芯片何時(shí)吃到充電樁出海潮紅利?

顧子揚(yáng)
在直流充電樁的結(jié)構(gòu)中,充電模塊作為“心臟”充當(dāng)電能轉(zhuǎn)換的橋梁。其性能也將直接影響充電樁的整體性能,甚至是充電安全等相關(guān)問(wèn)題,成本占比達(dá)50%之多。再往上游看,就涉及到芯片、功率器件、PCB等電子元器件。

本文來(lái)自微信公眾號(hào)“與非網(wǎng)eefocus”,作者/顧子揚(yáng)。

根據(jù)TrendForce統(tǒng)計(jì),2023年第一季全球新能源車(chē)銷(xiāo)售總量為265.6萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)28%。其中純電動(dòng)車(chē),同比增長(zhǎng)26%;插電混動(dòng)車(chē),同比增長(zhǎng)34%。充電樁作為新能源汽車(chē)重要的補(bǔ)能來(lái)源,整個(gè)行業(yè)也將被進(jìn)一步帶動(dòng)發(fā)展。

國(guó)內(nèi)主要的充電樁企業(yè)也正在對(duì)海外市場(chǎng)蠢蠢欲動(dòng),紛紛加速海外標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。

本文將基于這一現(xiàn)象,從下游充電樁,到中游充電模塊,以及上游BMIC,對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行深入分析,希望能引發(fā)行業(yè)內(nèi)外的人士更多的思考。

360截圖16251112669372.png

本土充電樁企業(yè)出?;馃?/strong>

隨著歐洲市場(chǎng)的電動(dòng)化趨勢(shì)不斷推進(jìn),其充電樁的增速反而滯后于新能源車(chē)銷(xiāo)量的增長(zhǎng),且充電基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)分布不均衡的現(xiàn)象,整體數(shù)量偏少,公共車(chē)樁比持續(xù)推升。IEA數(shù)據(jù)顯示,歐洲新能源汽車(chē)銷(xiāo)量2022年達(dá)260.0萬(wàn)輛,保有量達(dá)762萬(wàn)輛,同年公共樁保有量為47.47萬(wàn)個(gè),車(chē)樁比創(chuàng)歷史新高,達(dá)16:1,缺口不斷增大,給充電樁行業(yè)留下了巨大的空間。

360截圖16251112669372.png

圖、2016-2022年歐洲新能源車(chē)樁比來(lái)源:IEA,信達(dá)證券

在此背景之下,疊加歐盟此前政策規(guī)定要在2035年全面禁售燃油車(chē),同時(shí)設(shè)定了2030年350萬(wàn)個(gè)新充電站的目標(biāo)。因此,從市場(chǎng)和政策兩個(gè)層面,都表現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)潛力。

美國(guó)充電樁基礎(chǔ)設(shè)施同樣滯后,甚至有過(guò)之而無(wú)不及。IEA數(shù)據(jù)顯示,2022年美國(guó)公共充電樁數(shù)量為12.8萬(wàn)個(gè),而新能源車(chē)保有量達(dá)296萬(wàn)輛,車(chē)樁比高達(dá)23:1。

360截圖16251112669372.png

圖、2016-2022年美國(guó)新能源車(chē)樁比來(lái)源:IEA,信達(dá)證券

相對(duì)而言,美國(guó)各州之間存在的差距較大,除加州在公共樁保有量方面占據(jù)一定領(lǐng)先地位,其他州有陸續(xù)出臺(tái)支持電動(dòng)車(chē)充電樁建設(shè)的政策,拜登曾在2022年9月宣布過(guò)9億元基礎(chǔ)設(shè)施法案資金,用于35個(gè)州新建新能源汽車(chē)充電站。

反觀國(guó)內(nèi),2022年我國(guó)車(chē)樁比已達(dá)2.5:1,公共車(chē)樁比也達(dá)到了7.1:1。相對(duì)海外市場(chǎng)來(lái)講,本土充電樁的競(jìng)爭(zhēng)也更為激烈,加上海外市場(chǎng)對(duì)于充電樁價(jià)格敏感度低,樁企售價(jià)和利潤(rùn)空間均更高,因此國(guó)內(nèi)企業(yè)有足夠的動(dòng)力出海“廝殺”。當(dāng)然,不同的地區(qū),其對(duì)充電樁的標(biāo)準(zhǔn)制定也有所不同,因此也存在著一定的進(jìn)入門(mén)檻,對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)具有更高的挑戰(zhàn)性。若能在海外市場(chǎng)持續(xù)占據(jù)一定市場(chǎng)份額,將從一定程度上體現(xiàn)我國(guó)樁企產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

