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汽车行业深度研究报告:800V架构渐近引领电动产业链革新-211124(18页).pdf

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汽车行业深度研究报告:800V架构渐近引领电动产业链革新-211124(18页).pdf

1、 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 未经许可,禁止转载未经许可,禁止转载 证券研究证券研究报告报告 汽车行业深度研究报告 推荐推荐(维持维持) 800V 架构架构渐渐近近,引领电动产业链革新引领电动产业链革新 800V 平台平台渐近,车企加速落地布局大功率快充渐近,车企加速落地布局大功率快充。燃油车动力源来自内燃机, 车用电器对输出功率要求不高,低电压平台即可满足。而纯电车型动力源是 电机和电池,充放电需要较大的输入/输出功率,车内电压平台高于燃油车。 纯电乘用车电压一般在 200-400V 间。2019 年,保时捷发布首款 800V 平台量 产车型 T

2、aycan,充电性能表现优异,国内车企开始跟进 800V平台架构: 1) 2022 年,小鹏 G9、比亚迪将率先量产 800V 平台架构产品; 2) 2023 年,蔚来、理想、吉利、长城、北汽、广汽等车企有望量产跟进。 800V 平台有效降低续航及充电焦虑平台有效降低续航及充电焦虑。续航里程不足和充电速度慢是新能源汽 车的两大短板,制约新能源汽车对燃油车的渗透替换。解决方案上: 1)提高提高带电量带电量:虽然提高了整车续航但也同时增加了成本和车重,边际效益 递减且不解决补能效率的问题; 2)提提升升补能效率:补能效率:主要分为换电和大功率快充两种方案。换电方案下,换电 站建设成本较高,换电体系

3、推广难度大、成本高。大功率快充技术可分为大 电流快充方案(Tesla、极氪的 400V)和高电压快充方案(800V),前者对 电控、线束和散热要求较高,后者是目前大多数车企的首选方案。 总体而言,800V 高压平台为大功率快充技术预留了性能空间,也能够有效提 升三电系统的功率密度,进而对续航和充电问题有效缓解。但要真正实现大 功率快充,还需要充电桩功率和电池充电倍率均与 800V 架构相匹配。 电气类零部件需要再验证电气类零部件需要再验证,格局重构下格局重构下国产国产替代替代有望加速。有望加速。电压平台升级需 要对电气系统重新验证,功率器件的耐压、损耗、抗热要求将更高。SiC 材 料性能上较硅

4、基材料表现更优异,有望大规模普及。考虑供应安全和成本, 国产 SiC 器件具备弯道超车潜力。我们认为 800V对产业链的影响体现在: 1) 单车价值量变化:单车价值量变化:SiC 材料较硅基产品高压性能突出,初期成本较高 (原成本的 2-3 倍,系统成本+10%至 20%),但规模量产后有望逐步降低; 2) 供应格局变化:供应格局变化:新项目带来国产替代机遇,国内供应商的扩产能力、研 发服务能力、和产品性价比都更加优秀,有望把握新项目机会快速渗透; 3) 新技术加速上车:新技术加速上车:新电压架构的推广也将带动冗余设计的发展,电动新 技术有望加速上车,例如油冷电机技术、扁线电机技术等。 根据我

5、们测算,2025、2030 年 800V 行业市场规模有望达到 324/878 亿元。 21-23年国内 800V产业从 0到 1,23-25年复合增速有望超过 70%(爆发增长 阶段),25-30 年复合增速约为 20%(稳步增长阶段)。 投资建议:投资建议:围绕 800V 产业链,除了【功率器件】有望加速国产替代外, 【电机电控】、【OBC+DC/DC】、【连接器及线束】、【电容】等环节成 长机会也值得关注: 1) 功率器件功率器件:国产 SiC 器件快速替代,建议关注时代电气、斯达半导、比 亚迪半导体、士兰微、宏微科技等; 2) 电机电控电机电控:配套验证新架构,建议关注汇川技术、大洋电

6、机、英搏尔、 巨一科技、精机电动、卧龙电机等; 3) OBC+DC/DC:充电/转换模块升级,建议关注欣锐科技、通合科技等; 4) 连接器连接器及及线束:线束:性能升级,建议关注瑞可达、永贵电器、中航光电等; 5) 电容、滤波器等:电容、滤波器等:建议关注法拉电子、鹰峰电子等; 6) 新技术:新技术:油冷电机、扁线电机,建议关注精达股份、长城科技等。 风险提示风险提示:新能源汽车发展不及预期、800V 平台量产不及预期、国产替代进 度不及预期等。 行业基本数据行业基本数据 占比% 股票家数(只) 196 4.88 总市值(亿元) 29,936.48 3.59 流通市值(亿元) 21,158.0

