新能源汽车充电模块产业发展机遇趋势

1. 充电模块行业发展概况

充电模块是新能源汽车直流充电桩的核心部件。随着新能源汽车在中国的普及率和保有量不断提高，对充电桩的需求也日益增长。新能源汽车充电分为交流慢充和直流快充。直流快充具有电压高、功率大、充电速度快的特点。随着市场对充电效率的追求，直流快充桩和充电模块的市场规模也在不断扩大。

2.电动汽车充电模块行业的技术水平和特点

目前新能源汽车充电桩电动汽车充电器模块行业具有单模块高功率、高频、小型化、高转换效率、宽电压范围等技术特点。

就单模块功率而言，新能源充电桩充电模块行业经历了2014年7.5kW、2015年恒流20A和15kW、2016年恒功率25A和15kW的主流产品发展阶段。目前主流应用的充电模块功率为20kW和30kW。单模块解决方案以及向40kW新能源充电桩供电单模块解决方案的转换也正在发展中。大功率充电模块已成为未来市场发展趋势。

在输出电压方面，国家电网发布的2017版《电动汽车充电设备供应商资质能力验证标准》规定，直流充电器的输出电压范围为200-750V，恒功率电压至少覆盖400-500V和600-750V两个范围。因此，所有模块制造商通常设计200-750V的模块，并满足恒功率要求。随着电动汽车续航里程的增加以及新能源汽车用户对缩短充电时间的需求，业界提出了800V超快充电架构，一些公司已经实现了200-1000V宽输出电压范围的直流充电桩模块的供应。

在高频小型化方面，新能源充电桩电源单机模块的功率虽然有所提升，但体积却无法成比例增大。因此，提高开关频率和集成磁性元件已成为提高功率密度的重要手段。

就充电模块效率而言，新能源充电桩充电模块行业的主要企业一般最高峰值效率可达95%-96%。未来，随着第三代功率器件等电子元器件的发展，以及800V甚至更高电压平台电动汽车的普及，预计该行业将迎来峰值效率超过98%的产品。

随着充电模块功率密度的提高，散热问题也日益突出。目前，业界主流的充电模块散热方式是强制风冷，此外还有封闭式冷风道和水冷等方法。风冷具有成本低、结构简单的优点，但随着散热压力的进一步增大，风冷散热能力有限、噪音高的缺点也愈发明显。因此，为充电模块和枪管配备液冷系统已成为重要的解决方案和技术方向。

3. 技术进步加速了新能源产业渗透的发展机遇。

近年来，新能源产业技术不断取得进步和突破，渗透率的提高带动了上游充电模块产业的持续发展。电池能量密度的显著提升解决了新能源汽车续航里程不足的问题，大功率充电模块的应用大幅缩短了充电时间，从而加速了新能源汽车的普及和配套充电桩的建设。未来，光存储与充电一体化、V2G车网一体化等技术的融合与深化应用，有望进一步加速新能源产业的渗透和消费的普及。

4. 行业竞争格局：充电模块行业竞争激烈，产品市场空间大。

充电模块是直流充电桩的核心部件。随着全球新能源汽车渗透率的不断提高，消费者对充电续航里程和充电便利性的关注度日益提升。市场对直流快充充电桩的需求呈爆炸式增长，国内充电桩运营市场也从早期以国家电网为主导的多元化发展模式迅速发展壮大。一批兼具充电桩设备制造和运营能力的社会资本运营商也迅速涌现。国内充电模块厂商持续扩大生产销售规模，为充电桩建设提供配套支持，综合竞争力不断增强。

目前，经过多年充电模块产品的迭代开发，行业竞争已相当激烈。主流产品正朝着高电压、高功率密度方向发展，市场空间广阔。业内企业主要通过不断改进产品拓扑结构、控制算法，优化硬件和生产系统等方式，来获取更高的市场份额和利润水平。

