新能源汽车连接器成本预测
『壹』 新能源汽车电池上的软连接器是什么东东
新能源汽车动力电池组是软连接器应用最广的领域,电池组中的电芯数量达到上百甚至数千个,软连接器主要负责电池组的电芯之间的功率连接。
以特斯拉 Model S 的动力电池板为例,其电池板被分为 8 个区域,每个区域安装 2 个电池模组,每个电池模组由超过 400 节松下 18650 锂电池组成,整个电池板约有近 7000 节锂电池,电池模组内部的电芯通过铜质软连接器连接,16 个电池模组再由中间的主线串联。
以 Model S 85 的电池包为例,每个电池模组中分为 6 组 74 节并联的锂电池,整个电池包中需要用到超过 75 米的软连接器,用于动力电池的软连接器单车价值量将超过3000 元,按 Model S 动力电池系统成本 15-25 万元测算,软连接器价值量将占动力电池系统总成本的 1.5%-2%左右。
编辑:jshaifei
发布:海菲焊接设备厂家
『贰』 新能源汽车连接器与驱动系统有什么关系
《中国制造2025》提出“节能与新能源汽车”作为重点发展领域,明确了“继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展,掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术,提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力,形成从关键零部件到整车的完成工业体系和创新体系,推动自主品牌节能与新能源汽车与国际先进水平接轨。”的发展战略,为我国节能与新能源汽车产业发展指明了方向。
一、汽车产业是制造强国战略的必然选择
从制造强国看,汽车产业以其在国民经济中的重要地位和对经济增长的重要贡献被列为国家的战略性竞争产业。以汽车为代表的第二次工业革命延续了百余年,欧美日等制造强国也无一不是汽车强国。当前,以第三次工业革命为背景,全球技术创新与经济复苏日趋活跃,汽车产业又是第三次工业革命涉及的数字化、网络化、智能化以及新能源、新材料、新装备等技术创新最全面、大规模的载体与平台,因此再次成为工业革命和工业化水平的代表性产业。
无论是从创新驱动发展,还是国民经济的可持续健康发展,具有大规模效应与产业关联带动作用的汽车产业都应是战略必争产业。中国汽车工业增加值占GDP的比重仅为1.53%,与汽车强国4%的水平存在较大差距,其原因就是我们在产业链的低端,是制造而非创造,因此汽车工业做强将为国民经济发展发挥更重要的作用。同时,汽车工业极强的产业关联与带动性,也是中国制造业技术创新水平的集中体现。
二、汽车产业发展面临的主要问题与制约因素
(一)对汽车产业在制造强国建设和经济转型升级中的重要战略地位认识不足,清晰系统持续的产业发展战略和顶层设计缺失。近年来我国汽车产业发展迅猛,但汽车产业发展战略依旧不清晰,缺乏系统完整的汽车强国战略。汽车产业政策的不持续性,导致国内汽车市场波动大,企业产能要么难以适应,要么出现闲置,加剧了国内市场的低水平竞争,产业大而不强。
(二)关键核心技术受制于人,自主创新能力偏弱。目前,我国主要汽车集团在乘用车平台技术、发动机系统、新能源电池等领域仍未完全掌握关键技术,尚未形成完整工业体系及能力。
(三)缺乏基础研究共性技术平台与创新体系支撑。目前,我国初步建立官产学研相结合的创新体系,但是由于产业组织结构、企业规模及治理模式等多种因素制约,对基础共性技术的研究仍偏弱,另外,目前尚无跨行业、跨领域、跨技术的协调管理机制。
(四)传统汽车产业整体技术水平和研发能力薄弱,供应链体系不完整,制约战略新兴产业的快速发展。由于我国传统汽车及其相关产业的创新能力、研发投入强度相对薄弱,相关产业链尚不完善,部分关键零部件原材料和关键元器件依赖国外,制约了节能与新能源汽车的快速发展。
(五)商业运营模式、人文等软环境发展滞后,自主品牌培育仍需时日。目前,汽车产业主导的商业模式仍未确定,汽车文化环境建设滞后,同时国产汽车技术水平、产品质量、性能等方面仍与国际先进水平存在差距,缺乏核心竞争力。
三、节能与新能源汽车是汽车制造强国的必由之路
随着全球汽车保有量的迅速增长,面临能源、环境和安全的压力日益加大。从可持续发展看,汽车产业必须解决能源、污染、安全和拥堵全球公认的四大汽车公害,低碳化、信息化与智能化汽车已被认为是最终解决方案。
美日欧等国家都已提出了汽车低碳化、电动化、智能化的发展目标,并通过加强技术创新、跨产业协同融合等规划,加快推动实现汽车产业在新一代信息技术、清洁能源技术发展大背景下的转型和变革。
在低碳化方面,主要汽车发达国家基本都提出了乘用车燃料消耗量达到2020年5L/100km,2025年4L/100km左右的目标。
在电动化方面,在各国政府的积极推动和主要汽车制造商努力下,基于动力电池技术进步和成本降低,全球汽车电动化进程不断加快。2014年全球电动汽车销量达30万辆。据国际能源机构预测,到2030年电动汽车将占世界汽车销量的30%。
在智能化方面,世界先进国家已将汽车产业的发展蓝图确定为要实现基于网络的设计、制造、服务一体化的数字模型。如,德国工业4.0清晰定义了基于互联网的智能汽车、设施及制造服务的信息物理融合系统,以及明确了从汽车机电一体化到智能驾驶信息物理融合推进时间表。欧盟计划2050年形成一体化智能和互通互联汽车的交通区,互联汽车将于2015年上市。
2014年中国汽车销量达2439万辆,截至2014年底,汽车保有量1.45亿辆。近年来,中国石油进口依存度已接近60%,交通领域石油消费占比接近50%,其中近80%被汽车消耗。同时,城市道路交通矛盾日益突出,汽车成为环境污染排放的重要来源,由此可见,汽车产业肩负改善交通、保护环境、节约能源等的重要责任,中国汽车产业发展节能与新能源汽车,实现低碳化、电动化、智能化发展刻不容缓。从中国汽车产业的现状看,依据汽车产业的现有基础、在国家战略性新兴产业与节能减排法规的促进下,经过“十三五”期间的扎实推进与重点突破,有可能在“十四五”形成低碳化、信息化、智能化的节能与新能源汽车优势领域。
四、推动节能与新能源汽车产业发展的战略目标
(一)纯电动汽车和插电式混合动力汽车
1. 产业化取得重大进展。到2020年,自主品牌纯电动和插电式新能源汽车年销量突破100万辆;到2025年,与国际先进水平同步的新能源汽车年销量300万辆。
2. 产业竞争力显著提升。到2020年,打造明星车型,进入全球销量排名前10,新能源客车实现批量出口;到2025年,2家整车企业销量进入世界前10。海外销售占总销量的10%。
3. 配套能力明显增强。到2020年,动力电池、驱动电机等关键系统达到国际先进水平,在国内市场占有率80%;到2025年,动力电池、驱动电机等关键系统实现批量出口。
4. 逐步实现车辆信息化、智能化。到2020年,实现车-车、车-设施之间信息化;到2025年,智能网联汽车实现区域试点。
(二)燃料电池汽车
1.关键材料、零部件逐步国产化。到2020年,实现燃料电池关键材料批量化生产的质量控制和保证能力;到2025年,实现高品质关键材料、零部件实现国产化和批量供应。
