<tt id="0dzhn"><address id="0dzhn"></address></tt>
  • <b id="0dzhn"></b>
  • <b id="0dzhn"></b>
  • <b id="0dzhn"></b>
  • <b id="0dzhn"></b>
  • 微信二維碼
    英博爾電氣

    英博爾員工之家
    郵箱

    zhaopin@enpower.com

    聯系電話

    0756-3396961

    客戶反饋
    返回頂部

    新能源汽車之電驅動系統篇:產業鏈重構,千億賽道群雄逐鹿

    2023-03-22   1211

    【招銀研究|行業深度】新能源汽車之電驅動系統篇——產業鏈重構,千億賽道群雄逐鹿。

    ■ 電動化時代,電驅動系統迎來千億市場機遇。新能源汽車發生顛覆性變化,電驅動系統成為核心,形成“零組件—電驅動總成—整車廠”的電驅動上下游產業格局。受益于新能源汽車銷量高速增長,電驅動行業進入成長發展期,預計到2025年我國新能源汽車銷量達1107萬輛,電驅動系統市場規模將達到1195億元,復合年均增長率37%。

    ■ 電驅動系統:提升功率密度和性能為核心,各組件持續迭代升級。電驅動系統一般包括“大三電”和“小三電”,“大三電”指驅動電機、電機控制器和減速器,“小三電”指車載充電機、DC-DC轉換器和高壓配電單元。驅動電機以永磁同步電機為主流,扁線油冷是發展方向;電機控制器以提升體積功率密度為核心,IGBT和功率模組是主流方案;減速器目前主流方案是單級,多擋是未來發展趨勢;“小三電”多合一集成化成為行業趨勢。

    ■ 行業趨勢:趨于高集成度、高電壓、高功率密度。高集成度:從零部件到多合一整合,系統性能和成本控制成為不同集成方案考慮的核心因素。高電壓:從400V向800V升級,可提高充電效率、降低損耗、輕量化。高功率密度:從硅基到碳化硅,功率密度與效率不斷提升。

    ■ 行業格局:整車廠主導中高端車型市場,第三方在中低端車型市場具有成本優勢。競爭格局:整車廠和第三方各具優勢,兩類供應模式將長期并存,整車廠依靠性能優勢主導中高端車型市場,第三方供應商依靠性價比主導中低端車型市場。市場格局:大三電市場集中度相對分散,未來格局尚不清晰;小三電市場高度集中,第三方將持續占據市場主導權。國內外格局:國內電驅動系統供應商全面崛起,挑戰海外傳統供應鏈巨頭。

    ■ 業務建議。(本部分有刪減,招商銀行各部如需報告原文,請參考文末方式聯系研究院)

    ■ 風險提示。(1)新能源汽車銷量不及預期的風險。(2)技術更新迭代的風險。(3)市場競爭加劇的風險。(4)充電基礎設施不足的風險。(5)貿易摩擦的風險。

    電驅動系統是新能源汽車動力總成的核心系統,直接決定整車的動力性能。本篇報告圍繞電驅動各組件技術趨勢、電驅動行業趨勢、電驅動行業格局來分析電驅動系統上下游產業鏈相關機會,最后闡明銀行在電驅動行業的業務機會與風險。


    電動化時代,電驅動系統迎來千億市場機遇

    1.1 新能源汽車發生顛覆性變化,電驅動系統重塑產業鏈格局

    新能源汽車動力系統發生顛覆性變化,電驅動系統成為核心。傳統燃油車以發動機和變速箱作為動力系統核心,其結構復雜、零部件較多且供應鏈龐大。新能源汽車以電驅動系統為核心,驅動電機作為動力輸出,其設計構造更為簡單高效。電驅動系統一般包括“大三電”和“小三電”?!按笕姟毕到y包含驅動電機、電機控制器、減速器,其主要功能為控制功率輸出,實現對驅動電機和傳動系統的精準控制?!靶∪姟毕到y包含車載充電機(OBC)、DC-DC轉換器和高壓配電單元(PDU),其主要功能是為動力電池組充放電、電能轉換及分配。電驅動系統相比傳統燃油動力系統,大幅提升了功率密度,同時大幅減少成本、體積、重量,降低了新能源整車開發和供應鏈管理難度。

    圖1:新能源汽車電驅動總成系統架構

    資料來源:英搏爾、威邁斯、招商銀行研究院

    電驅動系統以功率器件為核心,供應鏈格局將重塑。電驅動系統以功率元器件和磁鐵原材料為核心,動力系統構造更為簡單,產業鏈條更加緊湊,相比傳統燃油車供應鏈格局變化較大。電驅動系統產業鏈可以按“電驅動零組件—電驅動總成—整車廠”的上下游關系劃分,上游零部件包括永磁體、硅鋼片、繞組、功率模塊、控制電路、傳感器、減速器等,中游總成系統包括驅動電機總成、電機控制器總成、傳動總成以及集成度更高的電驅動總成,下游終端客戶是整車廠。電驅動系統占據新能源汽車產業鏈的關鍵位置,除了中游電驅動系統集成商之外,零組件企業從上游電驅動零組件向中游電驅動總成積極布局,整車廠從下游整車向中游電驅動系統拓展來自行配套。

    圖2:新能源汽車電驅動產業鏈格局

    資料來源:精進電動、招商銀行研究院

    1.2 受益于新能源汽車高速成長,電驅動系統市場有望達千億元

    新能源汽車銷量快速增長,電動化滲透率持續提高。受全球碳排政策與鋰電池成本持續下降的影響,全球新能源汽車市場加速發展。2021年,全球新能源汽車銷量再創新高,達到675萬輛,同比增長108%。其中,中國新能源汽車市場持續突破,銷量達352萬輛,同比增長160%,我國已經成為全球最大的新能源汽車市場。隨著新能源汽車滲透率的快速提升,預計到2025年中國新能源汽車市場有望達到1136萬輛,年均復合增長率35%。