直流充電樁成公共樁主要發(fā)展方向

看到這里,你或許會(huì)疑惑,為什么對(duì)于這些地區(qū)主要的車(chē)樁比數(shù)據(jù),筆者在橫向比較的時(shí)候主要采用了公共車(chē)樁比,而非強(qiáng)調(diào)總的車(chē)樁比數(shù)據(jù)。正常來(lái)說(shuō),電動(dòng)汽車(chē)的補(bǔ)能措施,除了換電以外,主流的還是依靠交流充電樁和直流充電樁兩種。

交流充電樁需要通過(guò)車(chē)載充電機(jī)(OBC)來(lái)實(shí)現(xiàn),受限于車(chē)內(nèi)空間小,而無(wú)法搭載及使用對(duì)散熱要求高的大功率充電設(shè)施,所以通過(guò)交流電樁充電補(bǔ)能的速度通常較慢;而直流充電樁則不同,由于直流快充樁擁有更大的空間,其整流器的功率也可以做得更大,在補(bǔ)電時(shí)將電網(wǎng)的交流電通過(guò)內(nèi)置整流器直接轉(zhuǎn)換成直流電,補(bǔ)給到動(dòng)力電池端,充電效率更高。

360截圖16251112669372.png

圖、交流充電樁與直流充電樁比較來(lái)源:iiMedia Research、信達(dá)證券

值得一提的是,直流充電樁由于功率更大,結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,核心部件包括AC/DC轉(zhuǎn)化器、APFC和整流器等模塊,其內(nèi)部接觸器、熔斷器、控制電路等使用量都會(huì)明顯增加,因此成本要比內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的交流充電樁高得多。

私人充電樁由于對(duì)時(shí)效性要求不高,通常都是采用交流充電樁。而直流充電樁則多用于對(duì)充電效率要求更高的場(chǎng)景,如公共樓宇、商場(chǎng)、公共停車(chē)場(chǎng)等。隨著快充的加速發(fā)展,直流充電樁將成為公共場(chǎng)合快充的主要發(fā)展方向,同時(shí)也代表著充電樁背后更高的附加價(jià)值——在半導(dǎo)體層面表現(xiàn)為更多的芯片、功率器件等等。

中游充電模塊行業(yè)格局

在直流充電樁的結(jié)構(gòu)中,充電模塊作為“心臟”充當(dāng)電能轉(zhuǎn)換的橋梁。其性能也將直接影響充電樁的整體性能,甚至是充電安全等相關(guān)問(wèn)題,成本占比達(dá)50%之多。再往上游看,就涉及到芯片、功率器件、PCB等電子元器件。

360截圖16251112669372.png

圖、2022年充電模塊市場(chǎng)格局

來(lái)源:充電樁管家,車(chē)樁新媒體,中信證券

其實(shí)充電模塊并不是近兩年才在國(guó)內(nèi)崛起,而是經(jīng)歷多年市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和價(jià)格戰(zhàn)后,行業(yè)產(chǎn)品價(jià)格大幅下降,充分內(nèi)卷后才形成今天的格局。價(jià)格從2016年單瓦1.2元降至2022年的0.13元每瓦。同時(shí),充電模塊的供應(yīng)商也從2015年底的近40家,到如今活躍在市場(chǎng)上的僅剩10來(lái)家,數(shù)量遠(yuǎn)少于充電樁制造和運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)的企業(yè)數(shù)量,頭部企業(yè)市占率較高,行業(yè)CR 5超過(guò)80%。

充電模塊單個(gè)產(chǎn)品內(nèi)有超過(guò)2500個(gè)元器件,其結(jié)構(gòu)之復(fù)雜,使得拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)在很大程度上影響產(chǎn)品的性能和效率。其次,集成化能力也代表著充電模塊產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。最后,散熱效率的表現(xiàn)也是充電模塊核心技術(shù)壁壘的一部分。這些都意味著充電模塊具有很高的行業(yè)技術(shù)壁壘。

360截圖16251112669372.png

圖、充電模塊工作原理圖來(lái)源:優(yōu)優(yōu)綠能招股書(shū)

從原理上講,當(dāng)充電模塊工作時(shí),交流電經(jīng)過(guò)電路整流后,變成直流電供給DC/DC變化電路。控制器則通過(guò)軟件算法來(lái)驅(qū)動(dòng)電路作用于半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān),從而控制充電模塊的輸出電壓和電流,從而對(duì)電池組進(jìn)行充電。在這過(guò)程中,關(guān)鍵的元器件包括功率器件、磁性元器件、電阻電容、芯片及PCB等。

隨著直流快充在公共樁中的應(yīng)用趨勢(shì)愈加明顯,充電模塊的功率也朝著更大的方向發(fā)展。單個(gè)充電模塊的功率從早期的3KW、7.5KW、15KW,到如今以20KW、30KW為主,并朝著40KW甚至更高功率級(jí)別繼續(xù)挺進(jìn)。

