2022年汽車電控行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

1、2022年汽車電控行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析1. 新能源汽車行業(yè)持續(xù)高速增長，國內(nèi)車企的高端化加速新能源汽車產(chǎn)品力提升，行業(yè)持續(xù)高增長，主要原因有：1）續(xù)航里程逐步增加，能量密度 提升和純電動平臺的陸續(xù)推出，驅(qū)動電動車續(xù)航里程提升；2）充電樁加速普及，根據(jù)工信 部數(shù)據(jù)，截止 2021 年底國內(nèi)累計建成充電站 7.5 萬座，充電樁 261.7 萬個，換電站 1298 個，公共充電樁新增 34 萬臺，同比上漲 90%；隨車配建充電樁新增 59.7 萬臺，同比上升 324%；3）新能源汽車產(chǎn)品線增加，10-20 萬價格區(qū)間的新能車產(chǎn)品數(shù)量加速推出，是新能 車滲透率加速提升的關(guān)鍵，20 萬以上的中高端

2、自主品牌和新勢力車型新產(chǎn)品周期是驅(qū)動產(chǎn)品 線高端化的關(guān)鍵。自主品牌和新勢力高端化加速。隨著國內(nèi)新勢力車企和自主車企的品牌力和新能車的產(chǎn)品力 加速崛起，國內(nèi)車企高端化趨勢確定性強。2021 年蔚來、小鵬和理想合計銷售車型約 38 萬 輛，同比增速超過 250%，其中蔚來車型主要包括 EC6、ES6 和 ES8，其主要價格區(qū)間在 4060 萬元；理想 ONE 的價格約 35 萬元；小鵬主要車型有 P7，價格在 20 萬元以上。自主 品牌中，比亞迪漢、極氪 001 等車型定價也均在 20 萬元以上，經(jīng)過 5 年的高速發(fā)展，國內(nèi) 車企的新能車車型迎來高端化的契機，隨著產(chǎn)品力和消費者偏好的變化，國內(nèi)車企

3、的中高端 新能車占比有望持續(xù)提升。我們梳理了 2022 年即將上市的自主和新勢力車企的中高端車型，蔚來將推出 ES7、ET7 和 ET5，進一步補充產(chǎn)品線分布；理想將推出 L9，小鵬將在 Q3 推出 G9 旗艦 SUV 車型，高合 和威馬也有新車型陸續(xù)推出。自主品牌也將陸續(xù)推出 B 級車和 C 級車的新能車車型，相比于 外資車企的部分油改電平臺車型，國內(nèi)新勢力和自主品牌的純電動車型優(yōu)勢較為明顯，主要 包括：1）油改電平臺的電池容量較小，電池形狀不規(guī)則；2）輕量化應(yīng)用更多，節(jié)能性較好； 3）車身重量分配更好，操控感受更好；4）純電平臺延展性更好，電氣架構(gòu)更適合高智能的 駕駛方案。2.動力總成集成

4、度不斷提高，功率密度持續(xù)增長2.1. 電驅(qū)動系統(tǒng)集成化趨勢明顯，單管并聯(lián)方案優(yōu)勢顯著電驅(qū)動系統(tǒng)包含電機、電控和減速器，三合一總成滲透率有望提高。電驅(qū)動系統(tǒng)由電機、電 控和減速器組成，其中電機和電控成本大約各占 40%，減速器成本占 20%。其中驅(qū)動電機 為新能源汽車提供動力，將電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的機械能，主要由定子、轉(zhuǎn)子、結(jié)構(gòu)組件和殼體 組成；控制器總成，基于功率半導(dǎo)體的硬件及軟件設(shè)計，對電機的工作狀態(tài)進行實時控制， 使其按照需要的方向、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)時間工作，主要由功率組件、控制軟件和傳感器組 成；傳動總成的作用是將驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速降低、轉(zhuǎn)矩升高，以保證驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速滿 足車輛需求，主要由

5、減速器、齒輪組、離合器和半軸組成。集成度提升：較獨立的電機電控系統(tǒng)，三合一動力總成可以優(yōu)化動力總成的體積和減少物料 的使用，并簡化三電系統(tǒng)，可實現(xiàn)成本的降低以及功率密度的提升。根據(jù) NE Times 統(tǒng)計口 徑，目前新能源乘用車 50%以上的電驅(qū)動系統(tǒng)都是三合一及以上總成。隨著汽車電子電氣架 構(gòu)的升級，電驅(qū)動系統(tǒng)下一步的集成化方向是將電源總成集成到三合一驅(qū)動總成中，域控制 器方案是在多合一方案基礎(chǔ)上進一步集成 BMS 和 VCU。英搏爾的六合一總成是將三合一電 源總成和三合一動力總成進行集成，華為的七合一總成是將六合一總成和 BMS 進行集成，比亞迪的八合一總成是將六合一總成和 BMS、VCU