    電驅動系統占據新能源汽車構成的重要一環。電驅動系統行業發展與新能源汽車銷量掛鉤,隨著新能源汽車銷量高速增長,電驅動系統行業有較長的成長發展期?!叭娤到y”(電池、電機和電控)是新能源汽車的核心,電機和電控是電驅動系統的核心部件,電驅動系統性能直接影響新能源汽車的性能與安全。根據高工鋰電的統計,電控和電機分別占新能源汽車總成本的6.5%和5.5%。

    圖3:中國新能源汽車銷量預測

    資料來源:中汽協、招商銀行研究院

    圖4:純電動汽車成本分析

    資料來源:高工鋰電、招商銀行研究院

    電驅動市場有望保持高速發展,市場規模達千億元。隨著新能源汽車銷量的高速增長,電驅動系統市場將實現快速增長。不同級別車型可選擇配置不同類型電驅動系統,其單車價值量在7000-10000元不等。根據測算,2021年我國新能源汽車銷量331萬輛,電驅動系統市場規模約341億元,預計到2025年我國新能源汽車銷量1107萬輛,電驅動系統市場規模將達到1195億元,復合年均增長率37%。(測算數據見附錄1和附錄2)

    圖5:新能源汽車電驅動系統市場規模預測

    資料來源:中汽協、招商銀行研究院


    電驅動系統:提升功率密度和性能為核心,各組件持續迭代升級

    新能源汽車“大三電”驅動系統包含驅動電機、電機控制器和減速器。驅動電機的主要功能是為新能源汽車提供動力,將動力電池的電能轉化為機械能,主要構成包括定子、轉子、殼體、結構件;電機控制器的主要功能是將來自動力電池的直流電轉換成交流電,根據整車控制指令來控制驅動電機的運轉,主要構成包括功率半導體、控制軟件和傳感器;減速器也被稱為傳動系統,主要功能用來降低輸出轉速,提高輸出扭矩。

    新能源汽車“小三電”電源系統包含車載充電機(OBC)、DC-DC轉換器和高壓配電單元(PDU)。車載充電機的主要功能是為新能源汽車動力電池進行充電,主要構成包括PFC電路、隔離DC/DC和低壓輔助電源;車載DC-DC轉換器的主要功能是將新能源汽車動力電池組的高壓直流電轉換為低壓直流電,主要構成包括主控板、功率器件和電感;高壓配電單元的主要功能是負責新能源車高壓系統解決方案中的電源分配與管理,主要構成包括銅排、繼電器、熔斷器、預充電阻、電流采集器等。

    表1:新能源汽車電驅動系統功能介紹

    資料來源:英搏爾、精進電動、招商銀行研究院

    2.1 電機:永磁同步電機成為主流,扁線油冷是技術發展方向

    驅動電機是電驅動系統的重要部件,其主要功能是將動力電池的電能轉化為機械能,為新能源汽車提供動力。驅動電機利用電磁感應原理,利用通電線圈(定子繞組)產生旋轉磁場并作用轉子,形成磁電動力,從而產生旋轉扭矩驅動車輛行駛。新能源汽車技術路線主要有直流電機、交流異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機四種,功率密度和轉矩密度成為衡量電機性能的關鍵指標。直流電機由于缺陷較多,已經逐步被市場淘汰。開關磁阻電機擁有較高轉矩脈動,但振動和噪聲較大,主要運用于商用車。在乘用車領域,目前主要采用永磁同步電機和交流異步電機。

    表2:驅動電機主要技術路線對比

    資料來源:精進電動、招商銀行研究院

    永磁同步電動機性能優異,已成為新能源汽車的主流選擇。交流異步電機是由定子繞組通電產生旋轉磁場,轉子跟著定子的旋轉磁場轉動,最終驅動電機旋轉。交流異步電機轉子的轉速比定子轉速要慢,轉子和定子形成異步運行。永磁同步電機與交流異步電機的主要區別在轉子結構,永磁同步電機在轉子上放置永磁體,由永磁體產生轉子磁場,省去了勵磁電流或者感應電流的環節,定子的旋轉磁場會拉動轉子同步旋轉。從性能上看,永磁同步電機在瞬態仍然可以保證較高的效率,同時有著更大的功率密度,適用于頻繁起停的工況以及較小的乘用車布置空間。

    永磁同步電機占據乘用車裝機量的90%,交流異步電機在高端車型雙電機配置下有部分使用。從裝機量看,永磁同步電機憑借性能優勢已占據新能源乘用車絕大部分裝機市場;交流異步電機在高速場景下性能更優,主要作為高端車型雙電機配套方案。根據NE時代的數據,2022年1-7月,我國新能源乘用車配套驅動電機279.6萬套,其中永磁同步電機250.2萬套,占比89.5%;交流異步電機9.1萬套,占比3.3%。交流異步電機配套高端車型包括特斯拉Model 3、特斯拉Model Y、蔚來ES 6、蔚來ES8、奔馳EQA、奔馳EQB、大眾ID4.X、大眾ID6.X等。

    電機市場集中度略有下降,整車廠獨占鰲頭,第三方供應商競爭激烈。根據NE時代的數據,2022年H1我國新能源乘用車驅動電機搭載量為231.8萬套,同比增長129.3%。由于新能源整車市場火爆,驅動電機市場新進入者較多,TOP10供應商市場占有率從2020年的81.6%下降到2022年H1的75.6%。2022年H1我國新能源乘用車驅動電機TOP10供應商為比亞迪、特斯拉、方正電機、日本電產、匯川技術、蔚來驅動科技、上海電驅動、聯合電子、巨一動力、雙林汽車。其中,比亞迪和特斯拉依靠整車銷售優勢市場份額持續擴大;第三方供應商競爭激烈,方正電機穩定占據市場第三,其他供應商競爭優勢不顯著。

    圖6:2022年4-7月新能源乘用車驅動電機裝機量

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    圖7:2022年H1新能源乘用車驅動電機市場份額