2.燃料电池堆和整车性能逐步提升。到2020年,燃料电池堆寿命达到5000小时,功率密度超过2.5千瓦/升,整车耐久性到达15万公里,续驶里程500公里,加氢时间3分钟,冷启动温度低于-30℃;到2025年,燃料电池堆系统可靠性和经济性大幅提高,和传统汽车、电动汽车相比具有一定的市场竞争力,实现批量生产和市场化推广。
3.燃料电池汽车运行规模进一步扩大。到2020年,生产1000辆燃料电池汽车并进行示范运行;到2025年,制氢、加氢等配套基础设施基本完善,燃料电池汽车实现区域小规模运行。
(三)节能汽车
到2020年,乘用车(含新能源乘用车)新车整体油耗降至5升/100公里,2025年,降至4升/100公里左右。到2020年,商用车新车油耗接近国际先进水平,到2025年,达到国际先进水平。
(四)智能网联汽车
到2020年,掌握智能辅助驾驶总体技术及各项关键技术,初步建立智能网联汽车自主研发体系及生产配套体系。到2025年,掌握自动驾驶总体技术及各项关键技术,建立较完善的智能网联汽车自主研发体系、生产配套体系及产业群,基本完成汽车产业转型升级。
五、推动节能与新能源汽车产业发展的重点领域
(一)纯电动汽车和插电式混合动力汽车
纯电动汽车是指其动力系统主要由动力蓄电池和驱动电机组成,从电网获得电力,并通过动力蓄电池向驱动电机提供电能驱动的汽车。 插电式混合动力汽车是一种能从外部电源对其能量存储装置进行充电的混合动力汽车,具有纯电行驶模式。围绕纯电动汽车和插电式混合动力汽车,将主要在以下重点领域开展工作:
1. 研发一体化纯电动平台。开发高集成度的电动一体化底盘产品技术,高度集成电池系统、高效高集成电驱动总成、主动悬架系统、线控转向/制动系统、集成控制系统,实现整车操纵稳定性、电池组安全防护、底盘系统的轻量化的研究应用。
2. 高性能插电式混合动力总成和增程式器发动机。开发高性能插电式混合动力总成,开展离合器、电机及变速箱集成开发、混合动力系统控制和集成技术开发。重点掌握新型结构发动机、高效高密度发电机的开发,研究高效发动机与发电机的集成的核心关键技术,形成增程器系统的自主开发和配套能力。
3. 下一代锂离子电动力电池和新体系动力电池,高功率密度、高可靠性电驱动系统的研发和产业化,构建自主可控的产业链。建立和健全富锂层氧化物正极材料/硅基合金体系锂离子电池、全固态锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等下一代锂离动力电池和新体系动力电池的产业链,并推动高功率密度、高效化、轻量化、小型化的驱动电机的研发。
4. 基于大数据系统的智能化汽车产业链建设,突破车联网应用、信息融合、车辆集成控制、信息安全等关键技术。建立基于大数据系统的智能网联汽车自主研发体系和生产配套体系,基本完成汽车产业转型升级突破环境感知与多传感器信息融合技术、信息支撑平台与协同通信技术、智能决策及智能线控技术、智能网联汽车的车辆集成技术、智能网联汽车信息安全技术等关键技术。
(二)燃料电池汽车
燃料电池汽车是指利用氢气和空气中的氧在催化剂作用下,在燃料电池中电化学反应产生的电能作为主要动力源的汽车。围绕燃料电池汽车,将主要在以下重点领域开展工作:
1.燃料电池催化剂、质子交换膜、碳纸、膜电极组件、双极板等关键材料批量生产能力建设和质量控制技术研究。开展高功率密度电堆用的低Pt催化剂、复合膜、扩散层(碳纸、碳布)、高性能及耐受性质子交换膜材料、高可靠性及低铂担量的膜电极(MEA)、高性能及高可靠性的金属双极板的开发和质量控制技术的研究,形成批量生产能力。
2.燃料电池堆系统可靠性提升和工程化水平的研究。提高催化剂及其载体的抗氧化能力,质子膜的机械和化学稳定性;改进燃料电池材料制备工艺和质量控制,提高电堆设计水平;验证电堆运行寿命,解决车辆运行条件下的电堆均一性问题;结合车辆动态运行特征,对系统级运行与操作条件做匹配优化;实现系统级寿命验证与参数表征,提高产品级寿命;提高系统零部件的可靠性,开展系统可靠性分析与设计改进。
3.汽车、备用电源、深海潜器等燃料电池通用化技术研究。开展燃料电池通用化技术研究,2020年,实现关键技术攻关,研发出新一代的金属双极板电堆,2025年,完成商业化产品全产业链的建设。
4.燃料电池汽车整车可靠性提升和成本控制技术。开展燃料电池发动机系统集成与优化,实现燃料电池整车可靠性提高;推动燃料电池关键材料(膜、炭纸、催化剂、MEA、双极板等)及系统关键部件(空压机、膜增湿器、电磁阀、车载70MPa氢瓶等)国产化,开发超低铂,非铂催化剂,降低材料成本,促进燃料电池系统产品化和工程化,实现燃料电池系统设计模块化,并改进生产制造工艺。
(三)节能汽车
节能汽车是指以内燃机为主要动力系统,综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车,主要涵盖先进汽柴油汽车、替代燃料汽车、混合动力汽车等。围绕节能汽车,将主要在以下重点领域开展工作:
1.整车轻量化技术、低滚阻轮胎,车身外形优化设计。推广应用铝合金、镁合金、高强度钢、塑料及非金属复合材料等整车轻量化材料和车身轻量化、底盘轻量化、动力系统、核心部件轻量化设计。形成低滚阻轮胎开发技术、节能、安全、舒适等性能控制技术、低风阻整车开发技术、整车智能热管理技术等整车集成技术的开发和产业化能力。
2.柴油机高压共轨、汽油机缸内直喷、均质燃烧和涡轮增压等高效率发动机,提高热动能量转化效率。促进柴油机高压共轨技术的自主开发,推动柴油发动机在乘用车上的应用。推动高效汽油发动机的自主开发和产业化,提升热动能量转化效率,降低能耗。促进汽油机缸内直喷、均值燃料、废气再循环+高压缩比、可变气门正时(VVT)、可变气门升程(VVL)、废气涡轮增压和机械增压技术等高效燃烧技术的开发与自主供应;低摩擦轴承、低粘度机油、激光珩磨等低摩擦新产品和新工艺的开发;形成电子节温器、电子水泵、智能发电机等高效附件的开发与商品化能力。
3.商用车自动控制机械变速器、高效变速器、节能空调、起停技术和制动能量回收技术的研究优化。实现双离合器总成、电液耦合液压阀体、液力变矩器、高压静音油泵核心技术突破与国产化。促进机械变速器自动控制、变速器多档化、手动变速器平台化、提升变速器效率,与国际趋势接轨。研究优化节能空调技术、启停技术、制动能量回收技术和零部件的开发,实现国产化批量供应。
(四)智能网联汽车
智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,具备复杂环境感知、智能化决策、自动化控制功能,使车辆与外部节点间实现信息共享与控制协同,实现“零伤亡、零拥堵”,达到安全、高效、节能行驶的下一代汽车。围绕智能网联汽车,将主要在以下重点领域开展工作:
1、基于车联网的车载智能信息服务系统。在现有的Telmatics系统基础上,为乘客的安全便利出行提供全方位的信息服务。
2、公交及营运车辆网联化信息管理系统。全面升级及优化公交、出租及各种运营车辆信息服务及管理系统,为专业驾驶员的安全、绿色与高效出行提供全方位信息服务,同时为营运管理与交通管理部门提供系统的监控、调度和管理服务。
