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文檔簡介

電子行業(yè)專題報告-800V邏輯確立產(chǎn)業(yè)鏈迎新增長動能1.解決補能焦慮,800V高壓快充時代開啟1.1.新能源汽車滲透率穩(wěn)中有升,續(xù)航補能加速推進政策助力下,新能源汽車加速滲透中。根據(jù)中汽協(xié)的數(shù)據(jù),11月新能源車銷量為78.6萬輛,同比上漲74.8%,新能源汽車滲透率為33.8%。新能源乘用車零售銷量為74.3萬輛,同比增長73.8%,新能源乘用車滲透率為35.8%。2022年1-11月,我國新能源汽車銷售量達到606萬輛,我們預(yù)計全年銷量有望達到650萬輛以上。政策方面,對新能源汽車支持力度不減。2022年9月26日財政部、稅務(wù)總局與工業(yè)和信息化部三部門聯(lián)合發(fā)布公告,將免征新能源汽車購置稅的政策延續(xù)至2023年底,涵蓋純電動汽車、插電式混合動力(含增程式)汽車、燃料電池汽車等多種車型。整體來看,政策驅(qū)動下新能源汽車行業(yè)有望繼續(xù)保持高增長態(tài)勢,成長空間依舊廣闊。續(xù)航里程一定程度上得以解決,充電問題成下一個革命方向。過去新能源汽車的續(xù)航能力停滯在500km以內(nèi),與燃油車續(xù)航能力存在一定差距。近年來眾多車企新發(fā)布的車型明顯在續(xù)航能力方面有所提升,如廣汽埃安的AIONLX系列最高續(xù)航里程達到了1008km、極氪的ZEEKR001系列最高續(xù)航里程達到了732km、極狐阿爾法S最高續(xù)航里程達到了708km等等。在續(xù)航里程問題得到一定程度解決的情況下,新能源車充電體驗仍需改進。一方面,充電樁數(shù)量仍偏少。雖然公共與私人充電樁保有量逐年上升,但車樁比離《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020年)》中設(shè)定的2020年車樁比接近1:1的目標仍存在一定差距。另一方面,新能源車充能效率偏低。相比于燃油車的充能效率,新能源車動輒幾十分鐘的快充時間難以滿足消費者的需求。1.2.高電壓方案存在優(yōu)勢,各大廠商積極布局相較于大電流,高電壓方案有望在未來成為主流。若想縮短快充時間,就必須提高快充功率。根據(jù)公式P=UI,提升充電效率的方式有兩種,分別是提升電流或提升電壓。1)大電流方案存在幾處不足,一是根據(jù)功率損耗公式P(損)=I^2*R,電流越大,損耗越多;二是根據(jù)焦耳定律Q=I^2*R*T,電流越大,充電產(chǎn)生的熱能越大,對車輛散熱要求高;三是通過的電流越大,需要的電線橫截面也越大,影響車輛布線。此外據(jù)華為的一項研究結(jié)果顯示,低電壓大電流模式僅能在10%-20%SOC進行最大功率充電,在其他區(qū)間充電功率下降得非常迅速。根據(jù)以上種種原因,導(dǎo)致大電流方案缺少吸引力。比較之下高電壓方案優(yōu)勢更顯著。首先其規(guī)避了大電流方案下的損耗、散熱、線路等問題,其次實現(xiàn)高電壓方案相對容易,通過改變電池組串并聯(lián)的方式即可實現(xiàn)。此外,根據(jù)FutureeDriveTechnologies的測算,800V平臺下100kwh的電池有望減重達25kg,減重的效果較為明顯。綜上,在目前新能源車電壓普遍在400V左右的情況下,我們預(yù)計800V架構(gòu)將成為未來主流選擇。800V系統(tǒng)過渡中,仍需兼容400V方案。根據(jù)聯(lián)合電子公眾號發(fā)布的內(nèi)容,800V方案的推廣面臨兩大障礙:一是車內(nèi)高壓部件需要升級以匹配800V系統(tǒng)的運用,二是需要考慮方法兼容目前已有的400V充電樁。