1 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 超级快充时代来临，高 电 压平台加速渗透 高电压平台优势明显，行业趋势确立。 “充电慢”是目前新能源车行业的核心 痛点 之一 ， 而 高电压平台 整车 和超充桩是实现大功率快充的主要方案。近年来， 海内外车企和 科技巨头纷纷发布高电压平台量产车型和解决方案，行业趋势逐步 确立。高电压平台优势突出，不仅能显著提升充电效率，还有助于提升汽车动力 性能和续航里程。高电压平台车型量产条件基本成熟：从零部件看，车端和桩端 的高压零部件产业链逐步完善，其中车端主要零部件有望于 2021 年年底基本实 现量产；从充电桩看，大功率快充产品已成型，国家电网新招标的大功率充电桩 占比大幅提升， 2021 年第 1 次招标中的 160kW 充电桩占比接近 40%；从充电标 准看，新标准有望于 2021 年发布，直流充电功率最高有望达到 900kW。 龙头企业纷纷入场，超级快充时代到来。 行业主流企业如华为、比亚迪、吉利 等均 计划 于 2021-2022 年推出可实现 2C 快充的高电压纯电车型： 2021 年 4 月， 华为推出首个 AI 闪充全栈动力域高压平台解决方案，今年有望落地充电 15min 完成 30%-80%SOC 的 FC1 闪充方案， 2025 年落地 1000V、 600kW 的 FC3 闪充方 案，充电 5min 可实现 30%-80%SOC，续航约 500km，与 燃油车 加油时间 相差无 几 ； 2021 年 4 月，比亚迪发布 e 平台 3.0，该平台具备 800V 高压闪充技术， 最高 可实现充电 5min 续航 150km； 2021 年 4 月，吉利发布极氪 001，其搭载 800V 电 压平台，可实现充电 5min 续航 120km，并支持最高 360kW 超级快充。 随着高电 压平台车型的陆续推出 ，“充电焦虑”有望得到显著缓解，新能源汽车渗透率也 有望加速提升。 高压系统架构 变革 ， 功率器件 迎来新机遇 。 目前能够实现大功率快充的高压系 统架构共有三类， 2023 年前多数主机厂将采用高压电池组串并联模式； 2023 年 后，随着高压部件成本下降，全系高压架构将成为未来主流。此外，当前超级充 电桩尚未 普及，高电压平台车型须额外配臵升压器将 400V DC 转换为 800V DC 充入 800V 电池组。随着电压平台的提升，电动汽车对零部件的性能要求明显升 高，功率器件 有望迎来新机遇： SiC 功率器件凭借其耐高温、耐高压以及高频率 的性能优势， 有望 被广泛应用于 OBC、 DC/DC 和电机控制器等高压部件中。我 们预计 2025 年国内新能源汽车 SiC 功率器件的市场规模有望达到 60 亿元。 投资建议： 重点推荐在高电压平台布局较为领先的整车企业比亚迪、广汽集团 和长城汽车。 比亚迪： E 平台 3.0 优势显著，系列车型将于 2021Q3 陆续上市，有 望给公司带来显著销量增量； DM-i 车型销量有望持续向上；动力电池业务进展 迅速，未来有望加速放量 ，上调目标价至 290 元 /股 。 广汽集团： 广汽埃安新能 源车迎来强产品周期，有望实现价值重估；新平台、新产品，广汽传祺有望底部 反转 ， 6 个月目标价 19.13 元 /股 。 长城汽车： 布局快充电池，快充车型发布；随 着芯片影响减弱，众多重磅车型密集上市， 2021 年公司有望量价齐升 ，上调目标 价至 55 元 /股 。 风险提示：大功率充电桩普及不及预期；高压快充电池量产不及预期 ；新车型 推进力度不及预期 Table_Tit le 2021 年 06 月 30 日 汽车 Table_BaseI nfo 行业深度分析 证券研究报告 投资 评级 领先大市 -A 维持 评级 Table_Fir st St ock 首选股票 目标价 评级 002594 比亚迪 290.00 买入 -A 601238 广汽集团 19.13 买入 -A 601633 长城汽车 55.00 买入 -A Table_Char t 行业表现 资料来源： Wind资讯 % 1M 3M 12M 相对收益 0.00 -2.34 8.32 绝对收益 0.00 3.06 36.11 徐慧雄 分析师 SAC 执业证书编号： S1450520040002 相关报告 工信部发布 344 批公告，比亚迪电池 外供长城 2021-05-14 工信部公示 2020 年乘用车企业双积分， 混动化 与电动化有望提速 2021-04-12 上海收紧插混车牌照发放，显著利好纯 电车 2021-02-11 Model Y 国 产 引 发 的 十 大 猜 想 2021-01-03 补贴政策落地，利好新能源汽车高增长 2021-01-03 0% 8% 16% 24% 32% 40% 48% 56% 2020-06 2020-10 2021-02 汽车 沪深 300 行业深度分析 /汽车 2 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 内容目录 1. 