在這過(guò)程中,碳化硅功率器件的應(yīng)用可以幫助提升充電模塊的功率密度及使用壽命。相比過(guò)去硅基器件,碳化硅由于具有更低的導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗、更高的開(kāi)關(guān)頻率、耐高溫高壓等材料特性,碳化硅MOSFET正在高功率化及高壓平臺(tái)化的過(guò)程中逐步取代硅基器件,甚至包括IGBT的部分應(yīng)用場(chǎng)景。

另一方面,隨著功率的提升,散熱問(wèn)題也一直受到充電模塊企業(yè)廣泛的關(guān)注。獨(dú)立風(fēng)道散熱的設(shè)計(jì),通過(guò)優(yōu)化風(fēng)道使得散熱器與密閉箱體防水防塵,從而讓電子元器件免于粉塵污染和腐蝕,提高充電模塊的可靠性和使用壽命。

液冷散熱目前也是主要的發(fā)展方向之一。其全隔離防護(hù)的設(shè)計(jì)使得充電模塊具有更高的防護(hù)性,尤其是在惡劣環(huán)境下效果更加明顯。雖然成本更高,但效果更好,后期檢修維護(hù)的次數(shù)也會(huì)相應(yīng)降低,隨著技術(shù)的發(fā)展和成本的降低,未來(lái)有望成為充電模塊的主流散熱方式。

從充電樁產(chǎn)業(yè)鏈到BMIC

對(duì)于充電樁產(chǎn)業(yè)鏈而言,其實(shí)我們可以觀察到,無(wú)論是下游的充電整樁制造、設(shè)施運(yùn)營(yíng),還是中游的充電模塊,本土企業(yè)已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位,甚至有望出海搶占更多市場(chǎng)份額,產(chǎn)品具有一定競(jìng)爭(zhēng)力。但再往上游走,到技術(shù)含量更高的半導(dǎo)體芯片、功率器件層面,國(guó)際廠商則占據(jù)著主導(dǎo)地位,無(wú)論是功率半導(dǎo)體還是充電芯片。

360截圖16251112669372.png

圖、BMIC芯片分類(lèi)來(lái)源:財(cái)通證券

相比而言,電池管理芯片(BMIC)更具有產(chǎn)業(yè)的代表性,尤其是動(dòng)力電池領(lǐng)域。BMIC被稱(chēng)為“模擬芯片的皇冠”,但其實(shí)它是屬于數(shù)模混合芯片,既有數(shù)字端SOC/SOH算法等功能的高技術(shù)壁壘,又需要模擬端深厚積累的模擬電路設(shè)計(jì)。

在ADI 2021年收購(gòu)Maxim之后,它就和TI共同占據(jù)了全球BMIC市場(chǎng)六成的份額,使得市場(chǎng)呈現(xiàn)雙寡頭格局。根據(jù)GGII數(shù)據(jù),本土企業(yè)在2022上半年全球動(dòng)力電池裝機(jī)量中占比超過(guò)五成,同時(shí)BMIC市場(chǎng)又不足一成。雖說(shuō)巨大的份額差距、較高的行業(yè)關(guān)注度以及資本的紛紛入局,或有望加速?lài)?guó)產(chǎn)替代,但就當(dāng)前而言,并沒(méi)有看到太多突破的跡象。

在國(guó)內(nèi)上市及擬上市公司中,在動(dòng)力電池方向上的BMIC,筆者觀察到的相關(guān)突破寥寥無(wú)幾。鉅泉科技曾公告,預(yù)計(jì)2023年一季度首顆AFE芯片將流片;比亞迪半導(dǎo)體有動(dòng)力電池管理相關(guān)的MCU產(chǎn)品;琪埔維產(chǎn)品包括汽車(chē)級(jí)電池組監(jiān)控器和隔離器。而國(guó)際廠商們已經(jīng)朝著B(niǎo)MIC通訊無(wú)線化,功能復(fù)雜化、智能化,高壓化、高可靠性,以及電池全生命周期延伸等諸多方向進(jìn)一步發(fā)展。

寫(xiě)在最后

在深入研究充電樁產(chǎn)業(yè)鏈后,下游充電整樁制造及運(yùn)營(yíng)企業(yè)以及中游的充電模塊,本土企業(yè)的強(qiáng)勢(shì)發(fā)展意味著在新能源車(chē)快速發(fā)展的時(shí)代,能夠與國(guó)產(chǎn)整機(jī)廠商的發(fā)展相互協(xié)同。雖說(shuō)隨著充電樁產(chǎn)業(yè)鏈不斷向上游演進(jìn),到半導(dǎo)體芯片層面,甚至動(dòng)力電池的BMIC方面,本土企業(yè)的落后也并不讓人意外,但筆者還是希望能夠看到更多的本土企業(yè)技術(shù)的突破及產(chǎn)品的出擊,來(lái)逐步扭轉(zhuǎn)不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的本土、國(guó)際廠商地位的巨大反差。

圖片

THEEND

最新評(píng)論(評(píng)論僅代表用戶(hù)觀點(diǎn))

更多
暫無(wú)評(píng)論