“以前想充電得跑50分鐘，現(xiàn)在最快10分鐘就到充電站了，手機APP上就能看，充一次電才20幾塊錢，而且一個小時就充滿了。”在山東省的縣級市——膠州市，跑滴滴客運的孫師傅興致勃勃地向記者展示手機APP內(nèi)顯示的附近充電站。負責膠州市充電樁安裝業(yè)務的青島安諾達電氣工程有限公司周志強表示：“去年年底之前，全膠州市只有不超過5家充電站，現(xiàn)在全市快充站數(shù)量已經(jīng)超過20家了。”
新能源汽車快充站早在2018年便在北京、上海、廣州等一線城市推廣開。今年以來，隨著新能源汽車在二三四城市的滲透率穩(wěn)步上升，新能源汽車快充樁在這些城市的布局量陡增。影響快充電樁充電效率的關鍵配件——充電模塊及其中的功率半導體器件，一時間也成為市場熱門產(chǎn)品。
快充充電樁市場下沉
“今年以來，找我們購買充電樁的大部分都是二線以下城市。”驢充充直流樁一部經(jīng)理鄭超說。去年年底前，二三四線城市的新能源汽車保有量低、市場小，多數(shù)新能源汽車車主選擇慢充充電槍在自家停車場充電。隨著國際油價上漲，新能源汽車在二三四線城市的滲透率迅速提高。
對于新能源汽車運營業(yè)態(tài)而言，比較理想的車樁比為2比1。截至2021年年底，一線城市的汽車保有量為407.4萬輛，車樁比約為2.2比1；二三四線城市新能源汽車保有量約為376.6萬輛，但充電樁僅有76.5萬臺，車樁比高達5比1。賽迪顧問智能裝備產(chǎn)業(yè)研究中心高級分析師姚垠國在接受《中國電子報》記者采訪時表示，至2025年，二三四線城市將增加448.5萬輛新能源汽車，未來仍有很大的發(fā)展空間。
“我們的客戶全國都有，最熱銷功率為120kW。”鄭超告訴記者，現(xiàn)階段快充已成為市場首選，“今年以來，快充樁每月的銷售量比去年同期上漲了約30%。”某不愿具名的業(yè)內(nèi)人士透露稱，特來電充電樁今年以來的銷售額相比去年同期漲幅超過100%。某熟悉充電樁行業(yè)的業(yè)內(nèi)人士表示，采用更高功率的充電樁正成為市場趨勢。
快充樁市場首先帶火的是充電樁內(nèi)的充電模塊。海智電新能源科技有限公司營銷總監(jiān)侯寬強告訴記者，影響充電樁功率大小的主要是充電樁內(nèi)的充電模塊。以額定功率20kW的充電模塊為例，一臺120kW的充電樁便需要6個模塊，180kW的需要9個，以此類推。充電模塊的價值量是一臺充電樁中成本最高的，約占整臺設備的70%。
根據(jù)工信部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，今年上半年，我國新能源汽車產(chǎn)銷量分別達到266.1萬輛和260萬輛，均同比增長1.2倍。權且根據(jù)車樁比3比1的保守估計，為消化這批新上路的新能源汽車，新增新能源汽車充電插口將超過86萬個，按照單車充電功率60kW計算，市場對20kW充電模塊的新增需求量將超過250萬個。
市場期待更強大功率器件
近幾年，新能源汽車基礎設施建設相關指導意見相繼出臺。8月25日，交通運輸部聯(lián)合多個部門發(fā)布《加快推進公路沿線充電基礎設施建設行動方案》（以下簡稱《行動方案》），提出將“對于農(nóng)村公路，將積極引導沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)優(yōu)先在交通樞紐、公共停車場等場所，配置公共充電基礎設施，強化公路沿線充電基礎服務”。姚垠國表示：“配合該《行動方案》，為滿足新能源汽車隨時充、隨時用的需求，充電樁市場還將繼續(xù)下沉。”
為滿足新能源汽車“隨時充”“隨時用”的需要，快充樁在新能源汽車充電樁中的比重還將繼續(xù)提升。“一個充電模塊中，功率半導體的價值量約占20%~30%。”充電模塊企業(yè)英飛源市場負責人付細泉表示。
充電模塊的主要作用是電壓的轉(zhuǎn)換，即將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，再在較寬的輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)恒定功率輸出。芯謀研究高級分析師張彬磊表示，為實現(xiàn)這一功能，每個充電模塊中都使用了多種類型的半導體器件，包括硅二極管、IGBT、MOSFET、電源管理芯片PMIC等。國際功率半導體大廠在快充充電樁領域仍占優(yōu)勢地位。英飛凌在用于快充充電樁的功率器件市場中市占率超過25%，安森美的市占率也在15%以上。具體到充電模塊中的其他元器件，其中硅二極管有70%為國產(chǎn)產(chǎn)品，中低壓MOSFET的國產(chǎn)產(chǎn)品在40%左右，但高壓MOSFET和IGBT僅有不足20%來自國產(chǎn)企業(yè)。
近期新能源汽車充電樁市場規(guī)模的擴大，為用于快充的功率器件提供了充足的發(fā)展空間，也為國產(chǎn)功率器件廠商提供了機會。張彬磊預估，未來5年新能源汽車充電樁的年增長率將維持在30%以上，與之相對應，功率半導體在充電樁領域的增長率將超過30%。張彬磊表示，當前，用于快充充電樁的功率器件國內(nèi)市場規(guī)模約為2億美元，到2026年，這一數(shù)字將達到4億美元左右。
從技術方向來看，為滿足充電樁更高的額定功率，提高功率半導體的耐高壓、耐強電流是其主要的發(fā)展方向。要提高充電樁的額定功率，有兩種方式，一是提高電壓，二是提高電流。侯寬強表示，2022年是超充元年，提供更高的充電電壓和更大的充電功率，是當前快充市場的重要發(fā)展方向。海智電預裝式10kV超充設備，最大充電電壓可達到1500V，充電功率可達900kW。
“對于功率器件來說，耐高壓和耐強電流是兩個挑戰(zhàn)。硅基IGBT的承壓能力比硅基MOSFET更強。但未來要耐受更高功率，將會使用耐壓力更強的碳化硅器件。”張彬磊表示，“碳化硅的耐壓能力更高，將成為新能源汽車充電樁功率器件的新選擇。”
賽迪顧問集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心一級咨詢專家池憲念同樣認為，功率半導體技術正在朝高開關頻率、耐高壓、耐強電流、高功率循環(huán)能力、強散熱性的方向發(fā)展。MOSFET具有更低的導通損耗和開關損耗、高可靠性、高功率密度，成為主流的充電樁功率器件應用產(chǎn)品，具體應用于充電樁的功率因數(shù)校正、直流-交流變換器以及輔助電源模塊等。