7、6 3.31 相对指数表现相对指数表现 % 1M 6M 12M 绝对表现 7.12 27.2 19.2 相对表现 8.05 31.5 21.04 相关研究报告相关研究报告 汽车行业跟踪报告:特斯拉产业链的中国机遇 进一步升级 2021-11-05 汽车行业重大事项点评:10 月批发好于预 期,预计将持续好转 2021-11-09 汽车行业 2022 年度策略报告:靓丽时刻的交 错 2021-11-16 -13% -2% 9% 20% 20/11 21/01 21/03 21/05 21/07 21/09 2020-11-242021-11-23 沪深300汽车(申万) 华创证券研究所华创证券研

8、究所 行业研究行业研究 汽车汽车 2021 年年 11 月月 24 日日 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 未经许可,禁止转载未经许可,禁止转载 投资投资主题主题 报告亮点报告亮点 阐述阐述 800V 电压平台升级趋势,梳理产业链投资机会电压平台升级趋势,梳理产业链投资机会。报告深入浅出的介绍 了 400V 电压平台升级为 800V 的产业趋势。结合测算,给出 800V 电压平台 渗透提升趋势和行业增长空间。进而对 800V 产业链上市/非上市公司进行梳 理,寻找优质细分领域和受益标的。 投资投资逻辑逻辑 从从

9、400V 到到 800V,供应链国产替代有望加速,供应链国产替代有望加速。800V 高压平台为大功率快充技 术预留了性能空间,也能够有效提升三电系统的功率密度,进而对续航和充 电问题有效缓解。800V 相关零部件迎升级/更新机遇,供应链国产替代有望 加速。我们认为 800V对产业链影响体现在: 1) 单车价值量变化:单车价值量变化:SiC 材料较硅基产品高压性能突出,初期成本较高 (原成本的 2-3 倍,系统成本+10%至 20%),但规模量产后有望逐步降低; 2) 供应格局变化:供应格局变化:新项目带来国产替代机遇,国内供应商的扩产能力、研 发服务能力、和产品性价比都更加优秀,有望把握新项目

10、机会快速渗透; 3) 新技术加速上车:新技术加速上车:新电压架构的推广也将带动冗余设计的发展,某些新 技术有望加速上车,例如油冷电机技术、扁线电机技术等。 根据我们测算,2025、2030 年 800V 行业市场规模有望达到 324/878 亿元。 21-23年国内 800V 产业从 0到 1,23-25年复合增速有望超过 70%(爆发增长 阶段),25-30 年复合增速约为 20%(稳步增长阶段)。 hZhU9UiYcXfUxPzRvNwObRcMaQoMrRpNpOkPoPmNfQpNqN6MrQmMNZnNqMuOqRsR 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资

11、咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 3 目目 录录 一、一、800V 高压平台渐近,加快解决续航、充电焦虑问题高压平台渐近,加快解决续航、充电焦虑问题 . 5 (一)电动车 800V高压平台正逐步落地 . 5 (二)800V方案是降低续航及充电焦虑的主流选择 . 7 二、电气类零部件需要再验证,格局重构下国产替代有望加速二、电气类零部件需要再验证,格局重构下国产替代有望加速 . 9 (一)零部件需再验证,迎升级/更新机遇 . 11 (二)核心环节弯道超车,国产替代有望加速 . 14 三、投资建议三、投资建议 . 17 四、风险提示四、风险提示 . 18 汽车汽车行业深度研究报告

12、行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 4 图表目录图表目录 图表 1:400V 电子电器架构 . 5 图表 2:400V 架构下零部件布局 . 5 图表 3:800V 电子电器架构 . 5 图表 4:保时捷 Taycan 800V高压架构布局 . 5 图表 5:国内车企 800V 快充技术布局 . 6 图表 6:蔚来换电站 . 7 图表 7:特斯拉 V3 超充桩 . 8 图表 8:特斯拉 V3 超充桩参数 . 8 图表 9:保时捷 800V超充桩 . 8 图表 10:保时捷高压超充桩参数 . 8 图表 11:新能源乘用车三电系统(除电池)零

