将在中国市场每年新增 600 座换电站，至 2025 年底蔚来换电 站全球总数超 4000 座，其中中国以外市场换电站约 1000 座。

随着快充技术快速发展，换电优势将被削弱。据中国充电联盟数据，截至 2022 年 3 月，国 内换电站保有量达到 1451 座，同比增长 136.7%，其中北京市以 269 座换电站保有量位列各 省份换电站总量排行榜榜首。随着 2021 年 11 月《电动汽车换电安全要求》国家标准正式实 施、各车企积极研发和投放换电车型，换电模式市场规模有望稳步增长。据《中国电动汽车 充电基础设施发展战略与路线图研究 2021-2035》预判，在轻型车领域，随着快充技术快速 发展，换电技术的优势将有所削弱，而在快充较难满足需求的重卡领域，换电技术能够助力 车辆实现电动化，近中期发展有望加速，中长期有望形成“快充+换电”并存格局。