這就衍生出五種不同的800V高壓系統(tǒng)下汽車系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計方案:(1)車載部件全系800V,電驅(qū)升壓兼容400V直流樁方案;(2)車載部件全系800V,新增DCDC兼容400V直流樁方案;(3)車載部件全系800V,動力電池靈活輸出400V和800V,兼容400V直流樁方案;(4)僅直流快充相關(guān)部件為800V,其余部件維持400V,新增DCDC部件進行電壓轉(zhuǎn)換器方案;(5)僅直流快充相關(guān)部件為800V,其余部件維持400V,動力電池靈活輸出400V和800V方案。從成本以及推廣難度上看,選擇將所有高壓部件升級成800V部件,采用電驅(qū)升壓兼容400V充電樁的方案一在未來有望成為主流。各大廠商積極布局高壓方案,相關(guān)車型有望逐步面世。保時捷于2019年推出車型Taycan,是全球第一款800V車型,能夠?qū)⒊潆姽β侍嵘?50kW,可以在22.5分鐘內(nèi)電量從5%充到80%。整體而言,受限于800V配套器件開發(fā),保時捷Taycan同時存在800V、400V、48V與12V四個電氣架構(gòu)。為此保時捷Taycan采用了DC/DC降壓方案,以此滿足車內(nèi)其余低壓系統(tǒng)的需求。此外保時捷Taycan配備了一臺OBC,能夠?qū)?00V充電樁輸出電壓升壓至800V對電池充電,從而能兼容400V的充電樁?,F(xiàn)代于2020年推出了E-GMP平臺,主打400V與800V雙規(guī)快充規(guī)格,最大充電功率為350kW,可在18分鐘可充至80%電量。車型方面,現(xiàn)代ioniq5搭載了E-GMP平臺,所有高壓部件都升級至800V,前驅(qū)采用了三合一驅(qū)動單元,后驅(qū)采用了五合一的方案。此外,現(xiàn)代ioniq5采用后驅(qū)升壓的方式來兼容400V直流樁,同時車內(nèi)安裝DCDC模塊以滿足車內(nèi)12V架構(gòu)的需求。比亞迪

e3.0同樣采用了電驅(qū)升壓方案,利用復(fù)用驅(qū)動系統(tǒng)功率器件組成升壓充電拓撲,實現(xiàn)對低壓充電樁的兼容。保時捷與奧迪共同開發(fā)了兩款支持800v架構(gòu)的高壓平臺:J1平臺與PPE平臺。前者J1平臺已經(jīng)應(yīng)用于保時捷Taycan車型,后者PPE平臺將用于保時捷Macan、奧迪Q6e-tron等車型上。根據(jù)愛卡汽車對PPE平臺的技術(shù)解析,PPE平臺采用的是有別于其它平臺的“組合充電”方案:充電時,兩個400V電池包將串聯(lián)成一個800V電池包;使用時,則并聯(lián)成兩個400V電池包。這種電池靈活切換400V與800V的方案能夠更好的兼容400V充電樁。2.800V平臺架構(gòu)升級正當時,相關(guān)部件迎更新?lián)Q代良機2.1.第三代半導(dǎo)體材料:碳化硅作為第三代半導(dǎo)體材料,碳化硅擁有更為出色的電氣特性。第三代半導(dǎo)體材料是指以碳化硅、氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料,與前兩代半導(dǎo)體材料相比,第三代半導(dǎo)體材料禁帶寬度大,具有擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強等優(yōu)勢,因此采用第三代半導(dǎo)體材料制備的半導(dǎo)體器件不僅能在更高的溫度下穩(wěn)定運行,適用于高電壓、高頻率場景,此外,還能以較少的電能消耗,獲得更高的運行能力??偠灾?,碳化硅可有效突破傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體器件及其材料的物理極限,開發(fā)出更適應(yīng)高壓、高溫、高功率、高頻等條件的新一代半導(dǎo)體器件,具備廣泛應(yīng)用于5G基站建設(shè)、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車及充電樁、大數(shù)據(jù)中心等“新基建”領(lǐng)域的潛力。SiCMOSFET憑借在高壓損耗、尺寸大小、能耗方面的優(yōu)勢,有望廣泛應(yīng)用于800V架構(gòu)中。1)高壓損耗方面,在450V的直流母線電壓下,SiIGBT所能承受的最大電壓要到650V左右;若直流母線電壓提升到800V以上,則對應(yīng)的功率器件耐壓則需要提高到1200V左右。