新能源汽车充电模块行业主要壁垒构成及主要玩家发展前景技术趋势
1、新能源汽车充电模块行业的主要壁垒构成
（1）人才壁垒
新能源汽车充电模块行业属于技术密集型行业，在产品研发、生产制造等方面均需要大量不仅掌握理论知识、具备实践经验，还需要了解行业未来发展方向的专业人才，只有同时深刻理解技术和行业，才能开发出满足客户需求、符合行业发展趋势的产品，并对产品进行持续优化、升级和迭代。对于新进入企业而言，需要通过较长时间的积淀，才能够打造具有竞争力的研发技术团队。同时，出于人才结构的合理性及企业发展的可持续性考虑，企业还需要配备与之匹配的生产管理、市场开拓、售后服务团队。因此，对于潜在的新进入者，人才队伍的搭建构成其进入行业的重要壁垒。
（2）技术壁垒
新能源汽车充电模块的关键技术主要涉及电力电子功率变换电路拓扑、嵌入式软件控制算法、高频磁性元件设计、大功率散热结构及先进制造工艺等方面，需要综合运用电路原理、现代计算机技术、通信技术、电力电子技术、电力自动化技术、机械设计技术、自动控制技术、模拟电子技术、数字电路技术等学科知识。
充电模块内部结构复杂，内含电子元器件众多，单个充电模块内含超过2,500个电子元器件，是影响直流充电设备性能的重要部件。直流充电设备的快充能力是通过大电流和高压化来实现大功率的电能输出，这对充电模块的性能提出了更高的要求。随着电压和功率等级的提升，充电模块的电力电子功率变换电路拓扑、嵌入式软件控制算法、高频磁性元件设计、大功率散热结构设计等方面的难度也随之提高，同时也要保证其安全性和可靠性，对充电模块厂商提出了新的要求，进一步提高了充电模块的技术门槛。
（3）供应链整合壁垒
作为新能源直流充电设备行业的核心部件，单个充电模块所需的原材料包括功率器件、磁元件、电容、PCB、结构件、芯片等，种类较为繁杂，供应链上的厂家数目众多，需要较强的供应链管理能力。供应链管理是通过对信息流、物流、资金流的控制，从产品研发设计、采购环节到最终销售环节的全过程，实现高效的供应链管理需要先进的信息管理系统、科学合理的组织架构、经验丰富的行业管理人才、企业内外部环节的密切合作与配合等一系列要素。对于行业的新进入者而言，往往需要较长时间的摸索与积累才有可能形成高效的供应链管理能力。
（4）客户壁垒
该行业客户主要是充电桩生产商、换电设备生产商、充电站运营商、换电站运营商、新能源汽车厂商，充电模块的产品质量、供应稳定性对于上述客户的生产经营至关重要，因此下游客户会制定严格的供应商认证考核制度，充电模块企业需经过现场资质考察、样品检验、产品试制等阶段后才有机会成为其合格供应商。
一般情况下，要通过大客户的认证，从递交供应商申请资料到最终进入体系通常需要较长时间。供应商的考核从企业实力、产品情况等多个方面着手，内容涵盖企业规模、生产配合度、产品稳定性、技术能力、未来技术发展方向、服务情况等。即使达成上下游合作关系，双方也是采用逐步加大订单及供应量的方式进行合作。
同时，出于处于品质稳定性考虑，企业一旦进入客户的合格供应商名录，只要产品质量、交期等方面能够持续满足客户需求，合作关系一般较为稳定。特别是下游大型客户选择充电模块供应商时，还要考察充电模块厂商的长期供货能力，通常情况下供货能力充足的企业能够与大型客户保持长期紧密的合作关系，相对于新进入者具有明显的先发优势。
2、行业代表企业分析
资料来源：普华有策
3、充电模块技术发展趋势
在新能源汽车实现了高续航里程之后，充电难题将成为新能源汽车行业后续需要重点解决的问题。目前，行业内主要有三大类解决方案，第一类是以蔚来为代表的换电方案，第二类是以特斯拉为代表的大电流快充方案，第三类是以保时捷等为代表的高压快充方案。三种方案均需要通过充电模块对动力电池进行充电，这对充电模块的性能提出了更高的要求。随着功率等级的提升，充电模块的内部结构设计难度和电子元器件集成难度也随之提高，在保证充电模块能够适配高电压平台的同时也要尽可能提高产品的功率密度和转换效率，保证其安全性和可靠性，降低维护成本和迭代成本，并提升电能利用效率，减少电能损失。
