车载充电机 趋势

2018我国车载充电机行业发展现状分析,车载充电机价值持续增长「图」

车载充电机是新能源汽车的核心部件,在充电桩设施建设滞后、动力电池倍率性能不断提升以及充电智能化水平不断提高的带动下,我们认为未来车载充电机价值存在不断提升的逻辑。16年国内新能源汽车车载充电机市场规模约20亿元,未来充电机功率将逐步提升,整个市场规模的增长将不低于总量的增长。

一、车载充电机的概念

车载充电机是指固定安装在电动汽车上的充电机,具有为电动汽车动力电池,安全、自动充满电的能力,充电机依据电池管理系统(BMS)提供的数据,能动态调节充电电流或电压参数,执行相应的动作,完成充电过程。

车载充电机具备高速CAN网络与BMS通信的功能,判断电池连接状态是否正确;获得电池系统参数、及充电前和充电过程中整组和单体电池的实时数据。可通过高速CAN网络与车辆监控系统通信,上传充电机的工作状态、工作参数和故障告警信息,接受启动充电或停止充电控制命令。在充电过程中,充电机能保证动力电池的温度、充电电压和电流不超过允许值;并具有单体电池电压限制功能,自动根据BMS的电池信息动态调整充电电流。自动判断充电连接器、充电电缆是否正确连接。当充电机与充电桩和电池正确连接后,充电机才能允许启动充电过程;当充电机检测到与充电桩或电池连接不正常时,立即停止充电。

二、我国车载充电机行业市场现状分析

1、电动自行车、低端电动汽车发展迅速

目前的电动车以电动自行车、电动三轮车和低端的电动汽车为主,也有部分试运行的高端电动公交车,前者是社会自然需求的结果,后者是政策支持的结果。这些电动车基本都是满足短程出行或运输的需要,充电工作基本上都是由使用者自己解决。电动自行车的快速发展反映了广大国民强烈改善交通工具的强烈意愿,随着经济的发展,汽车(含电动汽车)必然为成为广大国民的首选交通工具。国家发展汽车工业发展规划的电动汽车基本是指能够进行远途运行和时速达到80公里以上的的电动轿车和电动大巴车。目前多指锂电池电动汽车和双动力汽车(燃油+氢或锂电)。

2、高端电动汽车的产业化进程已经启动

由于电动汽车在节能减排方面的现实需要和化石能源面临枯竭的中远期状况,国内外的许多汽车厂在积极研究和推广电动汽车,而中国能源结构和环境治理方面的压力更是促动近期的汽车产业结构调整政策。政策一出,万马奔腾。目前已有比亚迪、奇瑞、众泰、福田等十几个电动汽车厂生产出电动汽车,其它厂家也将在2010年底或2011年初集中推出电动汽车产品。而外资和合资品牌的电动汽车也纷纷推出性能优良、外观时尚的新能源电池抢占中国市场。

3、新能源汽车的出现致使电动汽车充电站的建设成为必然

新型电动汽车的蓄电池组容量较大(小型车普遍采用锂电池),充满电所需的功率较大,尤其是快速充电时所需的瞬时功率单车达到上百千瓦,非专线电网难以承受。必须铺设专门电缆建设专业充电站或建设储能快速充电站。如果没有快速充电站的支持,仅仅依靠夜间停车慢速充电(约10几个小时)是不能满足出行和营运需要的。

4、商业型高端电动汽车充电站尚未出现

2008年至2010年,在国家提供资金的情况下,目前只有少数供内部(公交为主)使用的样板型充电站,其中主要表现在,北京奥运会,上海世博会以及广州亚运会的电动汽车充电站建设,而用于为商业型电动汽车提供快速充电的商用充电站尚未出现。

充电机按照是否安装在车上,可以分为车载充电系统和非车载充电系统。车载充电系统安装在车辆内部,具有体积小、冷却和封闭性好、重量轻等特点。非车载充电系统安装在新能源汽车外部,具有功率大、使用范围广等优点,但体积大,不易移动,主要用于新能源汽车的快速充电。按照《电动汽车用传导式车载充电机》的定义车载充电机是指固定安装在电动汽车上,将公共电网的电能变换为车载储能装置所要求的直流电,并给车载储能装置充电的装置。

2011-2017年我国车载充电机市场规模

资料来源:公开资料整理

目前国产车载充电机价格为2000-5000元/台,功率越大价格越高。目前市场上6.6kw充电机4000-5000元,3.3kw充电机2000-3000元,2kw充电机的售价在几百元到一千元。车载充电机是新能源汽车必不可少的核心零部件,其市场规模随着新能源汽车市场的快速增长而扩大。2016年,电动汽车车载充电机市场规模约20亿元。

2011-2017年我国新能源汽车产量

资料来源:公开资料整理

新能源汽车在初期高投入、低回报特点,对传统汽车厂商较少有吸引力。为了支持国内新能源汽车行业的发展,中国政府出台了多项鼓励的政策措施,政策导向是降低新能源汽车的门槛和对购买新能源汽车做补贴。随着国内新能源汽车的产业发展,补贴政策的内容和方式也发生了很大的改变。

2016-2017年我国新能源汽车销售量与产销率

资料来源:国家统计局华经产业研究院整理

目前车载充电机行业已经呈现比较高的集中度,欣锐科技、比亚迪、铁城信息占据优势地位。虽然生产企业众多,但实现大批量出货的车载充电机企业并不多,其中第三方企业中以欣锐科技、铁城信息为主,以车载充电机装车数量来统计,两者占据了近43.7%的市场份额。欣锐科技由于北汽新能源等优质的客户资源市场份额遥遥领先,位居第一。比亚迪垂直一体化的模式下,其新能源汽车的销量就决定了充电机销量,未来比亚迪可能开放供应链,这对份额领先企业是利好。