然而隨著電壓的提升,SiIGBT器件的阻耗增加,影響器件性能。而SiC由于其高耐壓的特性,在1200V的耐壓下阻抗遠低于Si,故基于SiCMOSFET有望大規(guī)模用于800V系統(tǒng)中。2)尺寸方面,由于Si的擊穿電場強度僅是SiC的1/10左右,所以Si功率器件中的電壓阻擋層的厚度約為SiC器件中的10倍,相同規(guī)格的SiCMOSFET與SiMOSFET相比,其尺寸可大幅減小至原來的1/10。此外與SiIGBT模塊相比,SiCMOSFET模塊能實現(xiàn)低功耗下的高頻開關(guān),有助于減小濾波器、變壓器和散熱器的尺寸,變相提升800V架構(gòu)下新能源汽車的續(xù)航能力。3)節(jié)能方面,高效、快速、耐高溫、可靠性高的半導(dǎo)體碳化硅模塊完全符合新能源汽車對于逆變器半導(dǎo)體功率模塊的要求。半導(dǎo)體碳化硅功率模塊小型化的特點可大幅削減新能源汽車的電力損失,使其在200攝氏度高溫下仍能正常工作,熱容進一步減少。更輕、更小的設(shè)備能使新能源汽車的載重壓力變小,進一步減小能量耗費,促進節(jié)能環(huán)保。根據(jù)ST的數(shù)據(jù),在400V電壓平臺下,SiC能夠比硅基IGBT器件擁有2%~4%的效率提升,而在750V電壓平臺下其效率提升幅度則可增大至3.5%~8%。當汽車平臺選擇更高電壓等級時,SiC的優(yōu)勢將更明顯。800V架構(gòu)將帶動碳化硅基功率器件需求。在新能源汽車上,SiC應(yīng)用的主要領(lǐng)域是電驅(qū)逆變器、車載充電機(OBC)和直流電壓轉(zhuǎn)換器(DC/DC)。根據(jù)Wolfspeed的預(yù)測,到2026年,逆變器應(yīng)用將占汽車SiC器件市場的80%以上,是其中最為重要的應(yīng)用領(lǐng)域。SiC器件應(yīng)用于電驅(qū)逆變器中,能夠顯著降低電力電子系統(tǒng)的體積、重量和成本,并提高功率密度;應(yīng)用于車載充電機和DC/DC系統(tǒng),能夠降低開關(guān)損耗、提高極限工作溫度、提升系統(tǒng)效率。除此之外,SiC也可以應(yīng)用于新能源汽車充電樁上,達到減小充電樁體積、提高充電速度的效果。價值量方面,參考特斯拉

model3在主驅(qū)所用的SICMOSFET數(shù)量,800V單車價值量有望達到6400元。SIC產(chǎn)業(yè)鏈主要包括襯底、外延、器件與模塊制造等環(huán)節(jié)。襯底方面,根據(jù)2021年的數(shù)據(jù),屬于第一梯隊的是Wolfspeed。由于較早開始SiC的研發(fā)與生產(chǎn),Wolfspeed全球份額占比62%。位居第二梯隊的是II-VI和SiCrystal,分別有14%與13%的占比。我國本土企業(yè)起步較晚,從事SIC襯底生產(chǎn)的公司有天岳先進、天科合達等公司。目前業(yè)內(nèi)頭部公司往8英寸產(chǎn)線發(fā)展,國內(nèi)的SiC襯底產(chǎn)線以4英寸為主,部分廠商也開始量產(chǎn)6英寸的襯底。外延方面,國際企業(yè)主要有Dowcorning、貳陸、Norstel、羅姆、三菱電機、Infineon等,國內(nèi)則主要有天域半導(dǎo)體、瀚天天成等企業(yè)。目前國產(chǎn)6英寸SiC外延產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)商用化,8英寸產(chǎn)品在研制中。器件與模塊制造方面,目前SiCMOSFET存在平面型和溝槽型兩種技術(shù)路線,截至2021年,走平面型技術(shù)路線的公司主要有Wolfspeed、安森美等,而走溝槽型路線的公司以英飛凌、Rohm為主。國內(nèi)從事碳化硅功率器件&模塊的公司有士蘭微、新潔能、斯達半導(dǎo)、時代電氣等。2.2.模擬前端芯片(AFE)與數(shù)字隔離芯片BMS大體由電池管理單元(BMU)、電芯監(jiān)控單元(CMU)與電池接線盒