13、部件价格估算 . 9 图表 12:800V平台应用市场空间(亿元)测算及产业链核心公司 . 10 图表 13:不同电压下硅基与 SiC 性能对比 . 11 图表 14:碳化硅模块较 IGBT 模块损耗更小 . 11 图表 15:电驱系统示意图 . 12 图表 16:国产某品牌新能源汽车电驱系统构成 . 12 图表 17:电控系统示意图 . 12 图表 18:比亚迪秦电控系统图 . 12 图表 19:电池系统示意图 . 13 图表 20:车载电池结构图 . 13 图表 21:DC/DC+OBC 示意图 . 13 图表 22:DC/DC+OBC 技术方案图 . 13 图表 23:连接器与线束示意图

14、 . 13 图表 24:瑞可达连接器与线束示意图 . 13 图表 25:滤波器示意图 . 14 图表 26:有源滤波器原理图 . 14 图表 27:继电器示意图 . 14 图表 28:车载继电器连接原理图 . 14 图表 29:800V零部件升级产业链(上市) . 15 图表 30:800V零部件升级产业链(非上市) . 16 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 5 一、一、800V 高压平台渐高压平台渐近近,加快加快解决续航、充电焦虑问题解决续航、充电焦虑问题 (一)电动车(一)电动车 800V高压平台正逐步落地

15、高压平台正逐步落地 因动力源差异,燃油车因动力源差异,燃油车和和电动车电动车的的电压平台差异大。电压平台差异大。燃油车动力源来自内燃机,车用电 器对输出功率要求不高,低电压平台即可满足:1918 年,蓄电池首次引入汽车;1920 年得到普及,电压仅为 6V。随着车载电器增多,车企相继推出 12V-48V 等系统,适配 以内燃机为主要动力源的车型。而纯电车型动力源是电机和电池,需要较大的输入/输 出功率,车内电压平台通常高于燃油车。纯电乘用车电压通常在 200-400V 之间。 400V 高压系统通常包括:电池、电机、电控、充电机(OBC)、高低压转换器 (DC/DC)、高压控制盒(PDU)、连

16、接器及线束、电机/电池热管理相关零部件。从核心 部件功能上看: 1)电池是所有电器的供电单元,PDU 对电池、电路起保护作用; 2)驱动电机及控制器是动力源,将电能转化为机械能; 3)DC/DC 对高低压进行转化,满足车内低电压器件用电需求; 4)OBC 将充电桩的交流电转换成直流电进而通过分线盒给电池充电。 图表图表 1:400V电子电器架构电子电器架构 图表图表 2:400V架构下零部件布局架构下零部件布局 资料来源:汽车电子设计、华创证券 资料来源:汽车技术培训网、华创证券 图表图表 3:800V电子电器架构电子电器架构 图表图表 4:保时捷保时捷 Taycan 800V高压架构布局高压

17、架构布局 资料来源:汽车电子设计、华创证券 资料来源:汽车之家、华创证券 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 6 800V 高压平台车型高压平台车型出现后出现后,国内国内车企车企从技术迭代角度开始从技术迭代角度开始跟进跟进 800V 架构架构。保时捷 Taycan 是首款 800V 高压平台的量产车型,已将最大充电功率提升至 350KW,可以在 大约 23分钟内,把动力电池从 5%充至 80%,相当于 300公里的续航能力。同等功率下, 当电压从 400V 提升到 800V 后,工作电流将降低一半,进而线束体积、功

18、率损耗均有 下降。国内车企目前纷纷跟进 800V高压平台架构,有望在 2022年陆续实现量产: 1) 比亚迪:比亚迪:2021年 9月,上海车展发布 e 平台 3.0,提供 800V闪充功能,充电 5 分钟 可增加续航 150 公里,搭载 800V 平台的车型有望 2022年量产。 2) 吉利极氪:吉利极氪:2021 年 9 月,发布子品牌极氪,充电桩最大功率达 360KW。极氪 001 采用的浩瀚架构具备 400V 和 800V 两种电压架构,10%-80%SOC 充电时间仅需 30 分钟,充电 5 分钟续航可增加 120 公里。搭载 800V的产品有望在 2022-2023 年亮相。 3)

19、 北汽极狐:北汽极狐:2021 年 4 月,发布极狐S Hi 版,具备 800V 充电架构,2.2C 闪充技术 能实现 10 分钟补充 196 公里续航的电量,30%-80%SOC 充电时间仅为 15 分钟。 4) 广汽埃安:广汽埃安:2021 年 8 月,发布 A480超充桩,峰值电压 1000V,电流 600A,未来将 超倍速电池技术搭载于 AION系列车型,可做到充电 5分钟,续航 200公里。 5) 东风岚图:东风岚图:2021年 9 月,发布最新 800V高压超级快充技术,在 360KW超级充电桩 的加持下,充电速率可提升 125%,可实现充电 10分钟,续航 400 公里。 6)