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    持續提高功率密度和轉矩密度,扁線、油冷成為電機主要技術發展方向。驅動電機其性能和效率直接影響整車的功率、扭矩和可靠性。隨著電機技術的不斷進步,在電機繞組形式、電機冷卻方式上出現多種技術革新,其中扁線繞組、油冷電機成為主要的技術發展方向,具有高功率、高效率、散熱性能更好等優點。

    扁線電機功率密度更高,滲透率快速提升。扁線繞組電機的顯著特點是定子繞組中采用截面積更大的扁銅線,提高電機槽滿率。與普通圓漆包線繞組相比,扁線繞組在相同的體積下,具有能量密度更高、電機效率更高、散熱能力更強、機械噪音和電磁噪音更小的特點。2020年,全球新能源汽車扁線電機滲透率為15%,我國扁線電機滲透率約為10%。2021年,隨著特斯拉、大眾、寶馬、比亞迪、蔚來等車企開始大規模換裝扁線電機,扁線滲透率大幅提升。2022年上半年,中高端新能源車型幾乎全部采用扁線電機,截至2022年7月,我國新能源乘用車扁線電機滲透率達到41%。

    油冷電機可進一步提升電機熱管理效率,配套扁線電機滲透率將持續提升。電機的功率效率受制于電機熱管理能力,提高電機冷卻散熱能力可提高功率密度,提升電機使用壽命。常用的電機冷卻方式包括風冷、水冷、油冷。風冷電機主要利用機殼外部的散熱鰭片,通過流動的氣流將熱量帶走,特點是體積小、重量輕,散熱性能相對較差。水冷電機采用電機機殼中增加水道的方式,通過熱交換將熱量帶走,特點是散熱好,已成為目前最主要散熱方式。油冷電機將水冷中的散熱介質換成特種油品材料,特點是降溫效果好,尤其適合扁線電機場景,是未來主要發展方向。根據NE時代的數據,2022年7月我國新能源乘用車油冷電機滲透率達27%,液冷電機滲透率保持在60%左右。

    圖8:2022年4-7月新能源乘用車電機裝機量(繞組類型)

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    圖9:2022年4-7月新能源乘用車電機裝機量(冷卻方式)

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    2.2 電機控制器:以提升體積功率密度為核心,IGBT和功率模組是主流解決方案

    電機控制器是電驅動系統的核心控制單元,將來自動力電池的直流電轉換成三相交流電,根據整車控制指令來控制驅動電機的運轉。電機控制器主要由主控板、驅動板、功率器件、薄膜電容、電流傳感器等構成,以高頻高功率模塊為核心,圍繞其進行硬件與軟件開發、電力電子設計、控制算法優化,實現對電機轉速、轉向、角度、響應時間的精確控制。

    電機控制器需要硬軟件緊密配合,提升體積功率密度是其核心目標。在硬件方面,電機控制器既要滿足車輛各項電氣性能指標,又要追求高功率密度和高性價比。硬件依賴高頻高功率半導體工藝技術,通過提升硬件電路設計能力、提供電磁兼容能力、提升散熱效果,最終實現電機控制器整體性能改進。在軟件方面,電機控制技術普遍采用矢量變頻調速控制軟件。由于電機參數的差異,以及車輛運行時電機參數隨溫度變化較大,需要對電機參數通過軟件進行實時監測并調整控制器的工作參數。通過對電機參數識別,才能精準控制電機,保證驅動系統的運行效率,減少系統發熱,增加行駛里程。電機控制器的核心指標是體積功率密度,過去十年電機控制器體積功率密度持續提升,從2010年的基于IGBT的11KW/L,到2017年基于IGBT的22KW/L,到2022年基于SiC的60KW/L。體積功率密度的快速提升,促進了新能源汽車實現爆發式增長。

    表3:電機控制器主要技術指標

    資料來源:上海電驅動、精進電機、比亞迪、招商銀行研究院

    電機控制器需求快速增長,市場集中度持續提升著。根據NE時代的數據,2022年H1我國新能源乘用車電機控制器搭載量為231.8萬套,同比增長129.3%。其中,TOP10供應商市場占有率持續提升,從2020年的69.9%提升到2022年H1的77.1%。根據NE時代的數據,2022年H1我國新能源乘用車電機控制器TOP10供應商為比亞迪、特斯拉、匯川技術、日本電產、陽光電動力、英搏爾、蔚來驅動科技、聯合電子、巨一動力、上海電驅動。其中,比亞迪和特斯拉依靠整車銷售優勢市場份額持續擴大;第三方供應商匯川技術穩定占據市場第三位。

    圖10:2020-2022H1新能源乘用車電控裝機量

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    圖11:2022年H1新能源乘用車電控市場份額

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    在電機控制器成本構成中,功率模塊占據重要地位。電機控制器主要構成包括功率模塊、PCB板、傳感器、殼體和控制軟件等,功率模塊性能對電機控制器產品可靠性及穩定性影響較大,功率模塊有IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、MOSFET功率場效應晶體管、SiC-MOSFET(碳化硅)等解決方案。以IGBT解決方案的成本構成來看,功率模塊占比約37%,驅動電路占比約12%,控制電路占比約16%,殼體占比約12%,電流傳感器占比約5%,門驅動芯片占比約4%。

    國內供應商在功率模塊領域取得重大突破。功率模塊占電控成本比重最高,價格波動對電機控制器的成本影響較大,市場主要參與者為國外芯片巨頭。根據Yole數據,功率模塊市場主要供應商包括英飛凌、意法半導體、博世、德州儀器、安森美。根據NE時代的數據,2022年H1我國新能源乘用車功率模塊TOP10供應商為英飛凌、比亞迪半導體、斯達半導體、中車時代、意法半導體、安森美、博世、富士電機、博格華納、日立。其中,比亞迪半導體、斯達半導體、中車時代取得重大突破,成為國內汽車功率模塊主要供應商,并快速擴大其市場占有率。