我国新能源汽车车载充电机装车量份额占比(%)

资料来源:公开资料整理

三、车载充电机技术现状分析

国内车载充电机厂商多达50多家,大部分厂家研发能力较弱,缺乏核心专利和高端研发人才,研发经费投入较少,产品主要面向国内。目前,市场上的乘用车和专用车车载充电机功率主要包括3.3kw和6.6kw,效率集中在93%-95%之间,冷却方式主要包括风冷和水冷。客车领域采用“交流快充方式”的40kw,80kw大功率车载充电机。

国内部分车载充电机企业已进入国外整车企业供应链。德润电子通过控股意大利公司MetaSystemS.p.A.进入标致雪铁龙供应链,被指定为标致雪铁龙新一代纯电动及混合动力车型平台“车载充电机”项目全球供应商,车载充电机采用液体冷却,并采用IMSPCB(特殊预浸材料PC)、BottomEntry(底部插针过孔技为等专有设计方案,极大提高了大功率器件的散热效果及效率,充电效率超过95%,产品软件设计符合AUTOSAR及IS026262)。

随着新能源汽车动力电池的容量增大,若要在6-8小时的慢速充电时问内为纯电动汽车充满电,就需要配置功率更大的车载充电,对兼容不同类型的交流充电桩要求越高。

在纯电动、插电式、增程式乘用车型中存在电机控制器、DC/DC变换器、车载充电机和高压接线盒等,将各部件在整车中合理集成布置拥有多种方式。电机控制器与DC/DC变换器集成,电机控制器与车载充电机集成是功能集成的一种形式,产品研发过程往往由电机控制器厂商主导。DC/DC变换器与车载充电机集成是功能集成的另一种形式,产品研发过程往往由车载电源厂商主导。电机控制器、DC/DC变换器、车载充电机集成是功能集成较为复杂的一种形式,产品研发过程往往由整车企业主导,但在全球范围内成功案例很少。目前车载充电机主要作为独立器件供应新能源汽车,部分车载充电机企业开始供应集成化产品。

四、车载充电机未来发展趋势分析

车载充电机技术发展为新能源汽车的普及起到了推动作用,车载充电机对充电功率、充电效率、重量、体积、成本以及可靠性要求较高。为实现车载充电机的智能化、小型化、轻量化、高效率化,相关的研究与开发工作取得了长足的发展,研究方向主要集中在智能化充电、电池充放电安全管理、提高车载充电机效率和功率密度、实现车载充电机的小型化等。

随着EV车辆续航里程提升(350~500km),电池电量普遍>60KWh,传统的3.3kW和6.6kW车载充电机功率已不能满足当下纯电动汽车的慢充(6~8h)需求了,未来,车载充电机功率扩容势在必行。然而,整车配备大功率充电机虽可减少充电时间,但由于受限于车辆配重、空间以及成本制约,同时大功率的交流充电也受电网基础设施的影响,如小区配电的容量,该解决方案面临挑战,OEM一边需要不遗余力地优化充电时间以使车辆更具竞争力,另一边同时还需兼顾车辆系统部件成本,尤其是在国家和地方政策补贴逐渐减少后,以便在保证价格优势的同时可获取更高的利益。

我国部分厂家EV车型续航里程及交流充电功率

资料来源:公开资料整理

车载充电机对充电功率、效率、重量、体积、成本以及可靠性要求均较高。从其特性来看,未来车载充电机的发展方向为智能化、电池充放电安全管理、提高效率和功率密度、实现小型化等。

1、充电设施建设滞后对充电机功率提升有直接的促进

由于盈利模式不清晰,充电桩建设回报较低,充电设施的建设一直低于预期,在全球来看,也是一个难题,目前欧美日等发达国家的公共充电桩发展也远远没有达到合理的水平,因此可以判断未来长时期内公共充电桩的供给是不能满足需求的。在这样的背景下,为了缩短充电时间,缓解里程焦虑,提升充电机功率就成为最佳的选择。目前国内车载充电机主流的为3.3KW和6.6KW,而国外如特斯拉采用的是高功率充电机,功率达到10KW。高功率是未来产品的一大趋势。

2、动力电池倍率性能在不断提升,可以满足更大功率充电的需要。

倍率性能是动力电池的关键指标之一。能量密度和倍率性能在某种程度上不可兼得。频繁大功率充电一般情况会对电池造成不可逆的损耗,因此合理的充电方式应该是慢充为主,快充为辅。随着电池技术的不断进步,电池在倍率性能上会越来越好,因此可以逐渐满足用越来越高的功率来充电。

3、充电机的智能化水平提高会带来价值提升

未来随着电动汽车的普及,大量电动汽车的充电会给电网造成很大的压力,因此实现电动汽车与电网的互动、反馈就成为必须。自动监控以及车辆充电策略的优化,电网和电动车辆等用户资源之间的协调运行及电能在受控状态下的双向交换(V2G),实现电网的谷峰调节等等问题都需要充电机的参与,因此充电机智能化水平会越来越高,其价值会逐步提升。

相关报告:华经产业研究院发布的《2019-2025年中国车载充电机行业市场调查研究及投资前景预测报告》 

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