20、小鹏汽车:小鹏汽车:2021年 10月,公布首个量产的 800V高压 SiC平台,充电峰值电流超过 600A,采用高能量密度、高充电倍率电池,充电 5分钟最高可补充续航 200公里。 7) 现代:现代:2020 年 12 月,发布 E-GMP 平台,标配 800V 系统同时配套 800V 超高速充 电基础设施,可实现 14 分钟快充 80%,充电 5 分钟可行使约 100公里。 图表图表 5:国内国内车企车企 800V快充快充技术技术布局布局 公司公司 形式形式 时间时间 电压电压 功率功率 电流电流 续航续航 保时捷保时捷 车型、充电桩 2018-06 800V 350kW 15分钟充 80

21、%电 起亚起亚 充电桩 2020-09 800V - 现代现代 平台 2020-12 800V 14分钟充 80%电 比亚迪比亚迪 平台 2021-04 800V 充电 5分钟,续航 150公里 吉利极氪吉利极氪 车型、充电桩 2021-09 800V 360kW 充电 5分钟,续航 120公里 吉利吉利 平台、车型 2021-04 400V/800V 30分钟充 80%电 长城长城 车型 2021-11 800V 400kW 600A 充电 10分钟,续航 800里 北汽极狐北汽极狐 车型 2021-04 800V 充电 10分钟,续航 196公里 广汽埃安广汽埃安 车型、充电桩 2021-

22、08 1000V(峰值) 480kW 600A 充电 5分钟,续航 200公里 东风岚图东风岚图 平台、充电桩 2021-10 800V 360kW 600A 充电 10分钟,续航 400公里 小鹏小鹏 车型、充电桩 2021-10 800V 480kW 670A 充电 5分钟,续航 200公里 长安长安 平台 2021-08 800V 300KW 充电 10分钟,续航 200公里 理想理想 平台 预计 2023 800V - 蔚来蔚来 车型 预计 2022 800V - 资料来源:盖世汽车、汽车之家、搜狐网、IT商业新闻网、经济网、公司官网、华创证券 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告

23、 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 7 (二二)800V方案是方案是降低续航及充电焦虑降低续航及充电焦虑的主流选择的主流选择 新能源汽车普及过程中新能源汽车普及过程中,续航和充电速度是两大短板。续航和充电速度是两大短板。相较于燃油车,大部分新能源汽 车续航里程低于 600 公里,普遍低于燃油车的续航里程,较难满足城际间长里程行驶需 求。另一方面,现有的充电技术需要消费者等待 40 分钟甚至更久才可充满,而燃油车 的加油过程仅需要 5 分钟,对比之下补能效率更低。续航里程和充电速度是两大短板, 制约新能源汽车对燃油车的替代。车企的解决方案包括:提升带电量、

24、提高补能效率。 提升带电量提升带电量能够能够缓解缓解续航问题续航问题,但,但边际效益递减边际效益递减。HEV、PHEV、EREV 车型通过燃油 的方式提高续航水平。纯电车型可通过增加电池带电量实现高续航目的,目前特斯拉 Model 3 高性能版 CLTC 标准的续航里程达 675 公里。但电池是新能源车价值量最高的 部件,带电量提升会导致边际成本和整车重量增加,购车成本与整车功耗也将随之增加。 提高提高补能效率补能效率,主流解决方案有,主流解决方案有两种两种:换电、:换电、大功率快充大功率快充。 1) 换电:换电:换电把新能源车充电时间替换成换电时间,代表企业有蔚来汽车,其二代换 电站换电效率

25、已提升至约 5 分钟/车,接近于普通燃油车一次加油的水平。但各品 牌车型电池规格不同,换电技术的推广极度依赖于车企自建的换电体系,大规模推 广的成本及难度较高。 图表图表 6:蔚来换电站:蔚来换电站 资料来源:蔚来官网、华创证券 2) 高电流低电压(高电流低电压(400V)充电:)充电:根据功率、电压、电流关系公式 = ,其他条件 保持不变,充电电压或电流其中任一提高即可提高充电效率。特斯拉、极氪是大电 流超充的代表品牌,其中特斯拉 V3 超充桩能在 400V 电压的条件下达到 250kW 的 峰值充电功率,15分钟可补充 Model 3约 250公里续航所需电量。 高电流推广难度同样较大。高

