产业深度：800V推动超快充与能耗革命成为纯电发展分水岭，引发产业空间全面升级

产业深度 产业研究中心 2024.03.21 作者：朱峰 电话：021-38676284 邮箱：zhufeng026011@gtjas.com资格证书编号：S0880522030002 作者：鲍雁辛 电话：0755-23976830 邮箱：baoyanxin@gtjas.com 资格证书编号：S0880513070005 800V推动超快充与能耗革命成为纯电发展分水岭，引发产业空间全面升级 摘要：智能汽车产业前瞻研究（6）——车载800V高压平台产业研究 800V高压平台是提升电车快充速度、降低能耗、减少续航焦虑的主流手段。充电功率取决于充电电流和充电电压，800V平台将整车高压电气系统电压范围提升至550- 930V区间，通过提升电压的方式提高整车充电功率以达到“超快充”目的。且800V 高电压能够减少高电流方式下散热安全和充电损耗问题，电压的提升亦能增加电机 往期回顾 制氢电源：晶闸管orIGBT 2024.02.27 毫米波雷达优势明显，核心壁垒是芯片、天线阵列、波形设计——智能汽车产业研究系列（五） 2024.02.06 大模型赋能座舱，智能座舱新战场 2024.01.31 氟化工产业链深度报告（二）：含氟精细化学品高附加值，远期成本优势决定产业格局 2024.01.29 氟化工产业链深度报告（一）：含氟聚合物向高端化转型，新兴需求国产替代正当时 2024.01.29 输出功率。因此，800V高压平台是当下提升电动车快充速度、降低能耗、减少续航焦虑的有效手段。目前主流800V架构分为全域800V架构、新增400V-800VDCDC 升压和400V动力电池串并联三种方案。其中，后两种属于过渡性方案，全域800V 架构是真正意义上的“800V”，具备能量转化更高、重量更轻的优势。 新能源汽车渗透率已突破40%，续航与性价比提升成为用户重要关注点，量产降本与技术革新成为车厂首要竞争力，两大因素驱动800V车型爆发。从用户视角来看， 续航焦虑仍是影响新能源汽车购买的主要因素，解决续航焦虑是下一阶段智能汽车产业最重要的问题之一。此外，800V高压平台还带来了更好的能耗与性能表现，能 够提升车型整体的性价比。从车企视角来看，在频繁价格战、车型迭代加速的背景 下，“降本增效”将是未来产业链在竞争中保持良好“防御力”的关键，800V平台大规模上车后能够降低汽车系统的整体成本，帮助产业链形成更高的产品竞争力。 “800V”高压电动汽车为产业链带来的增长机会主要集中在上游SiC器件、中游高压零部件和下游充电设施中。（1）SiC器件是800V产业链首要受益环节。目前SiC 产业链中核心环节的衬底、外延正处于国产全面替代进军时期，良率、工艺等问题的改善将促进SiC相关器件成本下降，有助于800V大规模推广；（2）电压大幅提升对三电系统以及零部件的承压能力提出新要求，带动车内零部件形态与用量的新变化。高功率、高压化、集成化是电驱动厂商发展的主要方向；小三电头部厂商陆续推出“800V”产品，市场集中度持续提升；高倍率电池系统提升充电效率，主流电池企业纷纷推出快充方案；继电器、熔断器、薄膜电容、高压连接器、AFE芯片数量+技术双提升。（3）2022年起800V高压车型不断推出，2024年将迎来爆发式800V车型上市。未来1-2年将是800V车型量产阶段，目前已上市车型中价格已逐渐降至30万以内，800V车型未来有望进一步向中低端车型渗透。（4）充电基础设施短期建设尚不完善。根据历史复盘，新能源汽车发展往往是需求先行，基建后起。长期来看，充电设施供需形成矛盾点，车厂正加速布局超快充电设施，带动充电桩技术与产量的提升。 风险提示：技术进步进度不及预期、用户接受度不及预期、配套基础设施建设不及 预期、市场竞争加剧的风险。 目录 1.“800V”高压平台是解决电车补能痛点的重要方案4 1.1.