3、装备智能辅助驾驶系统的智能网联汽车。包括车道偏离预警系统、盲区预警系统、驾驶员疲劳预警系统、自适应巡航控制系统及预测式紧急刹车系统,能提供至少两种可共同运行的主要控制功能,如自适应巡航控制(ACC)与车道偏离预警的结合,以减轻驾驶人负担。减少交通事故30%以上,减少交通死亡人数10%以上。
4、装备自动驾驶系统的智能网联汽车。包括结构化道路下和各种道路下的自动驾驶系统,可执行完整的安全关键驾驶功能,在行驶全程中检测道路状况,实现可完全自动驾驶。无人驾驶最高安全车速达到120km/h,综合能耗较常规汽车降低10%以上,减少排放20%以上。
六、推动节能与新能源汽车产业发展的主要路径
(一)加强对关键核心技术和零部件研发和产业化支持。掌握电池、电机、电控核心技术,加大对燃料电池关键材料和零部件的研发支持和产业链建设,以及促进传统能源动力系统应用新一代增压直喷、混合动力、低摩擦等技术的开发和产业化,形成完整的节能与新能源汽车产业配套体系,推动插电式混合动力、纯电动及燃料电池汽车工程化和产业化水平,促进节能产品的应用。
(二)搭建产业共性技术平台,加强优势技术的共享应用以及通用技术与部件的联合批量供应。发挥产业创新联盟的作用,加强统筹协调,开展关键共性技术研发与工程化应用,采取多种形式的商业化合作模式,创新供应体系,建立行业共享的汽车产品开发数据库,全面提升我国汽车工业自出开发能力和整体技术水平。
(三)完善标准法规体系,提升检测评价能力,加强产品事中事后监管。进一步完善新能源汽车准入管理制度和汽车产品公告制度,严格执行准入条件、认证要求;加强新能源汽车安全标准的研究与制定,加快研究制定新能源汽车以及充电、加注技术和设施的相关标准;制定分阶段的乘用车、轻型商用车和重型商用车燃料消耗量目标值标准,实施乘用车企业平均燃料消耗量管理和重型商用车燃料消耗量标示制度。
(四)完善政策保障体系。通过税收、补贴等鼓励政策,加强混合动力系统的规模应用;推动新能源汽车的推广应用;完善充电基础设施保障体系并加快制氢、储氢、加氢等配套体系建设;加快燃料电池在交通、通讯、能源、航空、船舶等领域的应用,促进产业协同发展。
(五)加强国际合作,强化国际化布局。加强在新技术、新材料、关键零部件等方面的合作开发,加强国际化产业布局。积极参与制定国际标准法规的制定,为我国节能与新能源汽车走向国际奠定基础。
『叁』 新能源汽车电驱动技术发展和产业化趋势
新能源 汽车 的动力系统包括电驱动系统与电源系统两大类
电驱动系统包含电机、电控制器、减速箱,是驱动电动 汽车 行驶的核心部件;电源系统包含车载充电机(OBC)、DC-DC 转换器和高压配电盒,是动力电池组进行充电、电能转换及分配的核心部件。
电驱动产业链涉及环节较多,可以概括为零件—总成—系统—整车厂四大层级。
上游零部件包括永磁体、硅钢体、功率模块、电容、传感器等,这一级的玩家对在整车产业链中属于“三级供应商”。在零部件基础上进一步设计组装得到电机总成、电控总成与传动总成,这一级的玩家可以称为车企的“二级供应商”;各个单独总成进一步集成为电驱动系统供货于车企,这一级玩家为行业“一级供应商”。
1.1. 大三电:电机、电控、减速器
1.1.1. 电机:扁线电机、高压电机带来新机遇
电驱动系统在新能源 汽车 成本中占比仅次于电池。电驱动系统(电机、电控、减速器)是新能源 汽车 动力总成的关键部件,相当于传统燃油车发动机的作用,直接决定整车的动力性能。其成本占比仅次电池,占比绝对值因新能源 汽车 品牌、车型而异。
驱动电机主要技术路径聚焦在永磁同步电机&交流异步电机上。永磁同步电机与交流异步电机的主要区别点在于转子结构,永磁同步电机会在转子上放置永磁体,由磁体产生磁场;而交流异步电机则是由定子绕组通电产生旋转磁场。功率密度、效率(高效率区间)是衡量电机性能的关键指标:
1)功率密度越大代表着相同功率下的电机体积更小,有利于节省空间&制造成本;
2)效率越高,说明电机端损耗越小,相同电池容量下,新能源车续航里程更长。
永磁同步电机为目前应用最多的电机类型,异步电机在高端车型双电机配置下会有部分使用。相比交流异步电机,永磁同步电机功率密度更高、高效区间更宽、质量更轻。
根据第一电动 汽车 网统计信息,2022 年 3 月,我国新能源 汽车 共配套驱动电机 50.97 万台,其中永磁同步电机为 48.60 万台,占比 95%,适用于大部分主流车型;交流异步电机配套 2.09 万台,占比为 4%,主要配套包括特斯拉 Model Y、岚图 FREE、蔚来 ES8、奥迪 e-tron、大众 ID.4 CROZZ 等车型。交流异步电机在高速中应用性能更优,同时具有成本优势(稀土永磁材料成本较高,同功率的永磁同步电机价格更高),目前配套多以高端车型、双电机方案为主 (蔚来 ES8 是前永磁同步+后交流异步,特斯拉 Model Y 2021款采用前感应异步+后永磁同步)。
多电机在高端车型中应用有所增加,故单车配套电机数也随高端市场占比而变化。
相比单电机,双电机可以显著提高 汽车 的加速性能与续航能力。同时,双电机多意味着四驱系统,可以提供更好的附着力,从而提高安全性能。近年来,在高端车型中双电机的应用不断增加,特斯拉、蔚来、奥迪、大众、奔驰都陆续推出搭载双电机的车型。而在法拉第 FF91 和荣威 MarvelX 中更是使用了三个电机。
扁线:可有效提高电机功率密度,减少铜损耗以提升效率。
1)功率密度高:相较于传统的圆线绕组电机,扁线电机将圆形导线换成矩形导线,因此相同面积的定子线槽可以塞进更多面积的导线,进而提高功率密度。
2)效率高、损耗小:铜损耗在电机损耗里占比达 65%,因此为提高电机效率,需采用更合理的定子绕组,从而降低铜耗。此外,扁线截面更粗使得电阻相对更小,铜导线发热损失的能量也越小。而且扁线电机的端部尺寸短 5-10mm,从而降低端部绕组铜损耗。
3)重量、NVH 等方面也存在优势。
发卡电机为应用最广泛的扁线技术,产线投资高,产业化仍处于前期阶段。根据线圈绕组方式差异,扁线电机可分为集中绕组扁线电机、波绕组扁线电机与 Hairpin(发卡)扁线电机,其中发卡电机应用最为广泛。相对圆线电机,扁线电机无法进行手工制造、自动化要求较高——绕组制造过程非常复杂,需要先将导线,制作成发卡的形状,然后通过自动化插入到定子铁芯槽内,然后进行端部扭头和焊接。高自动化及定制化使得扁线电机产线投入较高,根据方正电机,2021 年来公司已先后投资 17.42 亿元用于产线建设,对企业资金实力有较大挑战。
雪佛兰和丰田开启扁线电机应用先河,近年来渗透率不断提升。2007 年,雪佛兰VLOT 采用的电动 汽车 中就有发卡式扁线电机,其供应商为雷米。2015 年,丰田发行了装载扁线电机的第四代普锐斯,其电机供应商为 Denso。在扁线电机更高的效率加成下及内外资电机厂商批量化工艺的成熟,近年来其应用不断增加,2020 年来,保时捷、比亚迪、特斯拉等车企纷纷推出装载发卡式电机的新车型,渗透率不断增长。根据方正电机公司年报,2020 年全球新能源 汽车 行业扁线电机渗透率为 15%,我国扁线电机渗透率约为 10%。2021 年随着各主流车企大规模换装扁线电机,特斯拉换装国产扁线电机,我国扁线电机渗透率已与全球扁线电机渗透率同步增长至 25%。