26、电流推广难度同样较大。根据焦耳定律 = 2,当通电时间与电阻不变,热量 与电流的二次方成正比,大电流快充将大幅增加充电过程中的热量。特斯拉 V3 超 充桩峰值工作电流超过 600A,需要使用更粗的线束,同时对散热技术要求更高。 目前国内车厂并没有在散热方案上做大幅定制化改动。大电流充电桩同样极度依赖 自建体系,推广成本高。另外,目前的大电流模式仅能在 10%-20%SOC 进行最大 功率充电,在其他区间充电功率也有明显下降,高效充电并非全程覆盖。 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 8 图表图表 7:特斯拉:特斯拉

27、 V3 超充桩超充桩 资料来源:Electrek、华创证券 图表图表 8:特斯拉:特斯拉 V3 超充桩参数超充桩参数 发布时间发布时间 适用电压适用电压 最大功率最大功率 最大电流最大电流 充电效率描述充电效率描述 2019-03 400V 250kW 640A 充电 15分钟,续航 250km 资料来源:特斯拉官网、爱卡汽车、华创证券 3) 高电压(高电压(800V)低电流充电:)低电流充电:目前整车普遍使用 400V 架构,切换 800V 架构能够 使充电时间减少一半。保时捷 Taycan 是第一台量产的 800V 架构电动车;小鹏最新 发布的 G9 是国内首款基于 800V 高压 SiC

28、(碳化硅)平台的量产车,可实现充电 5 分钟,续航 200 公里。 图表图表 9:保时捷:保时捷 800V超充桩超充桩 资料来源:Newrooms、华创证券 图表图表 10:保时捷高压超充桩参数:保时捷高压超充桩参数 发布时间发布时间 适用电压适用电压 最大功率最大功率 最大电流最大电流 充电效率描述充电效率描述 2018-06 800V 350kW 约 438A 充电 15分钟,Taycan 电量从 0充至 80% 资料来源:太平洋汽车、盖世汽车、华创证券 800V 架构使整车具有更高的效率。架构使整车具有更高的效率。800V 电压平台推出后,相较于 400V 平台,工作电 流更小,进而节省

29、线束体积、降低电路内阻损耗,变相提升了功率密度和能量使用效率。 在功率不变前提下,我们预计 800V 平台的推出,续航里程将增加 10%、充电速度将提 升一倍以上。当然,实际快充技术的普及需要充电桩功率和电池充电倍率的同步匹配。 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 9 二、二、电气类零部件需要再验证,格局重构下国产替代有望加速电气类零部件需要再验证,格局重构下国产替代有望加速 车企应用 800V 平台架构,需要对电气系统零部件重新验证,对功率器件的耐压、损耗、 抗热的要求更高。SiC 材料在相关性能上较硅基材料表现

30、更优异,有望迎来大规模普及。 考虑供应安全和成本,国产 SiC 器件具备弯道超车的潜力。我们认为 800V 平台对供应 链影响主要体现在: 1)单车价值量变化:单车价值量变化:SiC 材料较硅基产品的高压性能突出,但初期成本较高(部件成 本是原来的的 2-3 倍,系统总成本增加 10%-20%),规模化量产后有望逐步降低; 2)供应格局变化:供应格局变化:新项目带来国产替代机遇,国内供应商的扩产能力、研发服务能力、 和产品性价比都更加优秀,有望把握新项目机会快速渗透; 3)新技术加速上车:)新技术加速上车:新电压架构的推广也将带动冗余设计的发展,电动新技术有望加 速上车,例如油冷电机技术、扁线

31、电机技术等。 图表图表 11:新能源乘用车三电系统(除电池)零部件价格:新能源乘用车三电系统(除电池)零部件价格估算估算 零部件零部件 400V价格(元价格(元/辆)辆) 800V价格(元价格(元/辆)辆) 主要变动主要变动 电机电机 3,000 3,450 碳化硅应用,初期成本整体上升 15%-20% 电控电控 减速器减速器 1000-2000 1000-2000 耐高压验证, 基本无变化 OBC 2,500 3,000 碳化硅应用,初期成本整体上升 20% DC/DC PDU 1000 1000 耐高压验证, 基本无变化 连接器连接器 2,000 2,200 高压、高速验证,连接器重新选型