高电压平台优势明显，行业趋势确立 . 5 1.1. 高电压平台趋势确立，国内外 OEM 跑步入场 . 5 1.2. 缓解 “充电焦虑 ”，提高效率，高电压平台优势明显 . 6 1.2.1. 提升充电效率，高电压平台势在必行 . 6 1.2.2. 优势凸显，助力提升整车动力性能、续航里程 . 6 1.3. 高电压零部件供应链逐渐成熟，快充桩布局已就位 . 7 1.3.1. 高压架构零部件产业链逐步完善 . 7 1.3.2. 大功率快充产品已成型，大功率充电桩占比大幅提升 . 8 1.3.3. ChaoJi 技术发布，为大功率快充时代到来奠定基础 . 9 2. 龙头企业纷纷入场，超级快充时代到来 . 10 2.1. 华为：推出首个 AI 闪充全栈动力域高压平台解决方案 . 10 2.2. 保时捷：首款搭载 800V 电压平台的纯电动量产车 . 12 2.3. 比亚迪： e 平台 3.0 具备 800V 高压闪充技术 . 13 2.4. 广汽集团：搭载 3C 快充电池车型将于年内量产 . 14 2.5. 吉利：正式发布极氪 001，支持 360kW 超级快充 . 14 2.6. 长城汽车： 4C 快充电池将于 2023 年量产 . 15 3. 高压系统架构变革，功率器件迎来新机遇 . 17 3.1. 高压系统架构：三类架构可实现大功率快充，全系高压架构将成主流 . 17 3.1.1. 三类高压系统架构可实现大功率快充 . 17 3.1.2. 保时捷 Taycan 搭载四个电压平台 . 18 3.1.3. 800V 电压平台须配备升压转换器 . 19 3.2. 功率器件： SiC 优势明显，高电压平台不可或缺 . 22 3.2.1. 功率器件在新能源车中具备重要作用，占车用半导体成本比重大 . 22 3.2.2. SiC 材料优势明显，器件性能显著优于 Si 器件 . 23 3.2.3. 2025 年中国新能源汽车 SiC 器件市场规模有望达 60 亿元 . 25 3.2.4. SiC 功率器件产业链较长，中国企业加速布局 . 26 4. 投资建议 . 28 4.1. 比亚迪 . 28 4.2. 广汽集团 . 29 4.3. 长城汽车 . 30 5. 风险提示 . 30 图表目录 图 1： 2020 年部分热销纯电动车型续航里程及充电倍率 . 5 图 2：部分搭载高电压平台车型量产 /规划时间 . 6 图 3：加油和充电用时明显接近 . 6 图 4：奥迪 PPE 平台与 e-tron 对比 . 7 图 5：车端高压部件逐步实现量 产 . 8 图 6：高压充电桩可提前完成布局 . 8 图 7： 2018 年国网第一次充电桩招标不同功率数量占比 . 9 图 8： 2021 年国网第一次充电桩招标不同功率数量占比 . 9 图 9：超级充电桩标准有望于 2021 年发布 . 10 图 10： AI 闪充动力域全栈高压解决方案 .11 行业深度分析 /汽车 3 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 11：华为前同后异高压四驱解决方案 .11 图 12： Taycan 充电速度与功率 . 12 图 13：保时捷 Taycan 电池包爆炸图 . 13 图 14：保时捷 Taycan 热管理示意图 . 13 图 15：比亚迪 e 平台 3.0 具备 800V 高压闪充技术 . 13 图 16：搭载 e 平台 3.0 的车型具有多重核心优势 . 13 图 17：电芯加入三维石墨烯添加剂 . 14 图 18：倍率充电测试满足 6C 充电要求 . 14 图 19：广汽 3C 快充电池系统 . 14 图 20：广汽 6C 超级快充电池系统 . 14 图 21：吉利 360kW 极充技术 . 15 图 22：极氪 001 搭载 800V 高压架构 . 15 图 23：第一代蜂速 2.2C 快充电池 . 16 图 24：第二代蜂速 4C 快充电池 . 