(BJB)組成,其中,模擬前端芯片(AFE)是CMU的重要組成部分。電池管理系統(tǒng)(BMS)是保障動力電池安全性、提高動力電池工作耐久性、增強動力性能及提高續(xù)航里程的動力電池核心部件。其中AFE能夠?qū)崿F(xiàn)對電池的電壓、電流、溫度的實時勘測,還能進行電池內(nèi)阻測量、SOC預(yù)測和充放電均衡,在充分發(fā)揮電池優(yōu)越性能的同時,給予電池最佳的保護。800V架構(gòu)下電芯串聯(lián)數(shù)量翻倍,AFE數(shù)量隨之提升。為了實現(xiàn)更高的電壓,串聯(lián)更多電芯是最簡單也是最有效的方法。以小鵬為例,小鵬G3車型采用的是400V平臺,額定電壓為374.4V,大概需要用到電芯104個左右。小鵬G9車型采用了800V電壓平臺,所用電芯數(shù)量為192個。而各廠家AFE所能檢測的電芯數(shù)量各有不同,故在此假設(shè):

單個電芯的標準電壓為3.6V,則400V架構(gòu)下所需的電芯數(shù)量約為112個左右。價格方面我們選擇瑞薩ISL78600型號的報價,單個電池電壓感應(yīng)通道價格在7元左右。則400V架構(gòu)下AFE整體價值量可達到800元左右,800V架構(gòu)下電芯數(shù)量翻倍,AFE整體價值量也隨之翻倍,可達到1600元左右。國外企業(yè)占據(jù)市場主體地位,國內(nèi)企業(yè)加速突圍中。車規(guī)級BMSAFE芯片認證要求高,認證周期長??煽啃苑矫娌粌H要滿足ACE-Q100技術(shù)認證,還要滿足ISO26262標準,通常認證周期需要1.5年-2年,從產(chǎn)品定義到成型則需要4年時間。目前國外廠商占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢,ADI的LTC系列、TI的BQ796系列、NXP的MC3377系列、瑞薩ISL78系列等產(chǎn)品是市場上通用的主流產(chǎn)品。國內(nèi)方面,在諸多利好政策的刺激下,國內(nèi)廠商正在加速完成國產(chǎn)替代。Chipways曾推出一款同時滿足ACE-Q100認證與ISO26262標準的XL8812系列產(chǎn)品,其余廠商如新唐科技、中穎電子、比亞迪半導(dǎo)等廠商對BMSAFE芯片產(chǎn)品均有進行一定的布局和研發(fā)。隔離芯片是將輸入信號轉(zhuǎn)換及輸出,并實現(xiàn)輸入、輸出兩端電氣隔離的一種安規(guī)器件。隔離芯片可以分為光耦和數(shù)字隔離兩種,其中數(shù)字隔離是更新一代、尺寸更小、速度更快、功耗更低、溫度范圍更廣的隔離器件,并且擁有更高可靠性和更長壽命,未來數(shù)字隔離芯片將進一步替代光耦應(yīng)用。隨著信息通訊、工業(yè)控制、新能源汽車等領(lǐng)域的發(fā)展,數(shù)字隔離類芯片正朝著傳輸速度更快、傳輸效率更高、集成度更高,和更耐壓、更低功耗、更高可靠性的方向發(fā)展。在新能源車領(lǐng)域,數(shù)字隔離芯片多應(yīng)用于新能源汽車高瓦數(shù)功率電子設(shè)備中,包括車載充電器(OBC)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、電池管理系統(tǒng)(BMS)、電機控制驅(qū)動逆變器、CAN/LIN總線通訊等。以電機驅(qū)動為例,電控單元(ECU)和電機控制器之間的CAN通訊需要隔離芯片,功率管和控制器之間需要隔離柵極驅(qū)動器,電機驅(qū)動的電流采樣需要隔離ADC/隔離運放。隨著電動汽車電壓提高,隔離芯片的應(yīng)用數(shù)量不斷提高。此外,對隔離芯片的耐高壓、耐高溫、集成化性能亦有更高要求。電動汽車系統(tǒng)電壓從400V提升到800V將帶來隔離芯片量價齊升。系統(tǒng)電壓的提升對隔離芯片的規(guī)格參數(shù)如隔離耐壓等指標提出更高要求,參數(shù)規(guī)格越高的隔離芯片一般單價越高,因此800V系統(tǒng)所需的隔離芯片價值量有所提升。