“800V”是提升快充速度、降低能耗、减少续航焦虑的有效手段 4 1.2.“800V”平台中整车电子电器承压水平相较于“400V”有质的提升 5 1.3.三大主流技术方案并行，短期来看优劣各具6 2.800V高压平台将成为纯电发展分水岭，2024年将成为技术爆发元年6 2.1.新能源车渗透率突破40%，“续航+性能”双提升成为用户首要关注点6 2.1.1.当下新能源汽车渗透率持续攀升，进入激烈竞争阶段6 2.1.2.频繁价格战、车型迭代加速背景下，强化“量产能力”是应对高强度竞争的必要手段7 2.2.“续航焦虑”仍是当下新能源汽车渗透的首要挑战7 2.3.800V高压平台还带来更好能耗与性能表现，提升车型整体的性价比8 3.“800V”为新能源车电气系统产业链带来价值增量，SiC器件为首要 受益环节10 3.1.国产SiC器件竞争力日益提升，车规级碳化硅器件开启上车进度10 3.1.1.SiC材料在性能上具备优势10 3.1.2.新能源汽车为导电型碳化硅器件主要应用场景，市场规模占比超70%11 3.1.3.衬底、外延技术迭代与量产能力是SiC器件降本主要限制因素12 3.1.4.SiC器件市场长期被国外巨头占据，国内厂商加强国际合作，车规级产品有望爆发13 3.1.5.四大“800V”车规运用场景开启SiC替代15 3.2.其他高压零部件将迎来数量+质量双提升16 3.2.1.高功率、高压化、集成化是电驱动厂商发展的主要方向.16 3.2.2.小三电头部厂商陆续推出“800V”产品，市场集中度持续提升 17 3.2.3.高倍率电池系统提升充电效率，电池企业纷纷推出快充方案 18 3.2.4.继电器、熔断器、薄膜电容、高压连接器、AFE芯片数量+技术双提升18 3.3.车企积极布局800V平台车型，800V已成产业趋势20 3.4.充电设施建设痛点突出，车企加大超充建设布局中21 3.4.1.800V超充建设仍处起步阶段，部分车企成功探寻超充次优解21 3.4.2.车企及产业链正积极进行超充建设布局中，800V超快充建设未来将逐步完善22 4.发展趋势：车企积极布局800V平台车型与配套超充布局，2024年 800V有望大量爆发24 4.1.国内产业已完成相应准备，为800V落地扫清快充技术和基建障碍24 4.1.1.充电基础设施缺乏、电网压力是800V车型的第一大阻碍 25 4.1.2.回顾充电桩发展首波浪潮，快充建设将成未来产业主攻方向 25 4.2.电气系统及零部件制造成本尚处高位是800V发展的第二大障碍，“半800V”成为主流的性价比方案26 4.3.扫清障碍后，未来800V高压平台下沉市场空间广阔28 5.风险提示29 充电 大电流 大电压 代表企业：特斯拉 将低电流、减少热损耗降低线束成本和车重 代表企业：保时捷 1.“800V”高压平台是解决电车补能痛点的重要方案 1.1.“800V”是提升快充速度、降低能耗、减少续航焦虑的有效手段 800V高压平台指整车高压电气系统电压范围在550-930V区间的系统，是提升电动汽车补能效率、能耗表现的解决方案。在新能源汽车普及过 程中，续航和补能效率是两大难题，目前已有提升补能效率、解决补能焦虑的方式主要有以蔚来为代表的换电模式、以特斯拉为代表的大电流充电模式和以保时捷等为代表的大电压充电模式。 换电 缓解补能焦虑 需车企自建换电体系 代表企业：蔚来 热损耗增加，产生磁退风险线束要求提高，受到国标25A限制 图1：当前电动汽车“补能焦虑”缓解方式比较 数据来源：国泰君安证券研究 对于充电补能的电动车而言，充电速度的提升本质上即为提高充电功率，提升快充功率主要通过提升电压和电流来实现。在新能源车充电过程中， 充入的电量——总功（W）为充电功率（P）和时间的乘积，即W=P×t，在电池容量（总功W）相同的情况下，若想缩短充电时间需要提升充电功率。而根据功率公式P=U×I，提升电功率P可通过提升电压U或提升电流I来实现。 