16 图 25：第二代蜂速快充电池适用范围 . 16 图 26：正极前驱体定向生长精准控制技术 . 17 图 27：正极多梯度立体掺杂技术 . 17 图 28：正极柔性包覆技术 . 17 图 29：蜂速 4C 快充电池负极技术 . 17 图 30：纯 1000V 电压平台 . 18 图 31：两个 500V 电池组组合使用 . 18 图 32： 1000V 电池组搭配 DC/DC 转换器 . 18 图 33：保时捷 Taycan 高压架构 . 19 图 34：保时捷 Taycan 四个电 压平台 . 19 图 35：新能源汽车的电池、电机和高压 “电控 ” . 20 图 36：保时捷 Taycan 充电系统及充电电压 . 20 图 37：保时捷 Taycan 内部结构示意图 . 21 图 38： Taycan 直流车载充电机（ On-board DC charger） . 21 图 39： Taycan 交流车载充电机（ On-board AC charger） . 21 图 40： Taycan 升压单元（ Booster unit） . 21 图 41：现代 E-GMP 平台与其他品牌车型充电系统对比 . 22 图 42：功率半导体产品范围 . 22 图 43：功率器件在电动汽车中的使用 . 23 图 44： Si 基器件和 SiC 器件耐压程度对比 . 24 图 45： SiC 功率器件对 比 Si 功率器件优势 . 24 图 46： SiC 逆变器通过增加续航节省成本 . 26 图 47： 2021-2025 年国内高电压平台车型销量 . 26 图 48： 2021-2025 年国内新能源汽车 SiC 器件市场空间 . 26 图 49：碳化硅产业链各环节 . 27 图 50：碳化硅行业主要企业的产业链覆盖情 况 . 27 表 1：高压线束线径及对应电流 . 7 表 2：部分充电桩企业大功率快充产品 . 9 表 3：全球部分高电压平台车型梳理 . 10 表 4：华为 AI 闪充充电方案 .11 行业深度分析 /汽车 4 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 表 5：华为高压架构整车成本上升 500 / 资料来源：电车之家、易车、搜狐新闻、新浪新闻、有车一族、各公司官网，安信证券研究中心 2.1. 华为：推出首个 AI 闪充全栈动力域高压平台解决方案 2021年 4月，华为推出首个 AI闪充全栈动力域高压平台解决方案，计划于 2021年落地 750V、 200kW 的 FC1 闪充方案，充电 15min 可实现 30%-80%SOC； 2023 年落地 1000V、 400kW 行业深度分析 /汽车 11 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 的 FC2 闪充方案，充电 7.5min 可实现 30%-80%SOC； 2025 年落地 1000V、 600kW 的 FC3 闪充方案，充电 5min 可实现 30%-80%SOC。 表 4：华为 AI 闪充充电方案 时间 闪充方案 充电电压（ V） 充电功率（ kW） 快充时长 2021 FC1 750 200 15min/30%-80%SOC 2023 FC2 1000 400 7.5min/30%-80%SOC 2025 FC3 1000 600 5min/30%-80%SOC 资料来源： NE 时代，安信证券研究中心 该解决方案包括高压车载充电系统、高压异步电驱动系统、高压同步电驱动系统、高压电池 管理系统、直流快充模块、三电云和高压热管理系统。在驱动系统上，华为提供了业界首个 前异后同的高压四驱解决方案。该方案可实现零百加速 3.5s， NEDC 效率提升 3.5%，在相 同电池容量下，续航里程提升 5%。目前，搭载该款 AI 闪充高压解决方案的北汽极狐阿尔法 S HI 版本有望于第四季度开始小批量交付。 图 10： AI 闪充动力域全栈高压解决方案 图 11：华为前同后异高压四驱解决方案 资料来源：焉知自动驾驶，安信证券研究中心 资料来源：焉知自动驾驶，安信证券研究中心 从成本上看，相较于普通充电，华为高压架构下的热管理、电驱动和电源以及线缆辅料的成 本均持平，只有电池系统的成本上升 5%，而整车成本上升 2%，整车电池包减配是降本路 径之一。此外，在超充桩布局平衡后，整车成本可继续下降。 