此外,在高端车型中,搭载扁线电机数量也开始从原来的单电机增加到双电机。例如,保时捷首款纯电动跑车 Taycan 便采用了三电机。
高压:缩短充电时间、提高电机效率以延长里程的重要措施。纯电乘用车电压通常在 200-400V 之间,在同等功率下,当电压从 400V 提升到 800V 后,线路中通过的电流减少一半,产生的功率损耗更小,从而可以提高充电效率、缩短充电时长,进而改善新能源 汽车 使用体验。同时,工作电流的减少将降低功率损耗,继而可以进一步降低同样行驶里程中的电量消耗,从而延长 汽车 里程数。2021 年为我国 800V 高压快充元年,行业发展有望加速。
2021 年来,比亚迪(e 平台)、理想、小鹏、广汽(埃安)、吉利(极氪 001)、北汽(极狐)等车企纷纷布局 800V 快充技术,我国 800V 高压快充行业进入发展加速期。
高压化下对 汽车 电子各环节都将带来新挑战,目前应用仅停留在高端车型。新能源 汽车 要实现 800V 及以上高压平台兼容,除了需要提高电机、电池性能外,PTC、空调、OBC、高压线束等部件都需要重新适配,此外还面临更高电压带来的安全、热管理、成本等多方面挑战。受以上因素影响,目前 800V 高压平台应用还仅停留在部分高端车型。
油冷:采取合理的电机热管理设计可以进一步提升功率密度。电机的功率极限能力往往受限于电机温升极限,因此提高电机冷却散热能力可以快速提高功率密度,同时防止永磁体在高温时发生不可逆的“退磁”。目前常用的冷却方式为水冷,但其无法直接冷却热源,热量传递路径长、散热效率低;相较于水冷,油冷的优势在于油品具有不导电、不导磁、绝缘等性能,因此可以直接接触热源,形成更安全的热交换,提高散热效率。
故相同的绕组绝缘等级下,油冷电机可以承受更高的绕组电流,长期工作功率更高。
1.1.2. 电机控制器:IGBT 掣肘,单管并联纾困
电控系统通过电机控制算法发出信号驱动电机转动,进而控制整个车辆的动力输出。电控系统可分为主控制器和辅助控制器:
1)主控制器控制 汽车 的驱动电机;
2)辅助控制器控制 汽车 的转向电机、制动器、空调等。
我们本文重点讨论的电控系统主要指主控制器,主要由控制板(接受整车控制器的信号指令,运行电机控制算法,发出控制指令给功率板)、功率板(接受控制板指令,频繁通断 IGBT/MOSFET,控制电机转动)、壳体等组成,在控制器中,控制电路板、功率电路板成本主要在于 IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(功率场效应晶体管)、MCU(微控制器)、电源芯片等半导体器件。
电控开发需要从硬件、软件两方面协同进步。类似电机,电机控制器的核心指标同样为功率密度、效率,软硬件的优化也是围绕这两大核心主题展开。
1)硬件角度,功率半导体单管并联方案将具备高性价比优势,或成 A 级以下车型主流硬件配置;而模组方案凭借更高可靠性,在中高端车型占据核心地位。器件方面,碳化硅有望逐步渗透。
2)软件角度,需要在可拓展性、易维护性、功能安全性等方面的不断提高。
功率半导体 IGBT 占电控成本比重较高,主要参与者为国外功率半导体巨头。根据盖世 汽车 数据,2017 年功率板的核心器件 IGBT 模块,占到电控总成本高达 37%。根据Yole,2020 年全球 IGBT 行业销售额 TOP15 公司中共 14 家为国外企业,而英飞凌(Infineon)更是凭借 14.33 亿美元的收入连续多年稳居全球第一。
功率半导体在新能源 汽车 中的应用可分为模组&单管并联这两种路线,两者有各自适用的场景。模组为高度集成的功率半导体产品,保证了电控成品的可靠性&良率高,同时降低了系统设计的复杂度。以 IGBT 为例,由于车规级功率半导体主要被英飞凌等外资占据,其往往提供特定参数规格的标准 IGBT 模组,然而模组参数往往不能很好适配具体需求,因此标准模组在不同功率的驱动电机控制系统中容易出现容量受限、结构安装等问题。若采用多个 IGBT 单管并联(通过复合母排、冷却装置等部件一同封装),则可以根据不同车型灵活设计冗余量,并且单管成本显著低于模块,在成本要求较高的A 级以下车型使用得更为普遍。但多个 IGBT 单管并联时,由于各单管参数的分散性、输出电流的不一致性,可能使系统可靠性较差,整个 IGBT 模组寿命也会缩短,对企业技术、制造能力考验大,故中高端 B 级以上车型通常使用可靠性更强的模组路线。
碳化硅功率器件可显著提高电控效率、功率密度等性能。碳化硅材料具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和迁移速率高等性质,相比硅基 IGBT,碳化硅元器件体积更小、频率更高、开关损耗更小,可以使电驱动系统在高压、高温下保持高速稳定运行(硅基IGBT 只能在 200 以下的环境中工作)。根据意法半导体,在 400V 电压平台下,相较于硅基 IGBT,碳化硅功率件有 2-4%的效率提升;在 750V 电压平台下,碳化硅器件有3.5-8%的效率提升。
越来越多的高端车型已采用碳化硅电控。
1)车企角度,2021 年奥迪 e-tron GT 与福特 Mach E、特斯拉 Model S 等新车型也纷纷采用了碳化硅器件。2021 年 10 月,通用 汽车 与 Wolfspeed 签订了碳化硅供应协议,在原材料上抢先布局。国内车企也不断布局碳化硅,比亚迪发布了碳化硅车系平台 e-Platform 3.0,小鹏 G9、蔚来 ET7 等采用碳化硅电控的车型也有望在 2022 年交付。
2)供应商角度,根据精进电动招股说明书,公司采用全 SiC 模块,可以使控制器的功率提高 20kW 同时使其重量减少 6kg,逆变器尺寸缩小 43%。根据英搏尔,碳化硅电机控制器的损耗下降了 5%,电驱动系统整体 NEDC 平均效率提升 3.6%,整车 NEDC 续航提升 30km、增幅达 5.8%。
除了电机控制器外,碳化硅器件在 OBC、DC/DC、无线充电等“小三电”中也有应用。例如,欣锐 科技 早于 2013 年正式将 Wolfspeed 的碳化硅方案应用于 OBC 产品,2021 年为比亚迪 DMi 车型提供碳化硅电源类产品。目前制约碳化硅器件应用的主要因素为成本,伴随着未来碳化硅产业链的发展完善,相关器件应用渗透率将稳步提升。
软件:电控的进步体现在可拓展性、易维护性、功能安全性等方面的不断提高。
1)可拓展性:电控软件开发通常会使用 AUTOSAR 工具链(B 级及以上车把 AUTOSAR 作为“标配”)。AUTOSAR(AUTOmotive Open System Architecture, 汽车 开放系统架构)是由全球各大 汽车 整车厂、汽零供应商、 汽车 电子软件系统公司联合建立的一套标准协议,旨在有效地管理日趋复杂的 汽车 电子软件系统。AUTOSAR 规范的运用使得不同结构的电子控制单元的接口特征标准化、模块化,应用软件具备更好的可扩展性、可移植性,缩短开发周期。
