2.3 技术发展

对国内高压快充产业的各个专利申请人的专利数量进行统计，排名前十的公司依次为：许继电气、沃尔核材、道通科技、特锐德、欣锐科技、得润电子、积成电子、银河电子、星云股份、双杰电气等。

图 上市公司专利数量

资料来源：资产信息网 千际投行

目前市场有多种快充方案。充电时间由电压和电流共同决定，对于充电桩而言：充电时间（h）=电池能量（kWh）/充电功率（kW）。因此，增大充电功率可以缩短充电时长，而充电功率由电压和电流共同决定：功率（kW）=电压（V）*电流（A）。所以想要缩短充电时间，有两种方法：大电流、高电压。

图 快充方案

资料来源：资产信息网 千际投行

大电流模式

目前推广程度低，特斯拉是代表。大电流充电过程中产生的热量大幅增加，对汽车的散热系统有更高的要求，且能量损失严重、转化效率低，且需要使用更粗的线束。此外，大电流模式仅在10%-20%SOC（荷电状态，指电池剩余可用电量占总容量的百分比，是电池管理系统中最为重要状态之一）进行最大功率充电，其他区间充电功率也有明显下降。

高电压模式

是车厂普遍采用的模式，除减少能耗、提高续航里程外，还有减少重量、节省空间等优点。高电压系统下，电流变小使得整个系统的功率损耗减小，提高效率。若电流不变，汽车的电机驱动效率则会提升，从而增加续航里程、降低电池成本。高电压模式的优点还包括降低高压线束重量，同功率情况下，电压等级的提高可减少高压线束上的电流，使得线束变细，从而降低线束重量、节省安装空间。

图：保时捷的800V高压线束截面积仅为400V一半，减重4千克

资料来源：资产信息网 千际投行 保时捷

由于大电流快充方式的劣势明显，目前高电压成为了快充主要趋势。高电压架构主要分为三类，纯800V高压快充成为主流。

（1）纯800V电压平台：电池包、电机以及充电接口均达到800V，车中只有800V和12V两种电压级别的器件，OBC、空调压缩机、DCDC以及PTC均重新适配以满足800V高电压平台。

纯800V电压平台，优势在于电机电控迭代升级，能量转换效率高；劣势在于电驱的功率芯片需要用SiC全面替代IGBT，零部件成本高。

（2）双400V电池组串并联组合：利用电池管理系统将电池组在串联、并联之间转换，在充电时，两个电池组可串联成800V平台高电压快充；在放电时，两个电池组并联成400V平台供汽车运行时使用，直接使用原有400V的高压部件。

（3）纯800V电压平台+额外DCDC：整车搭载一个800V电池组，在电池组和其他高压部件之间增加一个额外的DCDC将800V电压降至400V，车上其他高压部件仍采用400V电压平台。

图 高电压架构

资料来源：资产信息网 千际投行 GGII

但是高压快充的负面效应需要材料和器件升级。国外研究报告显示，当电池进行大功率充电时，会发生三类负面效应：

（1）热效应：高电压只是针对充电桩减小了电流，但对于单体电芯而言，电芯仍要承受电流增大带来的发热问题。在快充条件下，电池内外部的温度差超过10摄氏度，不均匀的热分布以及过高的温度将引发一系列问题：粘结剂解体、电解液分解、SEI钝化膜的损耗以及锂枝晶等。直接导致的危害有：电池循环寿命降低、热失控引发的安全问题。因此，热效应对电池材料体系以及BMS管控系统提出了更高的要求。

（2）锂析出效应：锂离子电池运作的本质就是锂离子在正负极之间的脱嵌运动，然而在高充电倍率下，嵌锂的过程是不均匀的，锂离子会因无法及时嵌入负极石墨层而选择在负极表面沉积，形成锂金属。当锂金属不断沉积，就会形成我们经常听到的锂枝晶。随着充电倍率的增加，负极表面沉积的锂枝晶数量越多。锂枝晶的危害：负极表面锂枝晶的持续生长，可能会刺破隔膜，造成电池内部短路从而导致热失控；锂枝晶在生长过程中会不断消耗活性锂离子，并不可逆转，导致电池容量降低，降低电池使用寿命。

（3）机械效应：在快充条件下，锂离子快速从正极脱出，并嵌入负极，这会造成电池内部极高的锂离子浓度，其结果是活性颗粒之间的应力错配。当应力累积到一定值时，会造成活性颗粒、导电剂、粘结剂以及集流体之间的缝隙增大，并造成活性颗粒的微裂纹增加。直接影响：活性颗粒之间缝隙的增加会显著增加电池的内阻；颗粒微裂纹会降低了电池的循环寿命。为减小或解决上述负面效应，高压快充需要材料体系升级和相应器件升级。

2.4 政策监管

高压快充行业的行政监管部门为国家电网和发改委。

随新能源车销量高速增长，公桩&私桩保有量均保持高增。2019年以来国内新能源车销量高速增长。截至2022年，纯电车销量已攀升至536.5万辆；为匹配充电需求，中国公共与私人充电桩同步高增，2022年保有量分别为180/341万台，2018-2022年保有量CAGR分别达56%/64%。因此，国家在政策层面极力推动高压快充技术的落地应用。

图 关于充电桩发展规划的相关政策

资料来源：资产信息网 千际投行 华金证券

此外各地方政府已明确出台充电桩建设补贴、充电运营补贴相关政策。可以发现政府财政补贴政策向供给侧倾斜，呈现出从“新能源汽车补贴”到“充电设施建设补贴”再逐渐转变为“充电设施建设补贴+充电设施运营补贴”。

充电枪充电桩发展助力高压快充行业。2022年各省份出台一系列政策推动新能源充电设施的建设，预计未来车桩比将逐步降低至2:1。