表 5：华为高压架构整车成本上升 2% 部件 高压快充 电池系统 上升 5% 热管理 持平 电驱动 &电源 持平 线缆材料 持平 整车 上升 500A，完成 0%-80%SOC 仅需 8min。 图 19：广汽 3C 快充电池系统 图 20：广汽 6C 超级快充电池系统 资料来源：腾讯网，安信证券研究中心 资料来源：腾讯网，安信证券研究中心 2.5. 吉利：正式发布极氪 001，支持 360kW 超级快充 2021 年，吉利正式发布基于浩瀚 SEA 架构的极氪 001，该车型共有超长续航单电机 WE 版、 长续航双电机 WE 版和超长续航双电机 YOU 版三个版本，价格在 28.1-36 万之间，长续航 版和超长续航版的电池包容量分别为 86 和 100kWh，续航里程最高可达 712km，零百加速 可达 3.8s。搭载 800V 高电压平台的极氪 001 可实现充电 5min 续航 120km，且支持最高 360kW 超级快充。 行业深度分析 /汽车 15 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 表 7：极氪 001 性能参数 超长续航单电机 WE 版 长续航双电机 WE 版 超长续航双电机 YOU版 价格（万元） 28.1 28.1 36 极芯电池包（ kWh） 100 86 100 NEDC 综合工况续航里程（ km） 712 526 606 零百加速（ s） 6.9 3.8 3.8 电机最大峰值功率（ kW） 200 400 400 电机最大峰值扭矩（ N m） 384 768 768 资料来源：极氪官网、汽车之家，安信证券研究中心 图 21：吉利 360kW 极充技术 图 22：极氪 001 搭载 800V 高压架构 资料来源：新能源线束 Linker，安信证券研究中心 资料来源：新能源线束 Linker，安信证券研究中心 此外，极氪还布局充电站和充电桩的建设。 2021 年，极氪有望建成 290 座充电站和 2800 个充电桩。 2023 年底，极氪充电站累计建设数量有望达到 2200 座，充电桩累计建设数量将 达到 20000 个。极氪充电地图不仅囊括自建桩，还将接入第三方公共充电网络。未来随着充 电版图的扩张，极氪将实现用户在途和在家的补能全场景覆盖。 2.6. 长城汽车： 4C 快充电池将于 2023 年量产 蜂巢能源推出全新快充技术和对应电芯 2021 年 4 月，长城旗下的蜂巢能源携旗下全 系列电池产品亮相，并推出全新的快充技术和 对应电芯。其中，第一代 2.2C 蜂速快充电池的电芯容量为 158Ah，能量密度 250Wh/kg， 充电 16min 可实现 20-80%SOC， 2021Q4 有望量产；第二代 4C 快充电池充电 10min 可实 现 20%-80%SOC，电池功率 2400W，电池容量 165Ah，能量密度 260Wh/kg，快充循 环 1500 次，有望于 2023Q2 量产。该产品装车电池电量可超过 100kWh，可满足 450kW+ 的四驱高功率放电，支持 350kW 以上的充电桩和 800V 的高压电气架构性能车。 行业深度分析 /汽车 16 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 23：第一代蜂速 2.2C 快充电池 资料来源： 搜狐新闻， 安信证券研究中心 图 24：第二代蜂速 4C 快充电池 图 25：第二代蜂速快充电池适用范围 资料来源：搜狐新闻，安信证券研究中心 资料来源：搜狐新闻，安信证券研究中心 快充电池正极方面采用三项技术： （ 1） 采用前驱体定向生长精准控制技术，通过控制前驱体合成参数，一次粒径放射状生长， 打造离子迁移“高速公路”，提高离子传导，降低阻抗 10以上； （ 2） 多梯度立体掺杂技术，体相掺杂及表面掺杂多元素协同作用，稳定高镍材料晶格结构， 同时降低界面氧化性，循环提升 20，产气降低 30； （ 3） 柔性包覆技术，基于大数据分析及仿真计算，筛选适配高镍材料体积变化大的柔性包 覆材料，抑制循环颗粒粉化，产气降低 20。 电池负极应用了四项先进技术： （ 1） 原料种类及选择技术：选取各项同性，不同结构、不同类型的原材 料进行组合，使其 极片 OI 值由 12 降低为 7，动力学性能得到提升； （ 2） 原料破碎整形技术：采用小骨料粒径组成二次颗粒，并复配一次颗粒，实现合理的粒 径搭配，降低其副反应，循环性能和存储性能提升 5-10%； （ 3） 表面改性技术：采用液相包覆技术石墨表面包覆无定形碳，降低阻抗，提升锂离子的 通道，使其阻抗降低 20%； （ 4） 造粒技术：精确控制粒径间的形貌、取向等造粒技术，使得满电膨胀率降低 3-5%。 