5. 电动汽车充电模块的发展趋势

随着充电模块带来巨大的市场需求，技术不断朝着高功率密度、宽电压范围和高转换效率的方向发展。

1）从政策驱动型向需求驱动型转变

为了支持和促进新能源汽车的发展，充电桩建设初期主要由政府主导，并通过政策支持逐步引导产业发展向内生驱动模式转变。2021年以来，新能源汽车的快速发展对配套设施和充电桩建设提出了巨大需求，充电桩行业正在完成从政策驱动向需求驱动的转型。

面对新能源汽车数量的不断增长，除了提高充电桩布局密度外，充电时间也必须进一步缩短。直流充电桩具有更快的充电速度和更短的充电时间，更适合电动汽车用户的临时和应急充电需求，能够有效解决电动汽车的里程焦虑和充电焦虑问题。因此，近年来，新建充电桩，特别是公共充电桩的直流快充市场规模迅速增长，已成为中国许多核心城市的主流趋势。

综上所述，一方面，随着新能源汽车保有量的持续增长，充电桩配套建设需要不断完善；另一方面，电动汽车用户普遍追求直流快充，直流充电桩已成为主流趋势，充电模块也进入了以需求拉动为主要驱动力的发展阶段。

（2）高功率密度、宽电压范围、高转换效率

所谓快充，指的是高充电功率。因此，在快充需求日益增长的背景下，充电模块不断朝着高功率方向发展。充电桩的高功率实现方式有两种：一是将多个充电模块并联，实现功率叠加；二是提高单个充电模块的功率。基于提高功率密度、缩小空间、降低电气架构复杂性的技术需求，提高单个充电模块的功率是长期的发展趋势。我国充电模块经历了三代发展，从第一代7.5kW到第二代15/20kW，目前正处于从第二代向第三代30/40kW过渡的阶段。高功率充电模块已成为市场主流。同时，基于小型化设计原则，充电模块的功率密度也随着功率水平的提高而同步增长。

实现更高功率的直流快充有两种途径：提高电压和提高电流。高电流充电方案最早由特斯拉采用。其优势在于组件优化成本较低，但高电流会带来更高的热损耗，对散热要求更高，且需要更粗的线材，从而降低便利性并在一定程度上提升性能。高电压方案则是提高充电模块的最大工作电压，目前是汽车制造商常用的方案。该方案兼顾了降低能耗、延长电池寿命、减轻重量和节省空间等优势。高电压方案要求电动汽车配备高压平台以支持快充应用。目前，汽车公司常用的快充方案是400V高压平台。随着800V电压平台的研发和应用，充电模块的电压等级将得到进一步提升。

转换效率的提升是充电模块一直追求的技术指标。转换效率的提升意味着更高的充电效率和更低的损耗。目前，充电模块的最高峰值效率一般在95%~96%之间。未来，随着第三代功率器件等电子元器件的发展，以及充电模块输出电压向800V甚至1000V迈进，转换效率将得到进一步提升。

（3）电动汽车充电模块的价值增加

充电模块是直流充电桩的核心部件，约占充电桩硬件成本的50%。未来充电效率的提升主要取决于充电模块性能的提升。一方面，并​​联更多充电模块将直接提升单个充电模块的价值；另一方面，单个充电模块功率水平和功率密度的提升取决于硬件电路和控制软件的优化设计以及关键部件技术的突破。这些是提升整个充电桩功率的关键技术，也将进一步提升充电模块的价值。

6. 电动汽车充电模块行业的技术壁垒

电源技术是一门融合电路拓扑技术、数字技术、磁性技术、元器件技术、半导体技术和热设计技术的交叉学科，属于技术密集型产业。作为直流充电桩的核心，充电模块直接决定了充电桩的充电效率、运行稳定性、安全性和可靠性，其重要性和价值十分突出。一款产品的研发需要投入大量资源和专业人员，涵盖从技术研发到终端应用的各个环节。如何选择合适的电子元器件和布局、软件算法的升级迭代、对应用场景的精准把握以及成熟的质量控制和测试平台能力，都会直接影响产品的质量和稳定性。对于新入行者而言，在短时间内积累各种技术、人员和应用场景数据并非易事，技术壁垒很高。