增大电流将带来散热安全和充电损耗问题。400V架构下要达到300kW的超快充功率需要将电流提升至750A。但电流增大会带来充电安全问题：根据焦耳定律Q=I²Rt，电阻R不变时，电流的平方与电流通过导体产生的热量成正比，即在相同时间t内电流I每提升一倍，产生的热量 Q为四倍，大电流方案势必对充电设备和电池散热产生巨大压力。 大量发热还会造成能量损失，损害快充经济性。充电电流在超快充领域的提升潜力有限。因此在当前新能源车400V架构下，普遍峰值功率为 100kW，对应250A电流、在20%-80%SOC（StateofCharge，充电状态）快充区间的充电时间约为30分钟和1C的充放电倍率。 提高充电电压是实现超快充的重要思路。若提升电压至800V，即便在保持国标上限250A电流的非800V普通快充桩下，即可实现接近200kW、 2C充放电倍率的快充，获得较普通400V平台多一倍的充电功率。对于一款700km续航的电车而言，800V平台可实现充电15分钟续航近400km的体验，续航焦虑较400V平台将大幅缓解。 图2：800V平台通过提升充电电压实现更高的快充效率 P=U×I 充电功率充电电压充电电流 提升电流方案 300kW=400V×750A>500A车规线束电流极限 提升电压方案 300kW=800V×350A 数据来源：国泰君安证券研究 1.2.“800V”平台中整车电子电器承压水平相较于“400V”有质的提升 800V电压系统核心区别在于整车电子器件承压限度需从原来的400V提升到800V。当前新能源汽车电气架构主要采用400V平台，工作电压约在230V-450V之间，800V电压平台相较于400V平台的核心区别在于整 车电子电器承压水平从400V跃升至800V。电动汽车的核心在于其三电部件：电池、电控、电机，800V高压架构的应用对于其三电技术以及其他功率器件、电子零部件的耐压、损耗、抗热都提出了新的要求，也带来了新的技术革新。 电池：高电压会使得充电时Li+无法正常等量嵌入负极而产生“析锂现象”，容易引发电池容量衰竭，因此高电压对电池材料、控制精度 提出了更高的要求，以减少副反应的发生； 电控：核心部件在于功率半导体器件。主流的Si-IGBT在450V平台下的耐压值一般为650V，若汽车电气架构升级到800V，考虑开关电压开关过载等因素，耐压等级需达1200V，而SiC具有实现高 功率密度与优化系统总成本的优点，天然适合高压平台，但目前在产能、成本上尚处劣势，未来有望替代Si-IGBT实现功率半导体器件的升级换代； 电机：电机控制器供电为变频电源，电机轴两端有轴电压，若轴电 压过高，容易击穿油膜形成回路，进而轴电流出现导致轴承腐蚀，此外，轴承防腐蚀工艺也需进一步升级以满足高压环境； 除三电器件以外，OBC、空调压缩机、DC/DC以及PTC等均需重新适配以达到800V高压的要求。 1.3.三大主流技术方案并行，短期来看优劣各具 目前800V架构的主要技术方案有：全域800V架构、新增400V-800VDC/DC升压、400V动力电池串并联。新增400V-800VDC/DC升压的模 式能够兼顾整车成本和驱动效率的平衡，但电压经过转换以后会造成能量的损失。400V动力电池串并联的方式是短期内见效最快的一种模式，投入也较低，但是电池用量提升会增加电池管理系统设计的难度，并且电池成本也会增加，长期带来的经济效益并不高。全域“800V”作为真正的800V架构，相比于其余两种“半800V”方案，具备能量转化更高、重量更轻的优势，但由于短期内零部件成本较高，是车企未来着重攻克的一大方案。 图3：“800V”架构三大主流技术方案并行 方案一 方案二 方案三 类型 全域800V架构 800V电池组+DC/DC 双400V电池组 架构图特征 车内只有800V和12V器件，整车的电机、电池、电控、空调、DC-DC等电气系统均支持800V。 将一些关键部件如动力系统升级为800V，但