另外,隨著系統(tǒng)電壓的提升,之前部分采用非隔離方案的系統(tǒng)也需要升級為隔離方案,同時為了兼容400V電壓平臺的汽車電子部件,部分車型需要額外配備800V轉(zhuǎn)400V的轉(zhuǎn)換器進行供電,若同時支持400V和800V直流快充的車型還需要配有400V轉(zhuǎn)800V直流車載充電機轉(zhuǎn)換器,以上均為隔離類芯片需求增量。價值量方面,根據(jù)納芯微公告,每臺新能源汽車使用數(shù)字隔離芯片約35顆,價值約為200-300元。其中每臺新能源汽車使用隔離驅(qū)動芯片約20顆,價值約為150元。800V架構(gòu)下,單車價值量將進一步提高。全球數(shù)字隔離芯片市場將維持高速增長。根據(jù)MarketsandMarkets數(shù)據(jù),2022年全球數(shù)字隔離芯片市場規(guī)?;?qū)⑦_到18億美元,預(yù)計2027年為27億美元,期間CAGR為8.3%。2020年全球數(shù)字隔離芯片下游應(yīng)用中,工業(yè)占比最高,為28.58%,汽車電子第二,占比16.84%,其次是通信領(lǐng)域,占比14.11%。競爭格局方面,全球占比較為領(lǐng)先的數(shù)字隔離芯片企業(yè)包括ADI、TI、SiliconLabs、博通、Infineon、NVE公司、羅姆半導(dǎo)體、美信、Vicor、安森美等。除納芯微外,國內(nèi)主要隔離芯片企業(yè)還包括榮湃半導(dǎo)體等。2.3.電容器:薄膜電容電容器,與電阻、電感共稱三大無源元件之一,是一種儲存電荷的儲能元件,通常由電介質(zhì)(絕緣材料)隔離的兩塊導(dǎo)電極板組成。簡而言之,電容器是能夠儲蓄電能,并可在必要的時候放電的零部件。根據(jù)材質(zhì)不同,電容器可分為陶瓷電容器、鋁電解電容器、鉭電解電容器和薄膜電容器等,其中,薄膜電容器是一種以聚合物薄膜為電介質(zhì)的電容器。整體而言,相比于其他種類電容器,薄膜電容具有優(yōu)異的溫度特性和可高精度對應(yīng)靜電電容的特性,同時也不存在DC偏壓特性和嘯叫、溫度/機械性沖擊引起的開裂問題,故主要應(yīng)用于其他種類電容器無法覆蓋的電壓、電容區(qū)和高性能/高精度的用途。新能源汽車放量帶動薄膜電容需求。薄膜電容在新能源汽車上的應(yīng)用場景包括逆變器、OBC、充電樁、DCDC開關(guān)電源等,其中逆變器與OBC為主要應(yīng)用場景。逆變器方面,薄膜電容主要應(yīng)用于DC-Link、IGBT保護與AC濾波。1)DCLINK:一方面吸收直流母線與逆變器連接產(chǎn)生的高脈沖電流,防止產(chǎn)生高脈沖電壓,使逆變器端的電壓波動處在可接受范圍內(nèi);另一方面也防止逆變器受到直流支撐產(chǎn)生的電壓過沖和瞬時過電壓的影響;2)IGBT保護:緩沖IGBT開關(guān)時產(chǎn)生的高脈沖電壓和電流;3)AC濾波:濾除IGBT逆變器產(chǎn)生的高頻紋波,使變流器并網(wǎng)時有一個符合要求的正弦波電壓。OBC方面,薄膜電容主要應(yīng)用于EMI濾波、DC-Link、輸出濾波與諧振腔。1)EMI濾波:消除OBC在交流輸入端的電磁干擾(EMI)對電網(wǎng)和其他電子設(shè)備的影響;2)DC-Link:吸收DC-LINK直流母線端的高脈沖電流,防止在DCLINK的阻抗上產(chǎn)生高脈沖電壓,防止負載端受到過電壓的影響;3)輸出濾波:

提升OBC直流輸出的瞬態(tài)響應(yīng)特性;4)諧振:在含有電容和電感的電路中,實現(xiàn)瞬時的增壓。薄膜電容憑其自愈特性、耐壓耐電流能力與低ESR性,有望廣泛用于800V架構(gòu)中。自愈能力方面,當薄膜電容器的介質(zhì)出現(xiàn)缺陷的情況下,擊穿點或缺陷位置的金屬化鍍層會在電弧作用下瞬間揮發(fā),使得電容器的兩極再次形成短路,恢復(fù)正常的工作。故相比于其他電解電容,薄膜電容具有更高的安全性與耐久性,有適合在高電壓系統(tǒng)中應(yīng)用。耐壓耐電流方面,薄膜電容單體電壓最高可達20kV,在中高壓變頻應(yīng)用中無需考慮串聯(lián)、均壓等連接問題以及相應(yīng)的成本、人力。同時薄膜電容器耐紋波電流能力是同等容量鋁電解電容器額定紋波電流的十倍到幾十倍。