行业深度分析 /汽车 17 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 26：正极前驱体定向生长精准控制技术 图 27：正极多梯度立体掺杂技术 资料来源：搜狐新闻，安信证券研究中心 资料来源：搜狐新闻，安信证券研究中心 图 28：正极柔性包覆技术 图 29：蜂速 4C 快充电池负极技术 资料来源：搜狐新闻，安信证券研究中心 资料来源：搜狐新闻，安信证券研究中心 电解液方面，通过采用含硫添加剂 /锂盐添加剂等低阻抗添加剂体系，降低正负极界面成膜阻 抗，同时较高的锂盐浓度，保证了电解液较高的电导率；隔膜方面，采用高孔隙陶瓷膜，提 升隔膜导离子能力同时可兼顾耐热性，达到快充及安全的平衡；极片方面，极片制备上通过 采用多层涂覆工艺，实现高能和快充两大优点；结构件方面，为了在满足 600A 大电流过流 能力的条件下，尽可能地减轻电池重量。蜂巢通过使用 COMSOL 软件仿真了结构件的过流 能力和温度分布，优化设计后快充过程中结构件的温度小于 60。 3. 高压系统架构 变革 ， 功率器件 迎来新机遇 核心 观点： 目前， 能 够 实现大功率快充的高压系统 架构共有三类 ， 2023 年前多数主机厂将 采用高压电池组串并联模式； 2023 年后，随着高压部件成本下降，全系高压架构将成为未 来主流。此外，当前超级充电桩尚未普及，高电压平台 车型须额外配臵升压器将 400V DC 转换为 800V DC 充入 800V 电池组。 随着 电压平台的提升，电动汽车对零部件的性能要求明 显升高， 功率器件变化 显著。 SiC 功率 器件 凭借 其耐高温、耐高压 以及 高频 率 的性能优势， 将被广泛应用于 OBC、 DC/DC 和电机控制器等高压部件中。 我们预计 2025 年国内新能源 汽车 SiC 功率器件 的 市场规模 有望 达到 60 亿 元。 3.1. 高压系统架构： 三类架构 可实现大功率快充，全系高压架构将成主流 3.1.1. 三类 高压系统 架构可实现大功率快充 根据 Enabling Fast Charging： A Technology Gap Assessment ，目前预计能实现大功率 行业深度分析 /汽车 18 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 快充的高压系统架构共有三类： （ 1） 电池包、电机以及充电接口均达到 1000V，车中只有 1000V 和 12V 两种电压级别的 器件， OBC、空调压缩机、 DC/DC 以及 PTC 均重新适配以满足 1000V 高电压平台。 该架构不仅对电池系统安全要求很高，而且需要车上主要高压部件的功率器件全部由 Si 基 IGBT 替换成 SiC MOSFET，短期成本较高； （ 2） 采用两个 500V 的电池组，通过高压配电盒的设计进行组合使用。大功率快充时，两 个电池组可串联成 1000V 平台；在汽车运行时，两个电池组并联成 500V 平台，以 适应 500V 的高压部件，该方案的优势在于不需要 OBC、空调压缩机、 DC/DC 以及 PTC 等部件在短时间内重新适配，成本相对较低。但由于 两个电池 组 可能有不同的 阻抗和温度条件， 从而 导致充电状态不平衡 ，因此该 架构需要 较为 复 杂的电池管理 系 统 和电子技术将电池 组在串联、并联之间转换； 图 30： 纯 1000V 电压平台 图 31： 两个 500V 电池组组合使用 资料来源： Enabling Fast Charging： A Technology Gap Assessment ， 安信证券研究中心 资料来源： Enabling Fast Charging： A Technology Gap Assessment ， 安信证券研究中心 （ 3） 整车搭载一个 1000V 电池组，在电池组和其他高压部件之间增加一个额外的 DC/DC 将 1000V 电压降至 400V，车上其他高压部件均采用 400V 电压平台。 图 32： 1000V 电池组搭配 DC/DC 转换器 资料来源： Enabling Fast Charging： A Technology Gap Assessment，安信证券研究中心 3.1.2. 