一、提升电动车补能效率：换电及大功率充电
换电及大功率充电有望提升电动车补能效率。2020年新能源汽车占汽车销售总量5.4%，2021年占比13.4%，2022年1-6月占比21.56%。新能源汽车步入快速发展阶段。截至2021年年底中国新能源汽车保有量784万辆（公安部数据），充电桩保有量达到261.7万台（中国电动汽车充电基础设施促进联盟EVCIPA数据），车桩比3:1。根据EVCIPA发布的2021中国电动汽车用户充电行为白皮书统计，由于目前充电桩一桩难求，等待时间长且难以预测，并且快充桩暂时无法实现充电全过程的高功率覆盖，实际中充50%电的时间往往远大于半小时，影响用户补能效率。解决方法除了增设充电桩外，还需提升补能速度。我们认为换电和大功率充电是两种有效解决路径，新能源汽车厂家为提升用户使用体验，纷纷布局公共换电及大功率充电设施。
（一）新能源汽车与充电桩的比例为3:1
新能源汽车市场高速发展。2021年中国新能源汽车销售352.1万辆，同比+157.57%，2022年1-6月新能源汽车销售260万辆，同比+115.6%。新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）指
出要深入实施发展新能源汽车国家战略，以融合创新为重点，突破关键核心技术，推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展，加快建设汽车强国。2022年3月国家发改委、国家能源局印发的“十四五”现代能源体系规划中提到，至2025年，新能源汽车销量占比达到20%左右。2020年新能源汽车占汽车销售总量的5.4%，2021年占比13.4%，2022年1-6月占比21.56%。新能源汽车步入快速发展阶段。
充电补能面临一桩难求的困局。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟 （EVCIPA）数据，截至2021年底全国充电桩保有量达到261.7万台，同比增长50%以上。其中公共充电桩114.7万台，同比+42%，私人充电桩47万台，同比+68%，充电站建设快速推进。根据公安部数据，截至2021年年底中国新能源汽车保有量784万辆，而充电桩保有量仅为261.7万台，车桩比约3:1，距离车桩比1:1仍然有不小差距。国家发改委、国家能源局在关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见中指出充电基础设施体系要“适度超前、布局均衡、智能高效”，到“十四五”末，能够满足超2000万辆电动汽车充电需求。EVCIPA预测，2022年将新增190万台车随车配建充电桩，随车配建充电桩保有量达到337万台，新增公共充电桩54.3万台。
（二）核心痛点在于补能慢：充电50%时间远大于半小时
充电慢是补能核心痛点。目前的充电方式主要有交流慢充和直流快充。交流慢充充电设备内不配备功率转换器，充电时间在6-8小时左右。慢充虽然一定程度降低电池损耗，但是超长的充电时间与营运车和商用车的重时间特性相矛盾，因此多用于私家充电桩场景。目前多数的公共充电桩已采用快充模式，直流充电桩内置功率转换模块。根据EVCIPA发布的2021中国电动汽车用户充电行为白皮书统计，快充桩是99.3%的用户首选，超87%用户倾向选择120kW及以上大功率充电桩。但是由于目前充电桩一桩难求，等待时间长且难以预测，并且快充桩无法实现充电全过程的高功率覆盖，实际中充50%电的时间往往远大于半小时。而正常情况下，一辆汽油车的补能时间约为5分钟，对比之下，用户补能效率有所影响。解决方法除了增设充电桩外，充电速度也需要得到质的提升。目前针对充电慢有两种解决路径： 换电和大功率充电。
二、实现大功率充电：大电流和高电压
（一）大电流超充面临散热挑战，高电压需车端桩端略有改动
充电桩P（充电功率）=I（电流）×U（电压），要减少充电时间，提升充电功率，只需保障电压和电流其中一项不变，增加另一项即可。由此实现大功率超充有两种路线：大电流和高