6、 進行集成。新能源汽車的電子控制系統(tǒng)主要包括三個模塊：電池控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)以及決策系統(tǒng)，其 中動力總成中的電控通常指的驅(qū)動系統(tǒng)控制器，主要負責(zé)功率單元控制、接受行駛指令、控 制扭矩、轉(zhuǎn)速以及電流轉(zhuǎn)換等工作。優(yōu)秀的電控可以在不同的工況和行駛條件下，使動力總 成的效率得到最優(yōu)化，主要通過控制電池放電倍率、高低電壓轉(zhuǎn)換的效率以及整車能源策略， 因此電控對于續(xù)航里程以及效率的改善是非常顯著的。IGBT 是由 BJT（雙極型二極管）和 MOS（絕緣柵型場效應(yīng)管）組成的功率半導(dǎo)體器件，是 一個非通即斷的開關(guān)，導(dǎo)通時可以看做導(dǎo)線，斷開時當做開路，具有驅(qū)動功率小及低飽和壓 的優(yōu)點。IGBT 模塊將多個 IG

7、BT 芯片以絕緣方式組裝在金屬基板上，用空心塑殼封裝，用高 壓硅脂或者硅脂作為絕緣材料。IGBT 模塊的主要優(yōu)勢在于穩(wěn)定性更高：1）溫度一致性更好，IGBT 模塊將多個 IGBT 芯片 組裝同一個金屬基板上，相當于在獨立的散熱器與 IGBT 芯片之間增加了一塊均熱板；2）參 數(shù)一致性更好，模塊內(nèi)的多個 IGBT 芯片經(jīng)過了模塊制造商的篩選，參數(shù)一致性比市售分立 元件要好。目前 IGBT 模塊仍然是主要的應(yīng)用路線，在國內(nèi)主要造車新勢力以及部分自主品 牌中滲透率較高。IGBT 單管并聯(lián)方案優(yōu)勢有：1）供應(yīng)相對寬裕，器件成本更低，較傳統(tǒng)的功率模塊，由于可 以減少封裝等物料的使用，可以實現(xiàn)電控成本的降

8、低以及體積的減少；2）綜合功率密度高， IGBT 單管并聯(lián)可以實現(xiàn)電控的靈活布臵，實現(xiàn)電機電控同殼體、共散熱水道設(shè)計，達到輕 量化的目的。技術(shù)壁壘：1）電流一致性問題，需要使得每一個 IGBT 單管通過的電流完全相 同，因為只要有一個單管出現(xiàn)問題，就會加劇其他管子的工作負荷，甚至失控；2）溫度一 致性問題，由于每個單管布臵位臵和參數(shù)一致性等問題，會導(dǎo)致單管溫度不一致從而影響性能發(fā)揮。根據(jù)公司公告，批量生產(chǎn) IGBT 單管并聯(lián)方案的公司仍然較少：目前單管并聯(lián)主要 應(yīng)用平臺是低速電動車，如 6072V 或者是 96V、115V 和 144V 等電壓平臺系統(tǒng)，涉及高 電壓、大電流平臺，主要的使用者包

9、括特斯拉和英搏爾。中長期內(nèi)，模塊和單管并聯(lián)兩種方案仍將大概率并存，但單管并聯(lián)的方案滲透率有望逐步提 升，主要原因：1）IGBT 單管并聯(lián)技術(shù)可以實現(xiàn)動力系統(tǒng)低成本、輕量化和小體積優(yōu)勢，更 大程度上擬合 A 級車及以下車型的成本控制需求，份額有望提升；2）隨著高峰值功率的單 管并聯(lián)方案的三合一動力總成產(chǎn)品逐步成熟，單管并聯(lián)方案有望在 A 級車以上平臺車型逐步 滲透。電驅(qū)動系統(tǒng)行業(yè)的趨勢：1）國產(chǎn)替代加速，國內(nèi)供應(yīng)商的技術(shù)水平已經(jīng)實現(xiàn)和外資供應(yīng)商 接近，而在成本管控、響應(yīng)速度和服務(wù)方面更具優(yōu)勢，國內(nèi)供應(yīng)商有望獲得更多定點，國產(chǎn) 化進度加快；2）產(chǎn)品附加值提升，隨著扁線、油冷電機技術(shù)的發(fā)展，以及 8