保时捷 Taycan 搭载四个电压平台 保时捷 Taycan 所使用的高压架构类似于上述第一 类 ，不同的是 Taycan 搭载了 800V、 400V、 48V、 12V 共四个电压平台，并且配备多个 DC/DC 转换器将 800V 电压转换成其余电压，以 及在前翼子板上两边配备一个标准直流快充接口（驾驶侧）和一个交流慢充接口（副驾驶侧）， 交流慢充接口通过车载充电机将交流电转换至 800V 直流电充入动力电池。 行业深度分析 /汽车 19 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 33：保时捷 Taycan 高压架构 资料来源：汽车之家，安信证券研究中心 Taycan 的四个电压平台各有用途 ： （ 1） Taycan 通过 800V 电压平台实现了最高 270kW 的充电功率，同时也实现了最高配 Turbo S 560kW 的整车电机输出功率，放电倍率达到 6C； （ 2） 400V电压平台和充电接口的存在主要是为了解决目前高压大功率充电桩还未普及 的 问题 。 其次，由于暂时没有供应商给保时捷提供 800V 的电空调压缩机，只能配备 DC/DC 将 800V DC 降至 400V DC 以供空调压缩机使用； （ 3） 48V 电压平台是专门为 PDCC 动态底盘控制而设计，为使得车辆底盘操控可变而设 计的一整套包括可调阻尼、空气弹簧、主动稳定杆在 内的系统； （ 4） 12V 电压平台主要是用在车身电子、娱乐设备、控制器等零件，为此配备磷酸铁锂 电池。 图 34： 保时捷 Taycan 四个 电压平台 资料来源： 绿芯之友、汽车电子设计， 安信证券研究中心 保时捷 Taycan 的高压架构对于当前高电压平台车型具有借鉴意义，当前配套 800V 电压平 台车型的基础设施尚未完全普及，短期量产的高电压平台车型通常会选择搭配多个电压平台 以匹配现有充电设施。此外，我们预计在 2023 年前大部分主机厂 将采用上述第二类架构； 2023 年后 ， 随着高压部件成本下降， 第一类 架构将成为未来主流 。 3.1.3. 800V 电压平台须配备升压转换器 在 400V 电压平台上，交流电依据电池管理系统（ BMS）提供的数据，经车载充电机（ On-Board 行业深度分析 /汽车 20 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 Charger）转化为可供动力电池使用的直流电，对新能源汽车的动力电池进行充电；直流电 则通过直流充电口直接向电池组充电。而在 800V 电压平台上，为兼容现有的 400V 直流快 充桩，电动汽车须额外配备升压转换器将 400V 直流电升压至 800V 充入动力电池。当 800V 充电桩大规模普及，该升压转换器将被取消。 图 35： 新能源汽车 的电池、电机和高压“电控” 资料来源： 欣锐科技官网， 安信证券研究中心 从保时捷 Taycan 来看， 800V DC 经过 PDU（高压配电盒）直接充入动力电池组，充电功率 为 270kW； 400V DC 充电电源需通过内臵升压单元（ Booster unit）的直流充电机（ On-board DC charger）转换为 800V DC 用于电池组 ，最大充电功率为 150kW；而 240V AC 则通过 交流充电机（ On-board AC charger） 转换为动力电池可以使用的直流电，对汽车动力电池 进行慢速充电 ，充电功率可达 11kW。 图 36：保时捷 Taycan 充电系统及充电电压 资料来源： TaycanForum， 安信证券研究中心 行业深度分析 /汽车 21 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 37： 保时捷 Taycan 内部结构示意图 资料来源： Caradvice， 安信证券研究中心 图 38： Taycan 直流 车载 充电机（ On-board DC charger） 图 39： Taycan 交流 车载 充电机（ On-board AC charger） 资料来源： 保时捷官网， 安信证券研究中心 资料来源： 保时捷官网， 安信证券研究中心 图 40： Taycan 升压单元（ Booster unit） 资料来源： preh， 安信证券研究中心 从现代 E-GMP 平台来看，据现代集团，不同于 其他 品牌车型需要单独安装一个 内臵升压器 行业深度分析 /汽车 22 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 的车载充电 机将 400V DC 转换为 800V DC 供汽车电池组使用， 消费者需 额外付费 ， 且 车辆 将增 重 约 20kg。 