32、 线束线束 高压、高速验证,线束重新选型(冗余设计不变细) 滤波系统滤波系统 - - 重新设计,集成化成本上升 继电器继电器 - - 更换耐高压,成本上升 20% 总计总计 10,000-12,000 11,300-13,300 整体成本上升 10%-20% 资料来源:华创证券估算 2023-2025 年或是年或是 800V 产业产业爆发期,建议关注爆发期,建议关注:电机电控(含功率半导体)、:电机电控(含功率半导体)、 OBC+DC/DC、连接器及线束细分领域、连接器及线束细分领域。三电系统(除电池)中,电机电控、 OBC+DC/DC 和连接器及线束的单车价值量超过 2000 元。 根据我们

33、测算,2025、2030 年 800V 行业市场规模有望分别达到 324/878 亿元,其中: 电机电控 100/270 亿元,OBC+DC/DC 87/235 亿元,连接器及线束 64/172 亿元。2021- 2023 年国内 800V 产业从无到有,2023 年-2025 年复合增速有望超过 70%(爆发增长), 2025年-2030年复合增速约为 20%(稳步增长)。 从竞争格局角度,电机电控(含功率半导体)、连接器及线束方向上市公司较多,未来 国产替代有望加速;OBC+DC/DC 行业上市公司较少,未来或有新进入者参与竞争(杭 州富特、深圳威迈斯)。当前竞争格局并未定型,未来有望孵化

34、多家百亿级细分龙头。 核心假设: 1)800V平台应用SiC器件方案,短期推高系统整体成本。 2)随着2023年SiC方案开始量产普及,2023-2025年年降较快(5%/年);2025年- 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 10 2030年800V进入稳定增长,年降2%/年。 图表图表 12:800V平台应用市场空间(亿元)测算及产业链核心公司平台应用市场空间(亿元)测算及产业链核心公司 核心假设核心假设 2021E 2023E 2025E 2030E 新能源乘用车销量新能源乘用车销量,万辆万辆 320 650

35、 800 1200 800V渗透率渗透率,% 0% 15% 40% 80% 单车价值(元单车价值(元/辆)辆) 电机电机 3,000 3,450 3,114 2,814 电控电控 减速器减速器 1,500 1,441 1,384 1,251 OBC 2,500 3,000 2,708 2,447 DC/DC PDU 1,000 960 922 834 连接器连接器 2,000 2,200 1,986 1,795 线束线束 总计总计 10,000 11,051 10,113 9,141 市场空间(亿元)市场空间(亿元) 电机电机 34 100 270 电控电控 减速器减速器 14 44 120

36、OBC 29 87 235 DC/DC PDU 9 30 80 连接器连接器 21 64 172 线束线束 总计总计 108 324 878 CAGR(%) 73% 22% 相关产业链核心上市公司相关产业链核心上市公司 功率半导体功率半导体 时代电气、斯达半导、比亚迪半导体、士兰微、新洁能、宏微科技 电机电控电机电控 汇川技术、英博尔、大洋电机、卧龙电驱、精进电动、巨一科技 DC/DC+OBC 欣锐科技、通合科技、麦格米特 连接器及线束连接器及线束 瑞可达、中航光电、永贵电器、立讯精密 电容电容 法拉电子、鹰峰电子 其他其他 精达股份、长城科技 资料来源:Wind、华创证券测算 *未考虑高端电

37、动车与中低端电动车电气系统零部件的成本差异 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 11 (一一)零部件需再验证,迎升级零部件需再验证,迎升级/更新机遇更新机遇 升级升级 800V 平台平台需要对零部件重新验证,需要对零部件重新验证,功率器件功率器件要求更高要求更高。应用 800V 电压平台需要 对现有的电子电器架构重新验证,尤其是功率器件的要求更高。目前车规级的功率半导 体主要是硅基 IGBT,应用于新能源汽车电动控制系统、车载空调系统、充电桩逆变器 三个子系统中,车内 IGBT 约占整车成本的 7%-10%,是除电

38、池以外成本第二高的元件。 400V 平台架构升级至 800V平台对功率半导体提出了更苛刻的要求: 1) 耐压:耐压:在 450V 直流母线电压下,IGBT 模块承受的最大电压在 650V 左右;在 800V 以上直流母线电压下,功率器件耐压需要提高到 1200V 以上。尽管英飞凌、 富士、罗姆等厂家推出了 1200V 耐压的车规级 IGBT,但成本较高并未实现规模化 应用。对比之下,SiC器件在高压下性能更好。 图表图表 13:不同不同电压下电压下硅基硅基与与 SiC 性能对比性能对比 资料来源:Gerd, et al., “INCREASED SYSTEM EFFICIENCY BY AN