2)易维护性:是指在软件后续使用过程中,及时实现远程更新升级与性能优化。OTA(Over-the-Air)技术可以降低维护成本,创造新的收入来源,目前已经在 汽车 行业包括其控制器总成上持续推广。3)安全性,电驱动系统的控制器总成对新能源 汽车 的动力输出进行直接的调节控制,是保证安全性的重要一环。在 汽车 行业逐步引入 ISO26262 标准之后,基于功能安全的车用软件开发对电控软件提出了新的要求。
1.1.3. 减速器:单档路线为主,两档减速可以期待
电机高速化趋势明显,带动减速器向两档减速方向发展。减速器是影响电驱动系统整体 NVH 性能的关键。按照传动等级分类,减速器可以分为单级减速器、两档减速器以及两档以上减速器。在电机高速化的趋势下,减速器正在经历从单级到多档的产品演变过程。目前,丰田普锐斯和特斯拉 Model 3 电机转速均已达到了 17900rpm,国内车企转速略低,但基本也都达到了 16000rpm,下一步规划便是 18000-20000rpm,电机高速化性能的提升需要相应的高性能减速器来配套。
单级减速器结构简单、成本较低、体积小,因此目前仍为主流应用。但在高转速区间,单档减速器由于传动比单一,在最高或最低车速以及低负荷条件下,电驱动效率会下降,浪费电能而减少行驶里程,此外减速器高转速时会带来 NVH 等问题。
两档减速器在混动车中率先应用,纯电动车应用可以期待。相较于单档减速器,两档减速器一方面使驱动电机在更高效的区域运行,从而提升驱动系统效率。另一方面,采用两档减速器后,传动比可以做到更高, 汽车 动力性随之增加、减少百公里加速时间。
此外,采用两个档位后,驱动电机可以更加小型化、低速化,从而降低电机及电控的成本。目前,采埃孚、GKN、麦格纳、Taycan 等企业均已推出两档减速器产品。
1.2. 小三电:OBC、DC/DC、PDU
“小三电”是 OBC、DC/DC、PDU 三大类电源产品,三者一同搭建了 汽车 内部的“能源网络”。OBC(充电机)负责将来自电网的交流电转换成直流电给电池充电; 汽车 电气电子系统中,不同部件需要的电压等级不尽相同,故需要 DC/DC(直流-直流变换器)转换电压;PDU(高压配电盒)负责内部“电气能源网架”的互联互通。
半导体器件成本占比较高,部分仍依赖进口。根据威迈斯招股说明书,在电源产品中,半导体器件、电容电阻为主要成本构成,占比分别为 23%和 16%。而由于半导体器件与部分电容产品国产化水平较低,多数公司仍采用外资供应商为主。例如,威迈斯主要供应商为 TI、英飞凌、意法半导体、贵弥功等,2016-2018 年公司进口原材料金额占比分别为 22.30%、19.96%、28.71%,其中 IGBT、MOSFET 海外主要供货商英飞凌占比最高,2016-2018 年采购金额占比分别为 3.18%、6.61%、7.28%。
技术持续演进,集成化趋势同样显著,软硬件能力都将迎来考验。早期车载电源产品主要采用模拟控制技术,产品功能较为单一,配套的软件只具备检测功能,不能实现精准控制。之后车载电源产品向数字化技术转变,能够实现复杂的控制算法,实现输出参数的灵活调整和精准控制,提高了软件系统的操控性,包括车载电源的诊断、升级和参数调整等应用需求。下一代车载电源产品将向集成化转变,在硬件、软件、体积、重量四个维度实现创新突破。硬件上有望将进一步采用更高性能的碳化硅器件;软件上将开发过程转换为模型化编程及满足 AUTOSAR 的接口方式,提升软件稳定性和灵活性;在体积和重量上实现小型化、轻量化。
1.3. 集成化:1+1+1 3,深度集成方兴未艾
1+1+1>3,电驱动由最初“结构集成”向“深度系统集成”演进,集成化“多合一”总成产品成为主流趋势。以往动力系统的电机、电控、电源多单独采购,根据其电气、机械结构进行集成组装;随着新能源 汽车 零部件要求不断提高,“多合一”总成产品通过巧妙设计将电机、电控、减速器、电源“深度集成”,减少彼此间的连接器、冷却组件、高压线束等部件。“多合一”集成式系统相比分体式产品的优势主要体现在以下方面:
1)性能更优:降低了各部件之间连接部位的效率损耗,提高整车的 NVH 性能,从而提高了集成系统的可靠性;
2)成本更低:集成式电驱动系统可以减少车内部的高压线束、连接器数量,节约线束与连接器成本,从而使集成式系统更具有经济性。
3)更省空间:集成式产品体积更小、重量更轻,有利于节省车内空间。
集成化电驱动系统渗透率不断提升。根据 NE 时代新能源,2020 年/2022 年 1-4 月我国新能源乘用车“三合一”电驱动系统搭载量为 50.27/79.26 万台,渗透率为44.91%/61.63%,目前基本涵盖大部分 A 级车、B 级以上车型。
现有集成产品以“三合一”为主,集成度更高的“多合一”新产品也在不断问世。
根据 NE 时代新能源,2022 年 1-4 月新能源乘用车搭载的电驱动系统中,分体式、电机/电控“二合一”合计占比为 44%,“三合一”占比为 52%,“多合一”占比为 4%。同时,OBC、DC-DC、PDU 等充配电系统集成产品应用也不断增加,结合电驱系统集成产品将形成集成度更高的多合一平台。
华为 DriveOne“七合一”电驱动系统打造多合一集成新标杆,比亚迪和上汽变速器也陆续推出多合一产品。
1)华为七合一系统集成了 MCU、电机。减速器、DC-DC、 OBC、PDU、BCU 七大部件,具有开发简单、适配简单、布置简单、演进简单等优势。
相较于“三合一”,该产品体积减少 20%、重量减轻 15%。此外,华为 DriveOne 系统可实现 7dB 的超静音,并具有 80%NEDC 效率,提升整车驾驶体验。根据 NE 时代新能源,华为“三合一”电驱动总成已在长安 CS-GXNEV 和赛力斯 SF5 两款车型中得到应用,但目前其七合一产品还没有在整车中的应用案例。
2)比亚迪“海豚”八合一系统即成立VCU、BCU、PDU、DC-DC、OBC、MCU、电机、减速器八大部件;
3)上汽变速器&威迈斯的七合一系统集成电机、电控、减速器、OBC、DC-DC、PDU、BCU 七大部件。
1.4. 总结:千亿空间市场广阔,技术变革推动天花板不断打开
据前文所述,新能源 汽车 电驱动、电源系统围绕“高效率区间、高功率密度”等核心性能,其技术迭代仍在演进,而且针对不同车企、不同车型大多需要“量身定制”。
截至 2022 年 4 月,国内电动车销量结构成“纺锤形”——B 级和 A00 级车型销量占比较高。分车型来看电驱动技术,1)A/B 级及以上中高端车型通常因价格较高、可降本空间大,性能要求高,故对“三合一”乃至“六合一/七合一”等更青睐,扁线、碳化硅有 望率先在中高端车型进行渗透。2)A00/A0 级的低端车型对成本要求更高,故倾向于采 购分体式产品,部分也会采用成本低的“三合一”。即使对同一级别车型,不同车企及电动化平台均有各自技术架构,需要电驱动企业去配合设计,故当前定制化水平仍较高。
1)技术变革带动需求结构变化:在电机技术方向上,扁线电机渗透率有望在未来5 年快速提升,我们假设 2025 年在电驱三合一市场的综合渗透率将达到 87%;在单车配套电机数量上,双电机目前仍主要应用于高端车型,我们假设 2025 年双电机在电驱三合一市场综合渗透率将达到 5%。在电控方向,由于碳化硅性能优势较强,近年应用增长较快,考虑其降本速度,我们假设碳化硅电控渗透率稳步提升、2025 年在电驱三合一市场综合渗透率达到 26%。