10、00V 電壓平臺的 應(yīng)用使得電機、電控和電源等零部件進行部件的升級，電驅(qū)動系統(tǒng)零部件價值量獲得提升； 3）集成性提升，多合一總成可以有效減少殼體、線束和連接器等部件的使用，可以實現(xiàn)電 驅(qū)動系統(tǒng)成本的降低以及功率密度的提高；4）行業(yè)集中度提升，電驅(qū)動零部件逐漸走向高 端化，零件的升級帶動設(shè)備和技術(shù)的升級，行業(yè)壁壘進一步加固，主機廠在降本壓力下有望釋放更多份額給第三方供應(yīng)商，同時規(guī)模效應(yīng)的體現(xiàn)可以使得第三方供應(yīng)商的成本進一步降 低，從而更具競爭力。2.2. 電機技術(shù)迭代，高功率密度成為發(fā)展方向驅(qū)動電機直接將電能轉(zhuǎn)化為機械能，目前新能源汽車上主要應(yīng)用的有永磁同步電機和交流異 步電機，永磁同步電機適用

11、于低速、高速切換以及頻繁啟停等復(fù)雜路況，是國內(nèi)新能源汽車 驅(qū)動電機的主流技術(shù)路徑。扁線替圓線，扁線電機優(yōu)勢顯著。扁線電機的優(yōu)勢主要有：1）效率高，截面設(shè)計提升槽 滿率，扁線電機截面為方形，空間利用率高，裸銅槽滿率較圓形電機可提升 30%以上，能有 效降低繞組電阻進而降低銅損耗；端部尺寸更短，與圓線電機繞組相比，扁線電機端部總 高度縮短 5-10mm，可有效降低端部繞組銅耗，進一步提升電機效率；截面設(shè)計+縮短端部 尺寸等結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以讓扁線電機的平均效率較傳統(tǒng)圓線提高 1%以上。2）功率密度高，在 相同體積情況下，扁線電機可以容納更多的定子繞組，即相同損耗下扁線電機可以輸出更高 的功率和扭矩；3

12、）散熱能力強，與圓線電機相比，扁線電機的扁線形狀更規(guī)則，在定子槽 內(nèi)緊密貼合，與定子鐵芯齒部和軛部接觸面積大，可有效降低槽內(nèi)熱阻，提供熱傳導(dǎo)效率。 4）NVH 表現(xiàn)好，一方面，扁線電機使用的導(dǎo)線及繞組具備更好的剛度，可有效壓制噪音； 另一方面，扁線繞組通過鐵芯端部插線而非槽口嵌線，因此電磁設(shè)計上可以選擇更小的槽口 設(shè)計，能有效降低齒槽轉(zhuǎn)矩脈動。相較于圓線電機，扁線電機 NVH 下降約 10%，電機齒槽 轉(zhuǎn)矩降低。5）重量和體積小，同等功率下，由于扁線電機槽滿率和效率更高，因此銅材用 量減少導(dǎo)致扁線電機的體積和重量更小，在提升續(xù)航和車速的同時，也能為整車留下更多的 空間；此外，扁線電機的端部總高

13、度較圓線縮短 5-10mm，也可有效減低重量和體積。高壓替低壓，800V 是未來發(fā)展方向。為提高新能源汽車的充電效率，一方面可以提高電流， 一方面可以提高電壓，目前主流技術(shù)路徑是提高電壓。其中提升電流的主要限制在于 1）電 流越大，熱損失越大；2）電流越大時，要想以相同的電壓水平傳輸功率而不會過熱，所需 的電纜橫截面積就越大；3）充電槍有最大充電電流限制。而在充電功率相同的情況下，提 高電壓的優(yōu)勢有 1）電流更小，散熱更少，熱管理難度低；2）線束直徑更小，成本更低。800V 電壓平臺對電機的耐壓性和絕緣性提出更高要求，以及帶來了性能上的提升，800V 電機的 主要優(yōu)勢是 800V 電壓下可減少