39、800 VOLT AXLE DRIVE CONCEPT”, Vitesco Technologies *在400V直流母线电压下,硅基IGBT通导损耗与碳化硅相近,开关损耗更高;在800V直流母线电压 先,硅基IGBT通导损耗、开关损耗均显著高于碳化硅 2) 损耗:损耗:根据 NE 时代,碳化硅在导通损耗、开关损耗表现方面优于 IGBT,在 400V 母线电压下,应用 1200V碳化硅模块的整车损耗较 750V的 IGBT 降低 6.9%;若电 压升至 800V,整车损耗将进一步降低 7.6%。 图表图表 14:碳化硅模块较:碳化硅模块较 IGBT 模块损耗更小模块损耗更小 资料来源:NE时代

40、、华创证券 *在400V直流母线电压下,1200V碳化硅模块较750V硅基IGBT模块逆变器损耗下降6.9%;在800V 直流母线电压下,1200V碳化硅模块较用于400V直流母线的750V硅基IGBT模块逆变器损耗下降 7.6%。在基础损耗与传动系统损耗不变的情况下,整车损耗随逆变器损耗下降同步变化。 0% 20% 40% 60% 80% 100% 400V, Si 750V, 10kHz400V, SiC 1200V, 10kHz 800V, SiC 1200V, 10kHz Basic consumptionPowertrain w/o InverterInverter -6.9% -7

41、.6% 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 12 3) 抗高温:抗高温:在高电压快充方案下,尽管在相同充电功率情况下电流增加幅度较大电流 方案要小,但大功率快充需要电压、电流同增,因此发热量增加,对功率器件抗高 温能力也提出更高的要求。碳化硅理论上能够在远超 175高温的正常工作,较硅 基 IGBT 更加适应未来 800V平台架构的发展。 初期初期碳化硅成本碳化硅成本较高,较高,推高推高相关相关零部件价值量。零部件价值量。目前具有碳化硅量产能力的厂家数量稀 少,主要位于欧美,如科锐、罗姆、意法、博世等,其中科锐市场

42、份额最大。早期碳化 硅器件价格高于硅基 IGBT,量产后或能降至 IGBT 的 2 倍左右。800V 平台架构的升级 带来核心功率器件的切换,核心部件成本上升短期将推高电动控制系统、车载空调系统、 充电桩逆变器等部件的单车价值量。 目前碳化硅实际应用较少,目前碳化硅实际应用较少,国产国产 SiC 器件有望迎来发展机遇器件有望迎来发展机遇。欧美新能源汽车碳化硅技 术集中批产时间多数在 2024 年,欧美晶圆厂商产能扩张规划基本与之匹配,目前仅特 斯拉 Model 3 与比亚迪汉实际应用碳化硅功率器件。而根据国内新能源车升级 800V 平 台计划,2023 年碳化硅器件需求旺盛。相较于硅基 IGB

43、T,不少国产供应商具备 SiC 的 研发量产能力,未来有望快速扩产响应国内新能源汽车的外溢需求。 受碳化硅应用与系统升级受碳化硅应用与系统升级影响影响,我们预计以下零部件成本会相应,我们预计以下零部件成本会相应变化变化: 1) 电机电控电机电控:800V 平台或要求电机控制器应用的功率器件从硅基 IGBT 升级至碳化 硅 MOSFET,短期成本相应上升;但碳化硅的应用将减少电机系统的功耗、提高功 率密度,因此整体结构缩小、壳体线路布局优化,单电机的成本将有所下降。若考 虑零部件供应商借此机会推出一些新的电机技术(油冷、扁线电机),我们预计电 机成本有所增加,电驱系统(电机、电控、减速器)单车价

44、值增加 10-15%。 图表图表 15:电驱系统示意图电驱系统示意图 图表图表 16:国产国产某某品牌新能源汽车电驱系统构成品牌新能源汽车电驱系统构成 资料来源:巨一科技官网、华创证券 资料来源:中国传动网、华创证券 图表图表 17:电控系统示意图:电控系统示意图 图表图表 18:比亚迪秦电控系统图:比亚迪秦电控系统图 资料来源:安捷利电控官网、华创证券 资料来源:汽车测试网、华创证券 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 13 2) 电池电池:碳化硅应用将提高整车效率,电池做功效果预计能提高 20-25%,在同等续