    圖12:電機控制器成本構成

    資料來源:蓋世汽車、招商銀行研究院

    圖13:2022年H1新能源乘用車功率模塊市場份額

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    IGBT是目前最主流的功率芯片,SiC-MOSFET是未來發展趨勢。電機控制器功率模塊主要采用IGBT、Si-MOSFET、SiC-MOSFET三種功率芯片。IGBT兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點,驅動功率小而飽和壓降低,非常適合應用于直流電壓為600V及以上的新能源汽車領域,憑借性能和成本優勢成為目前最主流的裝機功率芯片。Si-MOSFET相對性能差耐壓低,更擅長小功率的電機控制器,主要應用于AOO、A0級車型,包括五菱榮光Mini、奇瑞QQ、北汽大貓、朋克多多、東風風神E70、東風小康MINI、榮威Clever、寶駿E200等。SiC-MOSFET具有高開關頻率、高效率、高功率密度等優點,但目前成本較高,主要用于中高端B級、C級車,包括特斯拉Model Y、Model 3、蔚來ET7、比亞迪唐EV、比亞迪漢等。根據NE時代的數據,2022年7月,電機控制器功率模塊整車出貨中,IGBT占比約85%,Si-MOSFET占比約12%,SiC-MOSFET占比約3%。

    功率模組是目前最主流的電機控制器功率器件封裝路線。功率芯片在新能源汽車中的應用可分為模組和單管并聯兩條技術路線。單管并聯方案采用IGBT、MOSFET單管通過并聯來擴展功率的方式制作,單管成本顯著低于模塊,具備高性價比優勢,缺點是工藝復雜、可靠性較差,主要應用于成本要求較高的A級以下車型,國內匯川技術、陽光電動力、英搏爾均推出單管并聯的方案并實現量產。模組方案采用特定規格的標準化IGBT、SiC-MOSFET模組產品,優勢是高度集成、可靠性強、降低系統設計復雜度,缺點是成本較高,主要應用于中高端B級以上車型。模組主要供應商是英飛凌、意法半導體等海外巨頭,上海電驅動推出了基于國產功率模塊的量產產品。根據NE時代的數據,2022年7月,電機控制器功率封裝類型出貨量中,單管拼接占比19%,模組占比約81%。

    圖14:2022年4-7月新能源乘用車電控裝機量(按功率器件類型)

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    圖15:2022年4-7月新能源乘用車電控裝機量(按功率器件封裝形式)

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    2.3 減速器:單級是目前主流方案,多擋是未來發展趨勢

    配置減速器是新能源汽車的主流方案。減速器也被稱為傳動系統,主要由傳動零件(齒輪或蝸桿)、軸、軸承、箱體及其附件組成,一般安裝于驅動電機后方,或與驅動電機集成為“驅動+傳動”二合一集成產品。減速器的主要功能是降低輸出轉速,提高輸出扭矩。如果不配置減速器,電機輸出到車輪的扭矩太小,在爬坡等大扭矩場景難以滿足需求。為了提升車輪扭矩,選擇大扭矩電機又會導致價格極高、整車性價比較差的問題。從技術成熟度和成本兩方面因素考慮,電機配套減速器成為新能源汽車的主流方案。按照傳動等級分類,減速器可以分為單級減速器、兩擋減速器以及多擋減速器。由于電機具有與傳統內燃機不同的工作特性,無需增加多擋減速器,只需增加一個單級減速器或者兩擋減速器即可。

    表4:減速器主要技術特點和應用

    資料來源:精進電動、招商銀行研究院

    單級減速器是目前純電動汽車的主要選擇。單級減速器憑借較高的傳動效率、豐富的可選資源、開發難度小、成本低等優勢,不但可以滿足中小型新能源整車要求,也降低了選用電機的適配門檻。因此搭配單級減速器的解決方案,成為目前全球主流純電動汽車采用的方案。

    兩擋、多擋減速器有望成為未來發展趨勢。單級減速器在高轉速場景下,電機使用效率偏低,扭矩會急速下降。將單級減速器增加一擋,可使電機盡量工作在高效率的轉速區間,從而達到降低損耗、提高續航里程的效果,兩擋減速器已經成為純電動汽車的發展潮流。多擋減速器可以降低電耗,提升電動車的續航能力,成為插電混動車型的主要選擇。

    減速器市場集中度有所下降,整車配套企業占據領先優勢。根據NE時代的統計,2022年7月我國新能源乘用車單級減速器滲透率達77%,兩擋和多擋減速器滲透率在23%左右。其中,TOP10供應商市場占有率有所下降,從2021年的72.6%下降到2022年H1的69.5%。2022年H1,我國新能源乘用車減速器TOP10供應商為比亞迪、特斯拉、五菱工業、株齒、雙環傳動、青山變速器、麥格納、美橋、蜂巢傳動、上海變速器。其中,比亞迪、特斯拉、五菱工業依靠整車銷售優勢占據前三;第三方供應商中,株齒成為領先者,穩定占據第四位。

    圖16:2022年4-7月新能源乘用車減速器裝機量

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    圖17:2022年H1新能源乘用車減速器市場份額

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    2.4 電源系統:多合一集成化成為行業趨勢

    新能源汽車電源系統也叫“小三電”,一般包括車載充電機(OBC)、車載DC-DC轉換器和高壓配電單元(PDU),其主要功能提供動力電池組充放電、電能轉換及電能分配。

    車載充電機成為必配系統,可根據功率等級、電壓等級進行選擇。新能源汽車的充電方式主要包括交流電充電和直流電充電兩種。車載充電機主要應用于交流電充電方式的場景中,即通過交流電源給新能源汽車充電。當使用交流電充電時,由于動力電池輸入端口要求為直流電,需使用車載充電機將交流電轉換為直流電;當使用直流電充電時,直流電可直接適配動力電池輸入端口,此時無需使用車載充電機。從整車廠的角度而言,為滿足用戶充電場景的多樣性,車載充電機成為必配系統。從功率等級看,可分為3.3kW、6.6kW、11kW、22kW,其中6.6kW雙向充電機將是主流配置,11kW和22kW將成為中高端車型選配。從電壓等級看,可分為低壓、中壓、高壓平臺,200V-500V中壓平臺仍是主流,700V-1000V高壓平臺將成為中高端車型選配。