电压。在衡量电池充电快慢时，常使用充电倍率（C）表示，指电池在规定时间充电至其额定容量时所需要的电流值，数值上等于额定容量的倍数，即充电倍率（C）=充电电流/电池额定容量。例如3C代表在给定电流强度下，1小时充电300%，即20分钟充电100%。电池的负荷则使用SOC衡量，数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1时表示电池完全充满。大电流超充面临散热挑战。特斯拉、极氪等采用的都是400V+大电流模式实现超充，即保持电压不变，通过增加电流提升充电效率。在此模式下，电流提升1倍，散热增加4倍，大电流使得电路部件容易产生较高热损失，为热管理系统带来较大负担。特斯拉V3使用水冷散热，极氪极充桩则装备全系统液冷散热技术。大电流高功率充电并不能实现充电过程全覆盖。根据42号车库测试的特斯拉V3结果，其仅能在10%~30%左右的SOC情况下实现200kW以上的充电功率，超过30%后直线下滑。最快的汽车
高电压的实现相较大电流更为容易。800V平台系统保持电流不变，电压加倍，实现两倍能量输入车辆，充电速度更快。相较于大电流，高电压架构电流更少，电缆和电线可以做得更小更轻；同时，高电压模式下热量损失更少，也不需要复杂的热管理系统为电池提供最佳温度，性能和续航里程都将改善。在车端若按照高压架构平台，电动车的电池包、电驱动、空调等均需重新适配；桩端的改造只需把原本低压的部分换成耐高压模块，整体改动较少，成
本相对可控。总体来看，电动车800V平台是目前车企实现超充的主流选择。
（二）特斯拉 V4峰值电流近900A、极氪001峰值电流550A+
1、特斯拉
特斯拉是大电流超充模式的代表企业。特斯拉于2012年开始布局超充，最早高压供应链尚不完善，特斯拉选择大电流直流实现超充。据特斯拉中国充电团队官微，特斯拉于2021年在国内推出大电流超级充电桩V3，充电15分钟最高实现250km续航。V3采用液冷技术，相比V2对线缆部件进行了针对性升级，全新的电子元器件可实现多车型同时充电且不分流。相比来看，充电区间20%~80%，V3、V2所需时间分别为22分钟、32分钟，V3提速明显。同时，特斯拉推出在途电池预热功能，在用户使用车载导航至超级充电站时，其车辆会智能提前加热电池，以确保在到达充电站时车辆电池温度达到最适合充电范围，进一步缩短平均充电时间。从第一代超级充电桩V1至第三代超级充电桩V3，峰值电流增至600A+，最大功率从90kW提升至250kW，充电效率保持行业前列。
特斯拉V4或将推出。ElonMusk曾在2021年6月透露，充电桩输出功率目标是350kW，如果V
4可以通过大电流路径实现最高功率350kW，那么在400V电压下，峰值电流将接近900A，未来特斯拉或将推出更高性能的充电桩。
2、极氪
极氪2021年推出的极氪001采用400V电压架构，搭载具有液冷温控管理系统的 “极芯”电池包，最高能实现2.2C的高充电倍率，峰值充电功率220kW以上，峰值电流550A+。极氪在Z-Talk补能专题活动中透露，2021年9月极氪能源第一批自建充电站在杭州落成，截至2022年7月31日，充电网络累计已覆盖全国64城396站（不含专用场站），包括极充站、超充站、轻充站三种不同功率满足用户不同场景需求的充电站。其中，极充站配备的240-360kW超大功率极充桩：采用全系统液冷技术，电流输出比同规格液冷线增大30%；抢线更轻，用户操作更加方便，极充桩液冷线设计相比普通国标线使用重量减少35%；支持即插即充和无感支付。在极充站内补能，极氪001可实现30分钟SOC从10%到80%，其中超长续航单电机WE版车型可实现充电5分钟，NEDC续航增加120km。超充站配备单60-120kW超充桩，可柔性分配功率并适配多种车型。
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