45、 航要求的情况下,电池带电量得以下降,我们预计能够降低电池 2-3%成本。但车 企后续也将推出更高带电量的电池,这部分成本的下降难直观反映。 图表图表 19:电池系统示意图:电池系统示意图 图表图表 20:车载电池结构图:车载电池结构图 资料来源:亿纬锂能官网、华创证券 资料来源:电工知识网、华创证券 3) DC/DC+OBC:该集成部件主要构成为功率器件,我们预计碳化硅的应用将使其成 本在 2000-3000元的基础上提高 10-15%。 图表图表 21:DC/DC+OBC 示意图示意图 图表图表 22:DC/DC+OBC 技术方案图技术方案图 资料来源:欣锐科技官网、华创证券 资料来源:技

46、高网、华创证券 4) 连接器连接器+线束:线束:平台架构从 400V 升级至 800V 要求连接器重新选型,连接器数量可 能增加(增加大功率快充接口);在同等功率条件下,电压提高,电流减小,线缆 耐压性提高、体积减下;我们预计连接器+线束综合成本将由约 2000元小幅上升。 图表图表 23:连接器与线束示意图:连接器与线束示意图 图表图表 24:瑞可达连接器与线束示意图:瑞可达连接器与线束示意图 资料来源:采桩网、华创证券 资料来源:瑞可达官网、华创证券 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 14 5) 滤波系统:滤

47、波系统:主要包括电容和磁环,原滤波系统基于 400V 架构设计,升级 800V 后 EMC 辐射量会变化,整车滤波系统需重新设计。 图表图表 25:滤波器示意图:滤波器示意图 图表图表 26:有源滤波器原理图:有源滤波器原理图 资料来源:萌胜电子官网、华创证券 资料来源:晶控电子官网、华创证券 6) 继电器继电器:升级 800V 平台要求继电器耐压性提升,现有部分继电器能够兼容高电压, 若更换非兼容高电压继电器,预计成本增加 5-10%。 图表图表 27:继电器示意图:继电器示意图 图表图表 28:车载继电器连接原理图:车载继电器连接原理图 资料来源:巴斯巴官网、华创证券 资料来源:电工之家、

48、华创证券 (二二)核心环节弯道超车,国产替代有望加速核心环节弯道超车,国产替代有望加速 行业层面行业层面:国内新能源汽车单月渗透率一度突破 20%,预计 2021-2022 年新能源乘用车 销量分别达到 320/500 万辆。而在 IGBT、碳化硅、车用芯片、连接器、电容等领域, 国外厂家如英飞凌(IGBT)、科锐(SiC)、罗姆(SiC)、泰科(连接器)、EPCOS (电容)等占据头部地位。在海外电动化速度慢于国内、疫情反复的背景下,国内电动 车企的量产和研发需求被滞后。车企有诉求寻找供应商保护供应安全、加快技术迭代。 企业层面:企业层面:国内企业不断成长,在扩产、响应和性价比上更具比较优势

49、。已有具备量产 硅基 IGBT 和 SiC 器件的企业(时代电气、比亚迪半导体、斯达半导等);电机电控、 OBC+DC/DC 领域国内方案更成熟(汇川技术、大洋电机、欣锐科技等),连接器及线 束、电容等环节也有望撬动车企供应体系(瑞可达、永贵电器、法拉电子等)。 汽车汽车行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号 15 图表图表 29:800V零部件升级产业链(上市)零部件升级产业链(上市) 领域领域 公司公司 位置位置 2020 年营收年营收/亿元亿元 主营产品主营产品 主要客户主要客户 IGBT 及及 SiC 相关相关 科锐

50、(Wolfspeed) 美国 34 碳化硅、氮化镓和相关化合物生产 意法半导体、住友集团、艾瑞 电子等 罗姆 日本 214 ICs、分立半导体、模块 佳能、丰田、美蓓亚三美、斯 坦利电子、住友电装 意法 荷兰 667 动力和汽车产品及嵌入式处理解决方案 苹果,黑莓,博世,思科,孔 蒂,惠普,诺基亚等 英飞凌 德国 685 微控制器、通讯、集成电路、电力电子 博世、比亚迪、微软、百度、 华为等 日立 日本 5199 家用电器、电子零组元件、半导体和显示相关 材料等 安森美 美国 343 高能效链接、传感、电源管理、模拟、逻辑、 时序、分立及定制器件 时代电气 株洲 160 轨道交通设备、机车及列

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