    表5:新能源汽車不同充電方案對比

    資料來源:威邁斯、招商銀行研究院

    車載充電機市場集中度有所提升,以第三方供應商為主。車載充電機市場高度集中,市場競爭格局將持續優化,頭部供應商競爭力持續增強。根據NE時代的數據,2022年H1新能源乘用車車載充電機裝機量2,083,407套。車載充電機市場集中度有所提升,TOP10供應商市場占從2021年的91.3%上升到2022年H1的94%。2022年H1,我國新能源乘用車車載充電機TOP10供應商為比亞迪、威邁斯、英搏爾、富特科技、特斯拉、欣銳科技、鐵城科技、科世達-華陽、華為、松下。車載充電機市場以第三方供應商為主,其中威邁斯穩居第三方供應商首位。

    圖18:2022年4-7月新能源乘用車OBC裝機量

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    圖19:2022年H1新能源乘用車OBC市場份額

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    DC-DC轉換器主要功能是新能源汽車電壓變換裝置。車載DC-DC轉換器將動力電池高電壓側能量轉換為低電壓側能量,給全車低壓用電設備及低壓蓄電池供電。新能源汽車低壓用電設備運行時無法直接從高壓動力電池取電,而是從低壓蓄電池取電或通過DC-DC轉換器從高壓動力電池取電;低壓蓄電池中儲存的能量亦是通過DC-DC轉換器從高壓動力電池取電獲得。車載DC-DC按功率可分為2KW平臺、3KW平臺和5KW平臺,其中2KW、3KW將是主流配置方案,5KW平臺是中高端車型選配。車載DC-DC轉換器封裝方式包括水冷、風冷、自然風冷、模塊方式。

    高壓配電單元主要功能負責新能源車高壓系統中的電源分配與管理。高壓配電單元為整車提供充放電控制、高壓部件上電控制、電路過載短路保護、高壓采樣、低壓控制等功能。高壓配電單元將動力電池的高壓電分配給電機控制器、驅動電機、電動空調壓縮機、DC-DC等高壓用電設備,同時將充電接口高壓充電電流分配給動力電池用于充電。高壓配電單元具有水冷、風冷等散熱結構。

    電源系統多合一集成化設計成為趨勢。隨著新能源汽車在電源系統上要求越來越高,將車載充電機、車載DC-DC轉換器和高壓配電單元集成的產品逐步成為車載電源的主流方案。通過車載電源系統的集成,大功率、小型化、集成化、智能化、高性價比成為車載電源產品的發展方向。

    圖20:電源多合一集成化設計是趨勢

    資料來源:英搏爾、招商銀行研究院


    行業趨勢:趨于高集成度、高電壓、高功率密度

    3.1 高集成度:從零部件到多合一,向集成化一體化整合

    新能源汽車在輕量化、降成本和優化空間布局等性能指標要求越來越高,電驅系統集成化產品成為行業發展趨勢。新能源汽車電驅動系統經歷了從分立式到功能集成化,再到機電一體化發展過程,依靠關鍵技術的突破創新提高系統集成度,已成為新能源汽車行業的共識。

    系統性能和成本控制成為不同集成方案考慮的核心因素。新能源汽車電驅動系統有不同的集成路徑,需要權衡考慮系統性能、成本控制、緊湊性、可維護性、供應鏈管理、靈活性等因素選擇性封裝。常見的“大三電”集成主要是電機、電控、減速器三合一系統,代表廠商是日本電產、蔚來。常見的“小三電”集成主要是車載充電機、DC/DC轉換器、高壓配電單元三合一系統,代表廠商是威邁斯、英搏爾。進一步多合一電驅,在三合一系統的基礎上,各公司按各自技術路線選擇性封裝。有將“大三電”和“小三電”進行集成的六合一電驅,也有更近一步的高壓系統集成將“大三電”、“小三電”、電池管理系統、整車控制器集成的“多合一電驅”,代表是比亞迪八合一、華為七合一。也有將“小三電”總成進入電池包的擴展電池組集成方案,代表廠商是特斯拉。隨著集成技術的演變,未來電動壓縮機和熱管理單元也存在封裝到總成的可能性。

    圖21:新能源汽車電驅動系統集成方案技術路徑

    資料來源:YOLE、招商銀行研究院

    目前電驅動系統集成主要處于控制級整合階段。按照集成程度的不同,電驅動系統集成可以分為獨立產品、部件級整合、控制級整合、功率級整合四個階段。目前大多數廠商的系統集成方案主要處于第二、第三階段的控制級系統集成。第四階段功率級整合是在拓撲電路層面復用部分功率器件和磁性器件,技術難度較大,行業內具備功率級整合技術并實現產業化的廠商較少。

    表6:新能源汽車電驅動系統集成化發展階段

    資料來源:威邁斯、招商銀行研究院

    集成化趨勢越發明顯,多合一系統裝機量滲透率不斷提升。根據NE時代的數據,國內新能源乘用車電驅動系統的三合一及以上集成滲透率從2020年的40%提升到2022年H1的60%以上。2022年H1,新能源乘用車二合一以下、三合一、多合一電驅動系統搭載量占比分別為41%、55%、4%。其中,三合一以上系統搭載量136.8萬套,同比增長100.9%。

    圖22:新能源乘用車電驅動“多合一”系統裝機量

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    圖23:2022年H1新能源乘用車“多合一”系統滲透率

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    電驅動系統多合一集成化增強了行業壁壘。相比較獨立產品的供應商格局,電驅動多合一系統供應商中整車企業和體系內供應商明顯增多。根據NE時代的數據,2022年H1,我國新能源乘用車電驅動三合一以上系統TOP10供應商系統搭載量112.9萬套,市場占有率為82.7%。TOP10供應商為比亞迪、特斯拉、日本電產、蔚來驅動科技、匯川技術、中車時代、聯合電子、巨一動力、零跑汽車、大眾變速器。其中,日本電產是第三方供應商領先者,市場占有率10.0%;中車時代增速最快,市場占有率達4.6%。