2)规模化带动价格下降:电机方面,扁线电机厂家近年产能扩展迅猛,我们预计规模化将带动价格快速下降,同时随着扁线电机渗透率提升,与圆线电机价格差异持续缩小,经济性更为突出;电控方面,碳化硅同样持续降本。
3)集成化占比提高:我们将电驱动&电源市场分为分布式、二合一、三合一(含少量“多合一”),我们假设“三合一”渗透率不断提升、2025 年达到 59%(基本覆盖 A 级及以上的车型)
行业参与者可分为“三大阵营”:整车厂自供体系、动力系统集成商、第三方电驱动供应商。
1)整车厂自供体系(in-house):出于供应链安全、成本控制等考虑,整车厂多设立子公司或合资公司自供电驱动、电源产品,代表公司有特斯拉、比亚迪旗下的弗迪动力、蔚来旗下的蔚然动力、长城旗下的蜂巢能源等。
2)动力系统集成商(Tier1):通常为海外 汽车 零部件巨头,如联合电子、日电产、博世、大陆、博格华纳等,凭借深厚的技术、工艺等积淀拓展至新能源 汽车 领域,本身产品力强、产能规模大,且具备全球主流车企客户资源。
3)第三方电驱动供应商:近年来快速崛起,独立第三方根据业务侧重点可以分为电控为主、电机为主的厂商,但是在集成化的趋势下,企业通常会同时布局电机、电控、电源与“多合一”系统。根据公司业务结构差异,又可分为以下几类:
1) 整车厂自制 VS 向第三方外采:
我们认为,未来 5-10 年仍将是自主品牌与新势力车企崛起的机遇期。一方面由于新能源 汽车 更新换代速度要高于传统燃油车,相比外资品牌,自主品牌的“包袱”更小,能够更加快速地进行变革。另一方面,新能源 汽车 扎根本土,对消费者需求有更深刻的认知,可以敏锐捕捉到消费者需求变化并快速响应。
上述核心车企采购逻辑(自制 or 开放供应链)影响了第三方可触及的市场空间。
对于前述的“中高端、中端、中低端”市场,车企通常有各自的采购偏好:
2021 年/2025 年第三方供应商总体销量份额为 40%/60%。整车厂前期因新能车出货量相对不大,部分车企选择自制电驱动/电源系统,但后期随新能源车年销量过百万辆、车型品类丰富等,对自制体系的成本控制能力、快速研发能力、产能等都提出较大挑战。届时,我们预计第三方凭借技术平台完备,以标准化促定制化开发,叠加定点车型销量较大,规模效应强劲,在成本、开发速度、产能方面均具备更强竞争优势。不同于燃油车,电池、电驱作为新能源 汽车 中最重要的板块,如果全部外包给第三方供应商,那么留给车企的参与环节将大幅减少,这将不断降低产业壁垒,缩小盈利空间,因此从整车厂的经营战略来考虑,部分车企未来仍会坚持“部分自供”。综上,我们预计多数整车厂在性能要求苛刻的中高端平台(B 级及以上)部分采用自供体系、部分外供,中端、中低端市场的车型开放供应链给第三方。结合上一节不同品牌车的销量占比数据,我们测算 2021 年第三方供应商总体销量份额约 39.96%,至 2025 年份额有望提升至 60.38%。
2) 第三方供应商竞争焦点(第三方 VS 第三方):
国内主流厂家在技术上和海外 Tier1 的差异在逐步缩小。海外 Tier1 在传统车零部件研发生产上走在世界前列,但是近年来我国电驱动供应商在技术上不断实现突破,与国外先进水平差距逐步缩小,核心性能基本与海外 Tier1 相差不大,在新技术路线的布局方面也处于同一起跑线甚至领先一步。
高压化(基于碳化硅的电驱动产品):在电机方面,方正电机基于 800V 碳化硅平台的驱动电机目前已完成客户项目定点,有望于 2022Q3 量产。在电控方面,日立为保时捷 Taycna 提供了基于 Si-IGBT 技术的 800V 的逆变器。在电驱动总成方面,汇川技术、臻驱 科技 、中车时代等都已推出了应用碳化硅的驱动集成产品,其中汇川的第四代动力总成已在小鹏 800V 高压平台车型中实现量产。
扁线电机:方正电机、大洋电机、华域电动等生产的扁线电机均已得到应用,例如方正电机产品已量产配套蔚来 ET7,大洋电机已量产配套北汽 48V BSG。
『肆』 汽车电子连接器价格贵不贵
(报告出品方/作者:华安证券,胡杨)
一、价:电动化、智能化趋势下的车载连接器价值增量
1.1 汽车连接器成为最大细分领域
根据Bishop & Associates,2020年全球连接器市场销售规模627.3亿元,2010~2020年CAGR为2.7%,预计2023年将超过900亿美元。2019年,汽车领域超越通信成为最大的细分市场,占比23.7%。分领域来看,新能源汽车放量为汽车连接器增长提供持续动能。根据Bishop & Associates预测,2025年全球汽车连接器市场规模将达到194.5亿美元(141.5亿美元,2020年)。
1.2 电动化、智能化热潮引领车载连接器
汽车电动化、智能化趋势使得汽车的动力系统、电子电气架构、智能驾驶系统、娱乐影音系统都发生了变革,车载连接器的使用量和要求同步提高。
目前适应新能源汽车的连接器分为2类:1)高压连接器,主要运用于车内高压电流回路,与动力电机、配电盒、逆变器和电驱动单元有关,也包括充电/换电系统;2)高速连接器,包括射频连接器和以太网连接器,主要用于辅助驾驶系统内传感器、摄像头的数据传输以及娱乐终端。传统低压线束连接器负责刹车系统,车门线束,变速和转向系统等其他车身控制领域。
传统汽车连接器以低压为主,单车价值量约1,000元,新能源车电动化、智能化带来了对高压连接器和射频连接器的需求,单车价值量将增加至3,000~5,000元。
1.3 高压连接器:应运而生的连接器解决方案
新能源汽车使用大容量锂电池,其工作电压的范围从传统汽车的14V 蹿升至400~600V,且电驱单元、电气设备数量大量增加,对连接器的可靠性、体积和电气性能提出了更高要求。
高压连接器主要使用在新能源车整车高压电流回路(包括充电系统和整车系统),同导电线缆同时作用,将能量通过不同的电气回路,输送到整车系统中各高压部件,如电池包、电机/电机控制器、PDU、充电系统、DCDC转换器、空调压缩机、PTC加热器等车身单元。新能源车高压连接器单车价值量达1,000~3,000元。
1.4 高压连接器:充电桩供不应求
根据Bishop网站披露的数据,单台新能源汽车充电桩的均价为2万元,而其中连接器的造价大约为3500元,充电桩连接器价值占比较大。充电联盟数据,截止201年9月,联盟内成员单位总计上报公共类充电桩104.4万台。如果算上私人充电桩数量,截止今年9月份,全国充电基础设施(公共+私人)累计数量为222.3万台,同比增加56.8%。
截至2021年9月,中国新能源汽车保有量为678万辆,目前车桩比为3.05:1。在新能源汽车保有量加速攀升的情况下,想要达到充电配置合理的1:1车桩比,市场空间非常广阔。
1.5 高压连接器:换电模式催生的新需求
受制于当前技术水平,纯电动汽车连续行驶里程有限,换电模式弥补了这一缺陷。当前主流纯电车型电池容量以70kWh居多,单次充电续航里程约500公里,但充电时间较长,直流快充也在30min以上(充至80%)。而蔚来换电站更换电池仅需5分钟。