穩(wěn)定性方面,薄膜電容的ESR通常很低。較低的ESR一方面意味著更小的損耗,能輸出足夠的電流,另一方面能使開關(guān)管上的電壓應(yīng)力大大減小,有利于開關(guān)管工作的可靠性和穩(wěn)定性。價值量方面,根據(jù)TDK《薄膜電容器在電動汽車中的應(yīng)用》中的內(nèi)容,新能源汽車用薄膜電容按照作用不同,價格也有所區(qū)分,800V架構(gòu)下單車整體價值量在500元左右。全球薄膜電容市場競爭開放,行業(yè)格局多元。國際市場上,頭部企業(yè)有尼吉康、EPCOS(TDK)、松下等,目前競爭重點主要在新能源、電網(wǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域上;

國內(nèi)市場上,大、中、小各類生產(chǎn)廠商競爭激烈,行業(yè)集中度較低,主要面向傳統(tǒng)家電與照明市場。產(chǎn)品方面,應(yīng)用于新能源、工控等領(lǐng)域的高端薄膜電容產(chǎn)品基本由日系、歐美廠商為主導(dǎo),國內(nèi)廠家積極突圍中;主要應(yīng)用于電子器件、家電等領(lǐng)域的中低端薄膜電容發(fā)展較為成熟,制造技術(shù)普及程度高,國內(nèi)企業(yè)具有一定的價格優(yōu)勢。市占率方面,2020年松下(Panasonic)全球市占率為55%左右,基美(KEMET)與法拉電子占比均為8%左右,全球前5大廠家市占率超過80%。2.4.控制器件:高壓直流繼電器繼電器是一種電控制器件,是當輸入量(激勵量)的變化達到規(guī)定要求時,在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)之間的互動關(guān)系,通常應(yīng)用于自動化的控制電路中,起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器行業(yè)上游以銅帶、鐵帶、漆包線、銀絲材、工程塑料等大宗產(chǎn)品為主。繼電器下游應(yīng)用涉及家用電器、智能家居、新能源、汽車工業(yè)等領(lǐng)域,應(yīng)用廣泛。按照產(chǎn)品用途,可分為通訊繼電器、控制繼電器、通用功率繼電器、汽車繼電器、新能源繼電器等類型。高壓直流繼電器是新能源汽車與充電樁的核心部件。高壓直流繼電器屬于新能源繼電器的一種,主要用于高電壓環(huán)境下控制電流為直流電。當高壓電池模組為新能源汽車提供動力時,需要在電池系統(tǒng)和電機控制器之間配置高壓直流繼電器以保證電氣系統(tǒng)實現(xiàn)正常通斷:當系統(tǒng)停止運行后實現(xiàn)隔離,當系統(tǒng)運行時實現(xiàn)連接,當車輛關(guān)閉或發(fā)生故障時,能安全地將儲能系統(tǒng)從車輛電氣系統(tǒng)中分離,起到分斷電路的作用。高壓直流繼電器也廣泛用于直流充電樁的輸出側(cè),當接觸器閉合時,起充電樁和汽車的連通作用;斷開時,隔離充電樁和外部的連接,起到安全防護作用。800V架構(gòu)有望推動高壓直流繼電器需求。一方面相比于普通繼電器,高壓直流繼電器采用了獨特的密封技術(shù),將高壓直流繼電器的接觸點密封在腔體中,與外界空氣隔離,由此避免了觸點氧化而導(dǎo)致的繼電器性能下降。另一方面,在繼電器觸點進行閉合分斷操作時由于介質(zhì)的電離難免會產(chǎn)生電弧,對繼電器壽命產(chǎn)生影響,高壓直流繼電器采用真空介質(zhì)或高壓氣體介質(zhì)能有效抑弧,提升繼電器壽命。此外,高壓直流繼電器擁有的耐高壓、耐負載與耐沖擊能力也是其能廣泛用于800V架構(gòu)的前提。隨著各大車廠配備800V架構(gòu)的車型上市,高壓直流繼電器具有廣闊的市場空間。價值量方面,根據(jù)三友聯(lián)眾及宏發(fā)股份公司公告,新能源汽車需要配備12V-24V汽車繼電器數(shù)量在20-70個之間,單價在3元左右,而高壓直流繼電器則需要5-8個,單價在84元左右,則單車高壓直流繼電器價值量可達到670元左右。充電樁方面,根據(jù)國力股份招股書,一臺充電樁需要2-4個高壓直流繼電器,價值量在200元-300元間。未來隨著800V架構(gòu)的普及,對高壓直流繼電器的性能要求更高,有望帶來更高的產(chǎn)業(yè)附加值。全球高壓直流繼電器市場呈現(xiàn)寡頭特征,國內(nèi)市場呈現(xiàn)一超多強格局。根據(jù)