    比亞迪華為引領多合一集成技術方向。在多合一電驅動系統市場中,代表案例包括比亞迪八合一系統和華為七合一系統。比亞迪八合一系統集成驅動電機、減速器、電機控制器、OBC、DC-DC、PDU、BMS、VCU,其整體性能較上一代功率密度提升20%、整機重量降低10%、體積降低10%,系統工況效率高達89%。華為七合一系統集成驅動電機、減速器、MCU、OBC、DC-DC、PDU、BCU,系統工況效率也是89%。從集成度來看,比亞迪的八合一系統集成度或將更高、體積更小。

    圖24:2022 H1新能源乘用車“多合一”市場份額

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    圖25:比亞迪八合一電驅動系統

    資料來源:比亞迪、招商銀行研究院

    3.2 高電壓:從400V到800V,電壓升級提升快充效率

    800V高壓平臺優勢明顯,可提高充電效率、降低損耗、輕量化。新能源汽車普遍采用電壓400V、電流500A、最高功率200KW的系統平臺。如果要進一步提高充電功率、縮短充電時間,需要進一步提升系統電流或電壓。提升電流的方法,容易在充電期間發生電池過熱的問題,從而對新能源汽車造成安全隱患。提升電壓的方法,需要將平臺電壓從400V提升到800V、1000V來進行系統擴容。800V高壓平臺具有較多性能優勢,一方面可提升充電效率、減少系統能量損耗;一方面提高電壓將減小傳輸電流,縮減高壓線束的截面積,達到降低線束重量、節省空間的效果。

    各大車企紛紛布局800V平臺架構和未來車型。2019年,保時捷率先推出800V系統全電動跑車Taycan,采用270kW功率的快充,充電5%-80%僅需23分鐘。奧迪、捷尼賽思、悍馬等國外豪華品牌電動車均已宣布采用800V系統,奔馳、大眾等巨頭也將在未來推出800V平臺架構。國內造車新勢力和傳統汽車廠商也紛紛布局800V系統,包括小鵬、蔚來、理想、比亞迪、吉利極氪、廣汽埃安、東風嵐圖等。小鵬發布的全新SUV車型小鵬G9作為全球充電最快的量產電動車,將首次搭載800V高壓SiC平臺,配合小鵬的超快充樁可做到車樁結合,最快可以實現充電5分鐘續航200公里,充電10%-80%進入15分鐘時代。

    表7:各大車企800V高壓系統布局情況

    資料來源:公開新聞、招商銀行研究院

    800V高壓平臺要求電驅動各部件向高電壓升級。隨著電壓平臺的升高,動力電池需要支持800V之外,需要匹配電機控制器、DC-DC轉換器、車載充電機、高壓配電單元、空調壓縮機、加熱器各部件在800V-1000V電壓下正常工作。800V高壓平臺需要相應的各部件設備升級支持800V,但是各部件產業鏈升級到800V有較長的過渡期。對于兼容現有400V直流充電樁的問題,可以通過加裝400V轉800V直流車載充電機的方式進行電池充電。對于兼容現有400V空調壓縮機、加熱器的問題,可以加裝800V轉400V高壓轉換器的方式過渡。

    圖26:800V高壓系統架構

    資料來源:招商銀行研究院

    800V高壓平臺成本較高,主要定位于豪華車型市場。現階段新能源汽車受制于電池原材料需求量大帶來的價格高企,整車企業對于各零部件成本非常敏感。800V高壓產業鏈處于早期階段,相關零部件切換到800V仍需培育時間。在現有解決方案情況下,整車成本需要增加約1-2萬元,只有價格不敏感的高端豪車市場可以快速推廣。根據Yole的預測,2024年800V高壓平臺滲透率有望達到10%。

    圖27:800V系統滲透率預測

    資料來源:Yole、招商銀行研究院

    3.3 高功率密度:從硅基到碳化硅,功率密度與效率不斷提升

    碳化硅器件相對硅基器件具有更佳的工作性能。功率器件實現電壓、電流和頻率的轉換,是電動汽車動力系統中電能轉化和電路控制執行的核心。新能源汽車電力轉換的主流方案采用硅基IGBT,而IGBT受限于硅基材料性能,較難進一步提升各項性能。隨著電驅動系統功率密度的不斷提高,需要更高效的電力轉換效率和更高的工作溫度,這對功率器件提出了更高的要求。碳化硅功率器件在導通電阻、阻斷電壓和結電容方面的性能顯著優于傳統硅基功率器件,能夠實現更高的功率體積密度、更高的功率質量密度、更高的開關頻率、更高的效率,并降低冷卻系統的復雜程度。對新能源汽車而言,在相同電壓情況下,碳化硅器件厚度更薄,尺寸更小,重量更輕,導通電阻更低,能量損失更小,使得新能源汽車實現更長的續航里程、更短的充電時間、更高的電池電壓,是實現800V高壓平臺的關鍵技術路徑。

    碳化硅器件在電機控制器、車載充電機、DC-DC、無線充電中廣泛應用。越來越多的車型在電機控制器采用碳化硅方案,國外奧迪e-tron GT、福特 Mach-E、特斯拉Model S等車型紛紛采用了碳化硅器件,國內比亞迪漢EV旗艦車型是碳化硅器件在國內首次上車,小鵬G9、蔚來ET7也采用碳化硅電機控制器解決方案。碳化硅成為中高端車型電源解決方案,豐田推出的電動SUV車型bZ4X上搭載了基于碳化硅的車載充電機和DC-DC轉換器,國內欣銳科技在車載充電機市場率先應用碳化硅,威邁斯、英博爾等企業也發布了基于碳化硅的車載充電機產品方案。