在新能源汽车换电模式的应用上,换电连接器是电池包唯一的电接口,需要同时提供高压、低压、通信及接地的混装连接;在快速换电过程中,电池与整车配合存在误差,换电连接器需要具备浮动补偿能力; 此外,因为更换电池频率较高,换电连接器还需要满足高寿命、 低维护成本的要求。换电连接器单套价值量较高,千元左右,以蔚来为例,需要汽车内1套连接器,换电站10套+以实现功能。换电得到政策大力支持,车企和换电运营商推出换电站建设计划,2025年预计国内换电站规模超1.5万座(截至2021年9月,全国890座)。
1.6 射频连接器:深度受益ADAS和汽车智能化
汽车智能化趋势下,ADAS(智能驾驶辅助系统)的渗透率快速提升,车载传感器用量增加,数据传输要求(高速高频大数据量)相应提高,车载射频连接器使用量也随之增长。车载射频连接器包括FAKRA和HSD连接器,FAKRA连接器源自罗森博格,经过二十余年的发展,FAKRA已成为汽车行业通用的标准射频连接器,被业界广泛应用。罗森伯格作为领导者深度挖掘市场需求,对FAKRA连接器升级迭代,目前主流包括FAKRA、HSD、mini FAKRA,单车价值量达到1,000元。
1.7 以太网连接器:新时代的高速车载网络架构
随着汽车处理器运算能力和硬件的高速发展,汽车电子产品在整车中占比与日俱增,连接ECU的网络带宽需求也相应的增大,这一需求将远远超出CAN(FlexRay)等传统车载网络的容量极限。此外,伴随着车辆网联化、智能化的推进,云和大数据的运用,以及高级驾驶辅助系统(ADAS)的普及,构筑新电子网络总线平台已经成为新一代汽车的必然任务。
相比于传统的总线技术,车载以太网不仅可以满足汽车制造商对带宽的需求同时降低车内网络成本,是未来整车网络架构设计的趋势。车载以太网系统的出现,大大缩减了连接器和线束的使用数量和重量,但也对连接器的性能提出了更高的要求。目前罗森博格以及国内的电连技术,立讯精密都相继推出了自己的以太网连接器产品,根据电连技术的统计数据,以太网连接器的单车价值量将达到1000元左右。目前车载以太网主要用在ECU诊断更新、车载娱乐系统以及驾驶辅助系统(视频、雷达数据),以及基于域的主干网。
二、量:乘新能源汽车东风,连接器成长曲线换轨加速
2021年1~10月,国内新能源汽车销量为254.2万辆,同比增长182.1%,其中乘用车241.3万辆。10月单月,新能源汽车产销量为39.7/38.3万辆,同比增长133.2%/134.9%,再次刷新单月历史纪录。(报告来源:未来智库)
渗透率来看,2021年1~10月,国内新能源车销量占比突破两位数,达到12.1%,其中乘用车达到14.3%。10月新能源汽车整体市场渗透率继续维持历史高位,为16.4%,新能源乘用车市场渗透率达到18.2%。
预计,2021年全年国内新能源车销量将突破300万辆,2022年提前达到新能源车占比20%(约500万辆)的目标。
ADAS L2及以上渗透率未来5年将提升至接近50%。GGII数据,2021年1~6月,国内新车前装ADAS(L2)搭载率15.38%,其中新能源品牌Tesla和理想搭载率100%,小鹏77.69%。根据罗兰贝格预测,2025年全球L2级别渗透率达到36%(10%,2020),L3级别及以上渗透率10%。因此,未来L2及以上的智能驾驶系统搭载将是主流,合计占比46%。汽车高速连接器需求将随ADAS系统的渗透率提升而增加。
三、竞争格局:内资企业加速追赶
国内连接器市场规模全球最大,占比30%以上。2020年中国连接器市场规模为202亿美元,占全球比重为32.2%,相比2019年提升1.8个百分点,预计未来国内市场仍将维持全球最大的规模占比。
中国连接器市场自2011年的118亿美元增长至202亿美元,2011~2020的CAGR为6.2%,远高于全球水平2.3%。考虑到下游新能源汽车、物联网发展迅速,未来将持续推动汽车连接器、通信连接器市场规模不断扩大。
尽管国内需求在全球占比最大,但供给端主要份额仍被海外制造商占据,且行业集中度高。全球前十大连接器制造商的市占率从1980年38%提升至2020年的61%,且在2015年后长期保持60%的占比,头部集中格局稳固。
行业CR3 > 35%。前三大巨头泰科电子、安费诺和莫仕市占率超过35%,形成了较为稳定的全球龙头地位。日本矢崎(Yazaki)、JAE(航空电子)、JST(压着端子)等也是领先的制造商,带领着行业技术潮流,并在高端市场具有垄断地位。
过去40年,全球前十大连接器厂商经历过并购变迁后,美国厂商的数量下降,台系鸿海精密及中国大陆的立讯精密成为全球前十大规模的连接器制造商。这归因于大量EMS厂商兴起,亚洲的供应链、劳动力成本、消费量都体现出了明显的优势。但立讯精密的全球市占率也仅4.6%,同海外巨头存在较大差距。
中国作为最大的需求市场,占据三分之一的全球连接器需求份额,而供给端同海外差距明显,巨大的供需差距成为厂商实现国产替代的空间。中国连接器行业起步较晚,以中小企业为主,市场集中度偏低,且以中低端产品为主。在中国政策积极的引导以及下游汽车、通讯等领域的需求促进下,中国连接器行业整体技术水平有了大幅提高,正处于快速追赶中。
国内连接器厂商以通信/消费电子类产品为主,这同手机等终端产品产业链向亚洲转移存在密切关系。医疗、工业、汽车等高端领域被海外企业占据市场份额,尽管汽车电子布局较多,但规模及技术刚处于起步阶段。如2020年,泰科电子汽车类收入49.03亿美元,安费诺14.62亿美元,而国内汽车连接器规模较大的得润电子汽车业务收入36.45亿元,多数企业不超过10亿元规模,营收体量同海外企业存在较大差距。
报告节选:
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。
『伍』 未来几年,中国的连接器市场前景会怎么样呢
全球连接器行业处于稳步上升期,总体市场规模基本保持着稳定增长的态势。从全球连接器应用领域来看,目前汽车为下游最大市场,其次为通信行业;从区域发展格局来看,中国为全球连接器规模最大市场,但美国的厂商在市场竞争中尤其是高端产品市场占据领导地位,以全球大型厂商泰科电子、莫仕和安费诺为主要代表。
市场规模稳定增长
全球连接器行业处于稳步上升期,随着下游产业的发展和连接器产业本身的进步,连接器已经成为设备中能量、信息稳定流通的桥梁,总体市场规模基本保持着稳定增长的态势。根据Bishop&Associate的统计,2019年全球连接器市场规模达722亿美元,较2018年提升了8.2%。前瞻估算2020年全球连接器市场规模在767亿美元左右。
——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国连接器制造行业市场需求与投资战略规划分析报告》
『陆』 新能源车的维修成本高吗
新能源汽车在国内政策的助力下最近几年是可谓风生水起,新能源汽车不仅能够享受税费优惠、停车优惠、政府补贴等,还具有不限行不限购等等优势。因此很多人会选择新能源汽车,如果选择新能源汽车应该具备哪些条件呢?新能源汽车的维修保养成本是多少呢?