（1）大功率、高效率、高功率密度、宽电压范围趋势
A、大功率
充电模块的功率是指单位时间内模块输出的电能，充电模块功率越大，单位时间内输出的电能越多。随着新能源汽车的技术发展，动力电池容量和充电倍率得到有效提升，为匹配快充需求，直流充电桩的输出功率也朝着更大方向发展。作为直流充电桩的核心部件，单个充电模块的功率大小和充电模块的数量直接决定了直流充电桩的功率大小。充电模块的功率由早期的3KW、7.5KW、15KW，发展至目前以20KW和30KW为主的市场应用格局，并有望向 40KW甚至更高功率等级的应用方向发展。
B、高效率
充电模块的效率通常指转换效率，即充电模块的输出功率和输入功率的比值，体现充电模块对电能的利用效率。充电模块从电网获取的电能在工作过程中会有不同程度的能量损耗，转换效率越高，能量损耗则越低。具有高转换效率的充电模块为用户节省了电费，节约了能源，是充电模块绿色环保发展趋势下的必然要求。
C、高功率密度
提高直流充电设备输出功率主要通过增加充电模块数量或提高单个充电模块的功率，以提高直流充电设备总功率的方式实现。由于充电桩的体积有限，单纯增加充电模块数量已经不能满足功率提升的要求，而提高单个充电模块的功率的关键则在于提高功率密度，因此功率密度的提升是必然趋势。相同的模块尺寸下，功率密度越高，充电模块的输出功率越大。
D、宽电压范围
不同新能源汽车车型具备不同的充电电压等级，直流充电设备要想满足新能源汽车充电需求，需要输出相对应的电压，而直流充电设备的输出电压范围取决于充电模块的输出电压范围。目前，新能源汽车根据带电量不同选择不同的充电电压等级，一般新能源小型代步车的充电电压通常为48V、60V和72V；一般新能源乘用车的充电电压范围约为250V至450V；新能源大巴车、公交车等中大型车辆由于带电量较大，其充电电压范围约为450V至700V；保时捷Taycan、小鹏G9等高压车型充电电压可达800V。未来，随着对续航里程、充电速度要求的提高，部分新能源汽车电压范围有望升至1,000V。2020年6月，国家电网联合中电联发布《电动汽车ChaoJi传导充电技术白皮书》，推动ChaoJi充电标准的制定与发展，其中充电接口设计方案的最高电压达1,500V，预示了高压化的行业发展方向。为了能够覆盖更多新能源汽车车型的充电电压需求，实现单个充电桩可为多种新能源汽车车型提供充电服务，充电模块未来也将继续往更宽输出电压范围的方向发展。
（2）散热模式不断改进
在散热模式方面，目前行业内的主流散热模式为直通风的风冷模式，但由于充电桩长期暴露于室外空间，室外较为恶劣的环境容易导致充电模块发生故障。为解决该问题，行业内主流生产商不断改进散热模式，提高充电模块的防护性，发展出独立风道散热方式。通过优化风道设计，将电子元器件设计在模块上方密闭箱体中，散热器放置在密闭箱体下侧，散热器与密闭箱体四周进行防水防尘设计，发热电子元器件集中贴在散热器内侧，风扇仅对散热器外侧吹风进行散热，使电子元器件免于粉尘污染和腐蚀，大大减少了产品故障率，提高了充电模块的可靠性和使用寿命。
风冷散热模式采用高转速风扇强力排风，再加上充电桩的散热风扇，会产生较大噪音。为降低噪音，提高产品防护性，行业内发展出液冷散热模式。与风冷充电模块相比，液冷充电模块系统内部的发热器件通过冷却液与散热器进行热交换，噪音更低。同时，液冷充电模块采用全封闭设计，与灰尘、易燃易爆气体等杂质杂物无接触，具有更高防护性，进而提升使用效率和使用寿命。液冷散热模式相比风冷散热模式具有低噪音、高防护性的优点，但目前成本较高，适用于对噪音和防护性要求较高的场景。未来，随着技术进一步发展，液冷散热模式有望成为风冷散热模式的重要补充。
4、充电模块行业面临的机遇
（1）国家产业政策支持