    圖28:各類型功率器件應用場景

    資料來源:Yole、招商銀行研究院

    圖29:SiC與IGBT器件在不同工況下效率對比

    資料來源:Infineon、招商銀行研究院

    碳化硅功率器件取代傳統硅基功率器件已成為行業發展趨勢。在2018年之前,碳化硅開始應用于電機控制器、車載充電機、DC-DC和充電樁等各領域,但是碳化硅方案尚不成熟,滲透率也較低。2020年以后,隨著新能源汽車行業爆發,碳化硅應用方案開始增加,1200V高壓解決方案也陸續出現。根據Yole的預測,600V碳化硅電機控制器方案有望在2023年放量,1200V碳化硅電機控制器方案有望在2026年放量,1200V碳化硅充電樁方案有望在2025年放量。

    圖30:新能源汽車碳化硅應用路線圖

    資料來源:Yole、招商銀行研究院

    碳化硅器件目前應用于高端新能源汽車,未來成長空間廣闊。盡管碳化硅有明顯技術優勢,也具有長期市場發展潛力,但由于碳化硅襯底生長速率慢、制備技術難度高,導致高品質碳化硅襯底產量低、成本高。目前,碳化硅主要應用于高端車型電控領域,隨著規模效益成本下降,未來將在更多車型和電源系統、充電樁領域擴大應用范圍。根據Yole的數據,2026年碳化硅器件市場規模有望達到45億美元,復合年增長率達36%。

    碳化硅器件被國際巨頭壟斷,碳化硅襯底成為影響行業發展的核心要素。從產業鏈來看,碳化硅產業鏈主要包括襯底材料制備、外延層生長、器件制造。襯底、外延、柵氧工藝是最關鍵的三大技術領域,襯底、外延、器件在碳化硅成本占比分別為46%、23%、20%,襯底成為影響碳化硅器件應用的核心因素。根據Omdia的數據,2021年碳化硅器件市場領先的競爭者包括意法半導體(37.1%)、科銳(13.7%)、英飛凌(12.5%)、羅姆(5.9%)、安森美(3.1%)、USCi(2.3%)、三菱電機(2.0%)。根據科銳的數據,碳化硅襯底市場高度壟斷,主要競爭者包括科銳(62%)、II-VI(14%)、羅姆(13%),國內有山東天岳、天科合達。

    圖31:碳化硅器件市場規模預測

    資料來源:Yole、招商銀行研究院

    圖32:碳化硅器件市場份額(2021)

    資料來源:Omdia、招商銀行研究院


    行業格局:整車廠主導中高端車型市場,第三方在中低端車型市場具有成本優勢

    整車廠和第三方各具優勢,兩類模式將長期并存。相比傳統燃油車的多層級的金字塔供應鏈體系,新能源汽車的整體設計更加簡潔,零部件數量大幅下降,供應鏈體系更加緊湊。電驅動系統產業鏈按“電驅動零組件—電驅動總成—整車廠”的上下游關系劃分,第三方供應商從上游電驅動零組件向中游電驅動總成延伸產品線,整車廠從下游整車向中游電驅動總成拓展來自行配套,兩種模式都有各自優勢。第三方供應商的優勢在于具備豐富的零組件設計制造經驗、較強的研發創新能力、更快的新產品迭代速度、更具性價比的生產制造產能。整車廠的優勢在于具備豐富的整車研發制造經驗,掌握核心研發技術水平,整車與電驅動的設計同步性更好,可實現更強的驅動性能??紤]到電驅動系統的產品性價比,依然有較多車型會直接選擇第三方供應商產品。未來,電驅動系統的競爭格局是整車廠與第三方供應商長期并存。

    表8:國內新能源汽車電驅動總成競爭格局對比

    資料來源:招商銀行研究院

    整車廠主導中高端車型市場,第三方供應商主導中低端車型市場。考慮到整車市場定位、技術路線、性能需求的不同差異,針對高中低端市場車型,電驅動系統采購偏好不同:

    (1)中高端市場車型因整車價值高、電驅動成本占比相對偏小,整車廠會自主進行研發投入,電驅動性能成為優先考慮的因素,成本因素次之。目前,新能源汽車處于行業早期,技術路線升級迭代速度較快,中高端車型更愿意嘗試新的技術方案,多合一電驅動的定制化要求較高。

    (2)中低端市場車型因整車價值低、電驅動成本占比相對偏高,整車廠研發投入沒有規模效益,產品滿足基本性能要求的基礎上,成本成為優先考慮的因素。第三方供應商通過技術迭代和工藝積累,形成多個系列平臺化產品,在對多個車企車型規?;?,具有較強的規模效應和成本優勢。

    特斯拉、比亞迪成為電驅動系統整車廠自主供應的典范。中高端車型對電驅動產品性能要求較高,頭部整車廠采用自供體系或逐步加大自供比例。特斯拉在電驅、電控、電機、減速器、功率模塊完全采用自供體系,僅在車載充電機選擇新美亞供貨。比亞迪完全采用自供體系,其中電驅、電控、電機、減速器、車載充電機采用體系內弗迪動力供應,功率模塊采用比亞迪半導體供應。蔚來在電驅、電控、電機、減速器采用體系內的蔚來驅動科技供應。小鵬自供三合一電驅總成,但電機、電控、減速器依靠第三方采購。由于整車廠自供研發投入大,依然有不少整車廠在中高端車型采用第三方供應商的產品,比如理想采用匯川技術、博格華納、聯合電子的產品。

    第三方供應商在中低端市場具有多平臺解決方案和產品性價比優勢。第三方供應商擁有多個平臺解決方案、豐富的量產經驗和飽和的產能利用率,成本控制能力強,可滿足整車廠各類車型需求,典型的第三方供應商包括匯川技術、中車時代、英搏爾、威邁斯等。匯川技術在國內電驅動總成市場排名第三方供應商第二名,在國內電控系統市場第三方供應商排名第一,客戶覆蓋小鵬、理想和威馬等新勢力車企。中車時代依靠IGBT芯片和功率模塊優勢,在電驅動系統市場取得巨大進步,在國內電驅動總成第三方供應商中排名第三,在A00/A0市場中憑借哪吒V和長安奔奔取得重要突破,A級以上市場中在哪吒U、紅旗E-QM5、長安逸動等車型中實現批量搭載。英搏爾在國內電控市場第三方供應商排名第四,在車載充電機市場第三方供應商排名第二,在A00級、A級、B級、MPV、SUV等全系乘用車型量產配套,覆蓋上汽通用五菱、長城好貓、合眾哪吒、小鵬P7等爆款車型。