E-GMP 平台 的多 重 充电系统 （ Multi-Charging System）则 先 经过 特殊的整 合式电动马达 /升压器 （ Motor/Inverter） 将 400V DC 升压为 800V DC，再对高压电池 组进行 充电 ，其优势是 能降低成本与重量。 图 41： 现代 E-GMP 平台与其他品牌车型充电系统对比 资料来源： 现代集团官网， 安信证券研究中心 3.2. 功率器件： SiC 优势明显，高电压平台不可或缺 3.2.1. 功率器件在新能源车中具备重要作用，占车用半导体成本比重大 功率半导体具有改变 电压和频率、直流交流转换等 的作用 功率半导体是电子装臵中电能转换与电路控制的核心，主要作用包括改变电子装臵中电压和 频率、直流交流转换等。功率半导体可分为功率分立器件和功率 IC，其中功率分立器件分为 不可控制器件二极管、半控制器件晶闸管和全控制器件 IGBT/MOSFET/BJT。 图 42： 功率半导体产品范围 资料来源： 华润微首次公开发行股票并在科创板上市招股说明书 ， 安信证券研究中心 行业深度分析 /汽车 23 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 以 IGBT 和 MOSFET 为主的全控制器件是带有控制端的三端器件，其控制端不仅可控制开 通，也能控制关断。 IGBT 和 MOSFET 的具体作用如下： （ 1） MOSFET（ 金属氧化物半导体场效应管 ） 具有 高频 、 输入阻抗高、 驱动简单、 控制 功率小 等特点 。在汽车电子领域， MOSFET 在电动 发动机 辅助驱动、电动助力转向 及电制动等动力控制系统，以及电池管理系统等功率变换模块领域均发挥重要作用。 （ 2） IGBT（ 绝缘栅双极晶体管 ） 是由双极型三极管 BJT 和 MOSFET 组成的复合全控型 电压驱动式功率器件。 IGBT 不仅具有上述 MOSFET 的特点，还具有 BJT 导通电压 低、通态电流大、损耗小的优点。 IGBT 稳定性稍弱于 MOSFET，但具有更高的耐压 性 ，在高压环境下传导损耗较小。 IGBT 的开关特性可以实现 DC 和 AC 之间的转化 或者改变电流的频率，有逆变和变频的作用 。 功率器件在新能源车中用途广泛， 新能源车单车 成本 约 为 265 美元。 在新能源汽车高压部件 中， MOSFET、 IGBT 等功率器件主要应用于电机驱动、 OBC、 DC/DC 变换、电空调驱动等， 其中用量最大的是电机驱动。据 CASA Research，平均一辆传统燃油车使用的半导体器件 价值为 355 美元，而新能源汽车使用的半导体器件价值为 695 美元，增加近一倍，其中功率 器件增加最为显著，由 17 美元增加至 265 美元，增加近 15 倍。 图 43：功率器件在电动汽车中的使用 资料来源： NE 时代 ， 安信证券研究中心 3.2.2. SiC 材料优势明显，器件性能显著优于 Si 器件 SiC 器件具备 高频、 耐高温、耐高压的性能 优势 在工作过程中，电机控制器会在直流母线电压基础上产生电压浮动。因此 ， 在 450V 直流母 线电压下， IGBT 模块承受的最大电压应在 650V 左右，若直流母线电压提升到 800V 以上， 对应的功率器件耐压水平则需提高至 1200V 左右。目前主流 Si 基 IGBT 在 800V 高电压平 台上存在着损耗高、效率低的缺点 。 行业深度分析 /汽车 24 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 44： Si 基器件和 SiC 器件耐压程度对比 资料来源： ROHM， 安信证券研究中心 SiC 功率器件 不仅在耐压和损耗水平上都能满足 800V 电压平台的需求，还具备进一步拓展 至 1200V 电压平台的潜力 ， SiC MOSFET 功率半导体 正 被逐步运用到高电压平台上 。 