國力股份招股書,目前高壓直流接觸器市場中具備大批量供貨的專業(yè)廠商可劃分為三類:第一類是以泰科電子、Panasonic、GIGAVAC為代表的外資繼電器專業(yè)制造商;第二類是以宏發(fā)股份、上海西艾、國力股份為代表的國產(chǎn)繼電器專業(yè)制造商;第三類是以比亞迪為代表的下游整車制造商。在全球市場份額方面,Panasonic與宏發(fā)股份位列前兩位,共占據(jù)了60%的市場份額;在國內(nèi)市場份額方面,宏發(fā)股份占據(jù)市場約40%的份額,其余市場份額由比亞迪、松下電器、上海西艾、國力股份及其他廠商所占據(jù)。2.5.保護器件:激勵熔斷器熔斷器屬于過電流保護器件。當電路發(fā)生短路或過載,過電流的熱效應(yīng)使熔體熔化、氣化產(chǎn)生斷口,斷口產(chǎn)生電弧,熔斷器通過熄滅電弧切斷故障電路,起到電路保護的作用。相比于其他過流保護器件,熔斷器具有出色的高分斷能力與故障電流能量限制能力,故廣泛應(yīng)用于大幅值短路電流保護。隨著新能源汽車滲透率提升,熔斷器需求有望進一步增長。新能源汽車電壓按照應(yīng)用場景有高低壓之分。低壓場景涉及到車用雨刷、車燈、喇叭等功能,一般運用電子熔斷器對低壓負載進行保護;高壓場景涉及到車內(nèi)空調(diào)、DC/DC、OBC等功能,此時運用電力熔斷器對主回路和輔助回路進行保護。800V架構(gòu)有望打開激勵熔斷器市場。目前市場上各類新能源車型、電力架構(gòu)與技術(shù)路線紛紛涌現(xiàn)。不同車型的電池容量、電壓等級不同,動力電池需要保護的特性有較大差異,而傳統(tǒng)電力熔斷器,難以根據(jù)保護要求調(diào)整特性。新型的激勵熔斷器具有體積小、功耗低、抗強電流沖擊、動作速度快(毫秒級)等特點,不僅能通過接收控制信號激發(fā)保護動作,還能在車輛碰撞、涉水等傳統(tǒng)熔斷器不能有效保護的場景中快速可靠地切斷回路,保護車輛電氣系統(tǒng)安全。價值量方面,根據(jù)中熔電氣所披露的數(shù)據(jù),在配備數(shù)個應(yīng)用于車內(nèi)低壓電路的電子熔斷器基礎(chǔ)上,新能源乘用車一般還需配備5-8個電力熔斷器。若在800V架構(gòu)下將電力熔斷器全部替換為激勵熔斷器的話,單車價值量將達到780元左右。外資熔斷器企業(yè)主導(dǎo),我國熔斷器企業(yè)加速追趕中。根據(jù)中熔電氣公司公告,隨著亞洲成為熔斷器行業(yè)的主要銷售市場,伊頓(Bussmann)、美爾森、Littelfuse等國際領(lǐng)先的電路保護器件生產(chǎn)商均在中國設(shè)廠,迅速提高了我國熔斷器行業(yè)的整體水平,帶動行業(yè)快速發(fā)展。目前我國知名熔斷器企業(yè)有中熔電氣與好利來,其中中熔電氣在新能源汽車用熔斷器這一細分領(lǐng)域取得顯著突破。根據(jù)中國電動車百人會的研究報告,2019年國內(nèi)新能源汽車用熔斷器市場份額中,中熔電氣占據(jù)55%,排名第一。2.6.電子元件:磁性元件磁性元件是保障電器電子設(shè)備安全穩(wěn)定工作的重要基礎(chǔ)元器件。磁性元件是指以法拉第電磁感應(yīng)定律為原理,由磁芯、導(dǎo)線、基座等組件構(gòu)成,實現(xiàn)電能和磁能相互轉(zhuǎn)換的電子元器件,是屬于電子元器件行業(yè)領(lǐng)域的重要分支。按用途磁性元件主要可分為電子變壓器與電感,電子變壓器是指利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電能變換或把電能從一個電路傳遞到另一個電路的靜止電磁裝置,將輸入的高電壓轉(zhuǎn)化為低電壓,而電感器是一種利用電磁感應(yīng)原理的儲能元件,主要起篩選信號、過濾噪聲、穩(wěn)定電流及抑制電磁波干擾等功能。磁性元件可廣泛用于新能源汽車與充電樁中。