    表9:主要車企電驅動系統供應鏈情況

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    大三電市場集中度相對分散,未來競爭格局尚不清晰。隨著新能源汽車滲透率持續提升,較多企業涌入大三電市場,行業競爭日趨激烈。根據NE時代的數據,對比2020年和2022年H1國內市場占有率數據,電驅動總成市場集中度趨向分散,整車廠雖然占據主導,第三方占比快速提升9個百分點;電控市場集中度略有提升,整車廠第三方勢均,整車廠占比提升10個百分點;電機市場集中度趨向分散,整車廠第三方勢均,整車廠占比提升4個百分點;減速器市場集中度趨向分散,整車廠依然占據主導,但占比下降3個百分點。

    小三電市場高度集中,第三方將持續占據市場主導權。除了比亞迪和特斯拉之外,整車廠都選擇第三方供應商,比亞迪也引入欣銳科技做個別車型供應。在第三方供應商中,頭部供應商威邁斯、英搏爾、富特科技的合計市場占有率(40.4%)也遠高于大三電總成第三方供應商的市場占有率(20.0%)。小三電市場競爭格局將會持續優化,未來整車廠市場參與度將會逐漸下降,第三方頭部供應商競爭力持續增強。

    表10:國內新能源汽車電驅動系統供應鏈TOP10企業市占率變化

    資料來源:NE時代、招商銀行研究院

    國內電驅動系統供應商崛起,挑戰海外傳統供應鏈巨頭。從全球范圍來看,電驅動系統市場競爭格局錯綜復雜,既包括傳統汽車供應鏈巨頭博世、大陸集團、德爾福、采埃孚、日本電產、博格華納,又包括電動汽車新勢力特斯拉、比亞迪、蔚來,還有最近十年興起的專業電驅動系統供應商匯川技術、英搏爾、聯合電子、巨一動力,也有從通信和芯片領域跨界的華為、中車時代。在傳統燃油車時代,汽車供應鏈格局穩固,主要市場份額被海外巨頭壟斷,中國汽車供應鏈公司較難以突破。隨著電動汽車市場爆發,中國新勢力和自主品牌車企崛起并占據重要市場份額,給國內供應商提供巨大市場機遇。隨著國內電驅動供應商的產品性能不斷提升、裝機量規模不斷擴大的影響下,未來有望在全球電驅動市場實現突破。


    業務建議及風險提示

    (本部分有刪減,招商銀行各部如需報告原文,請參考文末方式聯系研究院)

    我們通過新能源汽車滲透率來劃分產業成熟度,將電驅動系統行業分為行業早期、行業成長期、行業成熟期三階段。

    (1)行業早期,滲透率低于10%。在2020年H1之前,新能源汽車處于行業早期,行業發展依賴政策補貼,新能源汽車產品性能不足,滲透率低于10%。 

    (2)行業成長期,滲透率從10%提升到65%左右。在2020H1之后,新能源汽車處于行業成長期,新能源汽車產品性能和成本優勢推動滲透率不斷提高,預計行業快速增長有望維持到滲透率65%附近。

    (3) 行業成熟期,滲透率在65%以上。預計新能源汽車滲透率達到65%左右,行業增速才會放緩,行業格局才會穩固。

    圖33:國內新能源乘用車具有較長成長發展期

    資料來源:乘聯會、招商銀行研究院

    5.2 風險提示

    (1)新能源汽車銷量不及預期的風險。新能源汽車發展受到宏觀經濟、原材料價格、能源價格等多重因素影響,電驅動系統發展與新能源汽車銷量直接掛鉤,若新能源汽車銷量不及預期,將直接影響電驅動系統市場需求。

    (2)技術更新迭代的風險。電驅動行業處于成長期,行業技術方案處于快速升級迭代過程中,電驅動各組件都在不同程度的技術更迭,多合一集成方案也層出不窮。如果市場需求變化導致新技術路線發生較大變化,可能對行業發展帶來波動。

    (3)市場競爭加劇的風險。電驅動系統市場競爭錯綜復雜,包括傳統汽車供應鏈巨頭、新能源造車新勢力、新興電驅動系統供應商、傳統IT領域巨頭等多重勢力,各領域競爭者都擁有較強的研發資源和市場開發能力。隨著電驅動系統需求的持續增長,可能導致更多的競爭者加入,從而對行業良性發展產生不利影響。

    (4)充電基礎設施不足的風險。近幾年,我國充電設施建設加快,截至2022年9月底,全國新能源汽車保有量達1149萬輛,全國充電基礎設施448.8萬臺,車樁比2.56:1,遠未達到1:1的發展目標。充電基礎設施不足的難題可能影響行業的正常發展。

    (5)貿易摩擦的風險。近年來全球貿易摩擦顯著加劇,電驅動系統行業依然比較薄弱,上游功率器件供應受制于人,國際貿易爭端和產業鏈聯盟可能影響電驅動系統行業的發展進程。

    附錄1 :我國新能源汽車市場空間預測

    資料來源:中汽協、招商銀行研究院

    附錄2 :我國新能源乘用車電驅動市場空間測算

    資料來源:中汽協、東吳證券、招商銀行研究院

    -END-


    久久一级片_精品无码久久久久久久_国精品无码一区二区三区在线观看_日韩无码黄色网站
    <tt id="0dzhn"><address id="0dzhn"></address></tt>
  • <b id="0dzhn"></b>
  • <b id="0dzhn"></b>
  • <b id="0dzhn"></b>
  • <b id="0dzhn"></b>