14、同功率需求條件下電驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)阻的消耗，提高系統(tǒng)效率， 進而增加續(xù)航。油冷替水冷，油冷電機絕緣性、散熱性優(yōu)勢顯著。800V 電壓平臺和高速電機分別對電機絕 緣性、散熱性提出了更高要求，油冷電機絕緣性、散熱性優(yōu)勢顯著，有望成為主流技術(shù)路徑。 與水冷相比的優(yōu)點有：1）絕緣性更好，散熱效率高，油的絕緣性能好且不導(dǎo)磁、不導(dǎo)電， 可以直接冷卻熱源、消除熱點；2）適用溫度范圍更廣闊，油的沸點高、凝點低、高溫不易 沸騰、低溫不易凝結(jié)； 3）體積更小，對于噴油式冷卻的電機，外殼不需要設(shè)計水道，也不 需要風(fēng)扇及風(fēng)道。油冷技術(shù)路徑：有定子噴淋、轉(zhuǎn)子甩油等方式，能夠兼顧低速大轉(zhuǎn)矩下的繞組溫升和高速大 功率下的磁鋼溫升

15、，提升電機持續(xù)輸出能力，針對定子槽冷卻不足、繞組端部冷卻不均勻問 題，可考慮復(fù)合冷卻、定子浸沒冷卻等冷卻形式。2.3. 電控技術(shù)迭代，碳化硅器件有望逐步應(yīng)用新能源汽車電控通過接受 VCU 指令，控制新能源汽車電機的電流及電壓，使其按照需要的 方向、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)時間工作。此外，在能量回收過程中，新能源汽車電控還起到回充 動力電池的作用。電控主要由功率組件、控制軟件和傳感器組成：其中傳感器包括溫度傳感 器、電流/電壓傳感器、轉(zhuǎn)子位臵傳感器等，控制軟件包括 AUTOSAR 等軟件架構(gòu)，功率組 件包括 IGBT 模塊、SiC 模塊等功率器件。功率器件扮演的角色是一個非通即斷的開關(guān)：導(dǎo)通時可以看作導(dǎo)

16、線，斷開時看作開路。功率 器件的技術(shù)路徑有 IGBT 和碳化硅，目前主機廠主要選擇的方案是 IGBT 模塊，隨著高電壓 平臺的滲透，碳化硅模塊的滲透率有望逐步提升。目前 IGBT 模塊目前在電控中的成本占 44% 左右，而根據(jù) NE TIMES，碳化硅目前價格是 IGBT 模塊的 35 倍左右，中短期來看，碳化 硅模塊的成本仍然是阻礙其滲透率提升的重要因素。整車電壓平臺從 400V 往 800V 發(fā)展，電驅(qū)動系統(tǒng)的耐壓器件電壓隨之上升，隨著電機高速 化，電控的開關(guān)頻率同樣需要增加，在兩者共同要求下，耐壓等級高、開關(guān)頻率范圍寬的第 三代功率半導(dǎo)體碳化硅有望成為主流技術(shù)路徑。碳化硅可以有效減少導(dǎo)通

17、損耗和開關(guān)損耗， 整個電控系統(tǒng)效率會得到大幅提升，新能源汽車續(xù)航里程得到增加。3.電源高壓快充趨勢明確，集成程度不斷提升新能源汽車電源系統(tǒng)是新能源汽車動力總成中的重要組成部分，其主要功能為提供電力轉(zhuǎn)換 及電池的充放電功能。新能源汽車電源系統(tǒng)其主要組成部分有 DC/DC 變換器（DC/DC）、車 載充電機（OBC）和高壓配電盒（PDU）：1）DC/DC 的功能是將某一直流電源電壓轉(zhuǎn)換成 任意直流電壓的變換器，為動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)以及其他輔助設(shè)備提供所需的電力；2）OBC 是固定安裝在電動汽車上的控制和調(diào)整蓄電池充電的電能轉(zhuǎn)換裝臵，具有為電動汽車動力電 池安全、自動充滿電的能力，其依據(jù)電池管理系統(tǒng)（BMS）提供的數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)節(jié)充電電流 或電壓參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的動作，完成充電過程；3）PDU 是高壓電源分配單元，通過母排及 線束將高壓元器件電連接，為新能源汽車高壓系統(tǒng)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、低壓控制等功能等，保護和監(jiān)控高壓系統(tǒng)的運行。集成深度的提升，從機械整合到控制級、功率級整合。獨立組件的架構(gòu)形式已經(jīng)被逐漸淘汰， 目前最為常見的為共享外殼和冷卻系統(tǒng)的機械整合方式，這種方式可以實現(xiàn)成本的降低；控 制級整合通過 OBC、高電 DC/DC、PDU 三合一高電壓