新能源汽車方面,相比傳統(tǒng)燃油車,新能源車在汽車電子方面的要求更高,應(yīng)用場景更加廣泛。作為保障電子設(shè)備安全穩(wěn)定工作的重要元器件,磁性元件廣泛應(yīng)用于OBC、DC-DC、電驅(qū)電控系統(tǒng)、逆變器等系統(tǒng)中,隨著新能源車滲透率的上升,對于磁性元件的需求將有增無減。根據(jù)CWIEME的采訪內(nèi)容,一臺燃油車磁性元件價值量在100-200元,400V平臺的新能源車磁性元件在1200-1300元左右,而800V平臺下對于磁性元件的要求更高,單車價值量有望進一步提升。充電樁方面,磁性元件是充電樁的核心元器件之一,起到功率因數(shù)校正、電壓變換、安全隔離、消除EMI等關(guān)鍵作用。隨著800V快充的普及,高壓快充直流樁的鋪開將帶動直流充電樁中磁性元件的價值量:一般為提升直流充電樁的充電功率,通常采用并聯(lián)多個充電模塊的方式來獲得更高的充電功率。根據(jù)大比特產(chǎn)業(yè)研究室的數(shù)據(jù),一個30kW的充電模塊所需的磁性元件價值量在600元左右,則普通60kW的直流充電樁磁性元件價值量在1200元左右,而800V平臺下480kW快充樁的磁性元件價值量約為9600元左右。磁性元件原材料主要涉及磁性材料制造業(yè)、輔材制造業(yè)、線材制造業(yè)與絕緣材料制造業(yè)。原材料中成本占比較大的主要是漆包線和磁性材料。漆包線是電磁線的一種,市場成熟,競爭頗為充分,原材料以銅為主。漆包線定價模式基本為

“銅價+加工費”,漆包線廠商通過加工費獲取毛利。磁性材料是指由過渡族元素鐵、鈷、鎳等及其合金等組成的能夠產(chǎn)生磁性的物質(zhì),磁性元件所用的磁性材料是易于磁化也易于退磁的軟磁材料。目前亞太地區(qū)在全球磁性材料行業(yè)中處于中心地位,以TDK、日立金屬、日本戶田(Toda)等為代表的日本企業(yè)處于行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先地位。我國磁性材料產(chǎn)業(yè)仍處于價格競爭階段,產(chǎn)品在價格和數(shù)量上存在一定優(yōu)勢,但技術(shù)水平與外國仍有一定差距。目前我國在中低端磁性材料市場具有一定競爭力,少數(shù)企業(yè)在高端市場上擁有一定技術(shù)優(yōu)勢,但總體上被外國所壟斷。磁性元件市場份額由歐美向中國大陸逐步轉(zhuǎn)移。全球磁性元件市場在20世紀中期初具規(guī)模,磁性元件廠商主要集中在歐美。由于成本,人力等因素,20世紀60年代磁性元件產(chǎn)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)移到了日本與中國臺灣,誕生了如TDK、村田制作所、臺達電子等一系列磁性元件企業(yè)。隨著電子信息制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移,國內(nèi)廠商逐漸崛起,已成為全球磁性元器件和電源行業(yè)的重要組成力量。部分國內(nèi)企業(yè)已開始從OEM向ODM轉(zhuǎn)型,并擁有一定的品牌影響力,主要廠商有順絡(luò)電子、可立克、京泉華、麥捷科技、鉑科新材等。2.7.高壓線束:高壓連接器高壓線束是新能源汽車高壓系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),包括高壓連接器及線纜等元件。整車高壓線束主要由連接器、端子、電線、覆蓋物等零件組成,主要用于配電盒內(nèi)部線束信號的分配,能高效優(yōu)質(zhì)地傳輸電能、屏蔽外接信號干擾。其中,高壓連接器用于高壓電流傳輸,可用于新能源汽車電池、配電盒、充電機、DC/DC等部件,應(yīng)用場景十分廣泛。高壓連接器:高壓大電流成趨勢,800V高壓平臺應(yīng)用促使高壓連接器重新選型。在新能源車電氣架構(gòu)從400V向800V轉(zhuǎn)換時,高壓、大電流和小型集成化是目前階段高壓連接器的主流趨勢

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