至于选择燃油车还是新能源,在一定程度上还是取决于自身用途,目前在一些发达的城市充电设施还是比较齐全的,有些地方的出租车和公交车已经逐步替换成新能源汽车了,所以新能源汽车在城区的充电问题是不会太大的,目前主要是偏远的郊区等区域充电还受到一定的制约。
『柒』 陈虹:未来上汽新能源汽车的成本要降五成
9月17日,上汽集团股份有限公司董事长陈虹在谈及集团转型发展时表示,基于自主研发的实力,为了推动新能源汽车的发展,未来SAIC新能源汽车的成本至少要降低50%。上海汽车集团有限公司董事长陈红据SAIC相关人士介绍,陈红的话来源于集团在新能源汽车研发方面的“努力”。截至2013年,SAIC已投资60多亿元用于新能源汽车及其零部件的开发和产业化。下一步,SAIC将进一步开发和推广新能源汽车核心技术。据SAIC荣威4S店介绍,随着国家陆续出台新能源汽车优惠政策,特别是车辆购置税免征政策发布后,到店咨询荣威550PLUG-IN的人数翻了一番。据了解,上海嘉定、闵行、浦东新区均启动了新能源汽车推广试点。在这三个地区工作或生活的新能源汽车消费者只要符合条件,除了国家和上海市的补贴外,还可以获得区政府1.5万至2万元的额外补贴。未来,除了国家和地方政府的利好政策,随着技术的发展,汽车成本的降低才是消费者最大的受益。
『捌』 新能源车的底盘部分的总成本占比
在纯电动汽车中,由电池、电机和电控构成的动力总成系统占总成本的50%(其中电池占38%,电机占7%,电控占6%),内饰、底盘、汽车电子和车身分别占总成本的15%、14%、7%、5%。
在氢燃料电池汽车的成本构成中,由电堆、电池和电驱构成的动力总成系统占总成本的74%(其中电堆占64%、电驱占7%,电池占3%),车身占23%,其他占3%。
目前新能源汽车续航里程可达500-700公里,续航里程与燃油车相当;新能源每公里成本约5分钱,而燃油车是0.5元左右,低成本也是新能源汽车一大优势。
电机和电机控制器为新能源汽车关键部件,成本占比约15-20%。
新能源汽车电机和电机控制器为新能源汽车的驱动系统。新能源汽车成本结构中最重要的三大部分分别是电池、电机和电控。目前,电池成本占新能源汽车成本比约40-50%,而电机电控系统约占全车成本15-20%。新能源汽车整车电气化程度较高,车身&底盘约占成本16-18%,配饰约占13-15%。
2019全年我国新能源汽车配套驱动电机装机量为1241015台,同比下降7%。2020年1-9月,新能源汽车配套驱动电机装机量为76.29万台,同比下降13.6%。
『玖』 汽车连接器产品开发的降低成本方案有哪些
答案是:汽车线束设计阶段降成本的研究与应用
从前文 谈谈线束材料成本占比比重 我们已经了解到, 线束物料成本占线束总成本比率约65%。在设计阶段, 主要可以通过优化线束设计来降低线束成本。后期主要通过优化线束供应商制造工艺,比价等方式来降低线束成本。
曾有研究表明, 产品成本的80%在设计阶段就决定了, 因此很多企业都投入大量的精力关注着这80%的既定成本, 在研发产品进入量产前的环节, 探求进一步的降成本方法。因此在汽车线束设计阶段进行降成本研究与应用, 进一步优化线束成本, 具有重大意义。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
本文线束工程师之家详细介绍了平台化和标准化设计、架构优化和控制器集成、线束布置优化、线束技术革新、物料一对多和国产化以及VAVE 降成本6 种线束设计阶段降成本方法, 并应用于整车开发项目中, 降本效果显著。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
1平台化和标准化设计
为降低产品成本, 缩短开发周期, 平台化设计已成为汽车企业重要降本措施之一。通过线束连接, 可推进用电器的线束接口和孔位定义平台化。不断推进线束物料和设计方案平台化, 线束零部件的统一化和结构简化, 提高了设计的标准化, 降低了工程师设计的随意性, 不同车型尽量共用线束二级零部件。建立线束零部件数据库, 尽量选用现有的平台零部件, 避免专用新零部件开发。线束零部件的统一可使需求量集中, 有利于零部件的采购、提高议价筹码。经过不断地平台化优化设计, 前舱电器盒、仪表板电器盒、线束线连接器及线束附件的通用化率达到了100%。零部件连接器方面, 零部件共312 类, 平台化208 类, 平台化率提升至67%。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
优化前如PFB 电器盒共5 种类型, 其中4 种平铺式, 1 种侧挂式, 优化后只有3 种类型。以下为某平台项目PFB 电器盒平台化设计优化案例, 由3 种合并优化为1 种PFB 电器盒如图3 所示。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
2架构优化和控制器集成
对汽车架构进行不断优化, 不仅可提高汽车的性能, 还可降低生产成本。推进电气架构优化, 可有效简化线束结构。电器件数量越多, 线束越长。推进电器件集成, 可减少连接器和线束分支数量。以某电动车项目为例实现高压电气架构优化,高压线束成本和质量大幅下降。汽车架构优化后高压线束长度由22 m下降到9 m, 质量由13.5 kg下降到4.8 kg, 高压线束成本大幅下降了41%, 如图4 和图5 所示。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
3线束布置优化
由于大量电器件的应用及车内布线空间小, 不断提高了线束布置难度。汽车线束设计布置中要做到线束安全稳定, 节约材料, 节省空间, 易于装配和维护。进一步提高用电器布置统一性, 减少固定物料种类, 减少和简化护板的使用, 避开热源, 减少隔热材料应用可使线束走向和布置更优化。优化电器件的布置位置, 可缩短和简化线束路径, 某项目线束布置优化前后如图6 和图7 所示。A 零部件布置位置保持不变, 本体旋转180°。天线接口连接器由2 个2PIN 连接器更改为4 个1PIN的连接器, 其中3 个1PIN 的连接器直接与A 零部件连接, 另外一个与线束连接。线束减少3 个与A 零部件连接的3 个天线回路小线物料, 长度约1m, 线束馈线减短, 此次布置优化总降成本约28元。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
4线束技术革新
通过引入线束物料、设计及工艺等方面的新技术, 可实现线束轻量化和成本降低。例如应用继电器和保险丝小型化技术, 电器盒总降成本约29.5 元。再比如在同等阻抗条件下,铝导线与铜导线相比, 质量更小( 见表1)。通过选用铝导线和外径更小、质量更轻的细线径导线, 可为汽车线束减重也可降低成本。导线成本在汽车线束成本中所占比率较大, 推广0.13 mm2 合金导线甚至更低的小平方导线, 应用0.13 mm2 的合金导线对于整车轻量化具有重大意义。某项目48 V 电池线束优化前用35 mm2 铜导线, 优化后用50 mm2 铝导线替代,长度约4 m, 减重224 g/ m, 一共减重896 g, 降成本约30 元,如图8 所示。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
5物料一对多和国产化
从过往技术方案对应一种二三级物料转变为采用同一种物料一对多模式, 向一级供应商提供“ 选型资源库”, 外资线束厂和本土线束厂根据自身采购体系, 选用成本低的物料, 增强线束供应商的议价能力, 提升供应链稳定性。已在推行接地端子、热缩管、保险片、波纹管及普通导线等一对多的方案, 以某项目的布基袖套为例, 同一管径的布基袖套, 可3 种不同品牌产品供选择互换见表2。提高二三级物料国产化率, 降低物料成本已成为很多零部件降本的主要措施。随着国内连接器智能化程度的不断提高, 国内连接器厂家通过不断革新技术, 国产连接器质量越来越好。因为进口的连接器一般价格昂贵、供货周期长, 国内连接器品牌受到更多的关注, 在保障质量的同时, 很多车型项目的线束在用国产的连接器替代部分外资的连接器, 降低线束物料成本, 提升供应链供货稳定性。某项目中部分连接器及其配件, 在用国产品牌胡连、奥海等替换见表3。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
6VAVE 降成本
目前汽车企业的VAVE 降本意识越来越强, VAVE 降本活动可以有效地降低线束成本, 提高产品的性价比优势。由于量产后VAVE 要推进实施更难, 代价更高, 现在更加关注在设计阶段的VAVE 应用 。目前充分利用了项目组例会的机制, 各个相关部门均全部参与到VAVE 活动中来, 让每个部门的相关工程师都清晰VAVE 方案的具体措施和内容, 并积极配合线束有效提案的推进和实施。线束VAVE 的提出与实施也离不开线束供应商的积极参与和配合, 线束设计部门定期和线束供应商召开项目例会, 交流VAVE 方案和跟进进度, 有效促进了VAVE 方案的落地实施。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/research-and-application-of-cost-rection-in-automobile-harness-design/
线束设计部门制定了VAVE 记录表, 确保VAVE 方案平面展开。各个项目, 根据VAVE 记录表编制了项目自身的VAVEcheck list, 每个阀门根据VAVE check list 对图纸进行审核,VAVE 表中优化类型共12 种类型。以某车型为例, 通过设计阶段的VAVE 持续优化, 整车线束物料降成本比例约11%。以此车型的车身线束和顶棚线束合二为一为例, VAVE 优化前原有线束的方案顶棚线束与车身线束分开, 通过两对线束inline 对接, 为两条独立的线束, 零部件分开管理、分开装配, 从成本、质量角度出发并不是最优的设计方案。在现有布置条件下, 经过VAVE 分析, 综合各方面考虑, 可将顶棚线束集成到车身线束上, 集成后无顶棚线束零部件, 可少管理一个零部件并减少工装费。VAVE 后将顶棚线束合并到车身线束上后, 不存在顶棚线束如图9 和图10 所示。通过VAVE 优化, 成本减少16 元/ 台, 质量减少0. 1 kg/ 台, 工装合并后, 工装成本降低约3 万元。