随着我国“碳达峰”和“碳中和”目标的提出，新能源汽车的发展进程将进一步加速。近年来由于国家大力推进新能源汽车产业，密集出台了新能源汽车及充电基础设备设施相关的产业政策和发展规划。充电模块作为充电桩的核心部件，其行业的发展也受到相关政策和规划的促进作用。
2022年11月，发改委、工信部、国资委《关于巩固回升向好趋势加力振作工业经济的通知》，进一步扩大汽车消费，落实好2.0升及以下排量乘用车阶段性减半征收购置税、新能源汽车免征购置税延续等优惠政策，启动公共领域车辆全面电动化城市试点；完善基础设施建设，推动新能源汽车产业高质量可持续发展。2022年10月，交通运输部、国家铁路局等部门发布了《关于加快建设国家综合立体交通网主骨架的意见》，提出要推进铁路电气化和机场运行电动化，加快高速公路快充网络有效覆盖。发改委、工信部等九部门《关于印发建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方案的通知》，提出完善电动汽车整车、关键系统部件等标准。制定电动汽车能量消耗量限值、能耗测试方法标准。制修订动力蓄电池循环寿命、电性能、传导充电安全、综合利用等标准。加强充电设备安全、车辆到电网（V2G）、大功率直流充电、无线充电互操作、共享换电、重卡换电等领域的关键技术标准。2022年5月，我国发布了《关于推进以县城为重要载体的城镇化建设的意见》，明确提出了“优化公共充换电设施建设布局，加快建设充电桩”的政策意见。2022年1月，发改委等10部门共同发布了《国家发展改革委等部门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》，明确提出完善居住社区充电设施建设推进机制、逐步提高快充桩占比、加强县城乡镇充电网络布局等政策意见。2021年10月，我国发布了《2030年前碳达峰行动方案》，明确提出“有序推进充电桩、配套电网、加注（气）站、加氢站等基础设施建设，提升城市公共交通基础设施水平”的行动方案。在国家产业政策的持续支持下，新能源汽车及充电基础设施相关的产业环境不断改善，产业发展呈现巨大潜力，也对充电模块企业持续盈利能力和成长性产生积极影响。
（2）新能源汽车及充电基础设施领域快速发展
在国家政策大力扶持下，我国新能源汽车产业及充电基础设施建设实现了快速发展。在新能源汽车市场方面，中国大陆新能源汽车年度销量、保有量保持持续增长态势，年度销量从2016年的30.17万辆增加至2022年1-9月的435.83万辆，年均复合增长率达59.11%；保有量从2016年末的91万辆增加至2022年9月末的1,149万辆，年均复合增长率达55.43%。在充电基础设施方面，中国大陆充电桩保有量从2017年末的44.57万台增长至2022年9月末的448.80万台，年均复合增长率达62.61%。经过多年发展，我国车桩比从2017年末的3.43:1下降至2022年9月末的2.56:1，但距离《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》中车桩比达到1:1的目标仍有一段距离。在国家产业政策扶持、新能源汽车和充电设施保有量仍持续增长的背景下，大功率直流充电设备增长潜力巨大，充电模块未来也将迎来更为广阔的市场空间。
（3）技术升级为行业注入新的发展动力
近年来，新技术、新材料、新工艺的开发和新应用、新需求的产生，极大地促进了充电模块的技术发展、产品优化和新品开发。DSP芯片等实时数字控制半导体芯片的技术进步，相关电力电子数字控制技术的发展，电路拓扑结构设计的优化，以及新型电力电子元器件的不断更新，碳化硅、氮化镓等化合物半导体材料技术的递进，为充电模块的转换效率、功率密度、防护性、智能化等性能的持续提升提供了关键性的技术保障。同时，充电模块的升级换代也加速了行业内新应用、新需求的产生，推动诸如小直流快充、V2G等新应用领域的兴起，为行业未来发展提供新的机遇。
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