总体 上， 对比硅基器件， SiC 功率器件主要有三大优势： （ 1） 耐高温、高压： SiC 功率器件的工作温度理论上可达 600以上，是同等 Si 基器件 的 4 倍，耐压能力是同等 Si 基器件的 10 倍，可承受更加极端的工作环境； （ 2） 器件小型化和轻量化： SiC 器件拥有更高的热导率和功率密度，能够简化散热系统， 从而实现器件的小型化和轻量化 ， SiC 器件体积可减小 至 IGBT 整机的 1/3-1/5，重 量可减小 至 40-60%； （ 3） 低损耗、高频率： SiC 器件的工作频率可达 Si 基器件的 10 倍，且效率不随工作频率 的升高而降低，可降低近 50%的能量损耗 ， 同时因频率的提升减少了电感、变压器 等外围组件体积， 从而 降低了组成系统后的体积及其他组件成本 。 图 45： SiC功率器件对比 Si 功率器件优势 资料来源： 电子发烧友网， 安信证券研究中心 具体从新能源汽车上看， SiC 功率器件凭借其优势在电机驱动、 OBC、 充电桩和 DC/DC 中 发挥着重要的作用 ： （ 1） 电机驱动： SiC 功率器件可提升控制器效率、功率密度以及开关频率，通过降低开关 行业深度分析 /汽车 25 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 损耗和简化电路的热处理系统来降低成本、重量、大小及功率逆变器的复杂性； （ 2） OBC 和充电桩： SiC 功率器件可提高电池充电器的工作频率，实现充电系统的高效 化、小型化，并提升充电系统的可靠性。充电模块的工作环境具有高频、高压和高温 的特点，与 Si 基器件相比， SiC 器件更适于此类工作环境； （ 3） DC/DC： SiC 功率器件可缩小电路的尺寸，降低重量，减少无源器件的成本，在满 足冷却系统的需求的同时大大降低整个系统的重量和体积。 3.2.3. 2025 年 中国 新能源汽车 SiC 器件 市场 规模有望达 60 亿元 零部件及整车企业纷纷布局 SiC 器件 2018 年， 特斯拉 Model 3 成为全球首个将 SiC MOSFET 器件应用于主驱动逆变器的车型 ； 2019 年，华 为旗下哈勃投资入股第三代半导体材料碳化硅制造商山东天岳 ； 2020 年，意法 半导体 推出从 SiC 功率器件到逆变器系统的完整解决方案 ； 2020 年，比亚迪汉 EV 搭载其 自 主研发、制造的 SiC MOSFET，使其零百 加速达 3.9s。 2021 年 4 月，比亚迪 e 平台 3.0 将 搭载 全新一代 SiC 电控系统，功率密度提升 30%，最高效率 99.7%。据比亚迪官网， 预计 到 2023 年，比亚迪将在旗下的电动车中，实现 SiC 基车用功率半导体对硅基 IGBT 的全面 替代。 表 8：整车厂及零部件厂商 SiC 布局 年份 企业 事件 2014 丰田、电装 正式发布基于 SiC 器件的零部件 应用于新能源汽车的功率控制单元（ PCU） 2017 比亚迪 比亚迪半导体团队自主研发出适合于新能源汽车使用的两款碳化硅功率 MOS 器件 BF930N120SNU（ 1200V/30A）和 BF960N120SNU（ 1200V/60A），并同步研制 开发 1200V/200A 和 1200V/400A 全 SiC MOS 模块 2018 特斯拉 特斯拉 Model3 成为全球首个将 SiC MOSFET 器件应用于主驱动逆变器的车型 2019 德尔福 德尔福于法兰克福车展推出 800V 碳化硅逆变器 2019 采埃孚 采埃孚首次采用 SiC 技术的电驱动系统已经用于法国 Venturi 的电动赛车 2019 华为 华为旗下哈勃投资入股 10%第三代半导体材料碳化硅（ SiC）的制造商山东天岳 2020 意法半导体 推出从 SIC 功率器件到逆变器系统的完整解决方案 2020 比亚迪 比亚迪自主研发、制造的 SiC MOSFET 搭载在汉 EV 四驱高性能版上，功率密度提升一倍 ，百公里加速度 达 3.9s 资料来源：搜狐汽车研究室，安信证券研究中心 SiC 价格逐年 下降 ，性价比拐点有望于 2022-2023 年到来 从 SiC 模块价格上看，据 CASA Research， 2019 年 1200V 的 SiC 器件为 Si 基器件的 5-6 倍。 随着产能扩张摊薄固定成本、技术进步提高良率、拉速及有效长度，预计其成本将继续 快速下降 ，其性价比拐点有望在 2022-2023 年到来 ；从高压部件成本上看， SiC 可以提高 3%-5%的逆变器效率，开关损耗可降低 80%，并降低电池容量、尺寸及成本，而由于 SiC 的热性能，制造商还可以降低冷却动力总成部件的成本，对电动汽车的重量和成本产生积极 的影 响。据科锐（ Cree）预测，电动汽车上的 SiC 逆变器能通过增加 5%-10