1、2022 年深度行业分析研究报告 内容目录内容目录 1. 电机电控技术路径迭代，高功率密度是发展方向电机电控技术路径迭代，高功率密度是发展方向 . 5 1.1. 新能车电驱动系统详解 . 5 1.2. 扁线化趋势明确，双电机占比提升 . 10 1.3. IGBT 单管并联渗透率有望提高，高压碳化硅趋势明确 . 12 2. 中高端车型比例上升，电驱动行业规模加速扩张中高端车型比例上升，电驱动行业规模加速扩张 . 17 2.1. 电动化大势所趋，中高端车型自主份额提升 . 17 2.2. 混动技术逐步突破，推动传统汽车向新能源过度 . 20 2.3. 市场规模加速扩张，行业格局逐步清晰 . 23

2、3. 三方与主机厂并存，国内供应商的全球化三方与主机厂并存，国内供应商的全球化. 24 3.1. 电驱动行业升级，市场集中度提升 . 24 3.2. 主机厂自制与第三方供应并存，国内第三方比例持续提升 . 26 3.3. 三方供应商逐步切入国际客户，全球化加速 . 28 4. 推荐标的推荐标的. 31 4.1. 方正电机：扁线电机龙头，产能持续扩张 . 31 4.2. 英搏尔：单管并联有效降本，集成芯渗透率有望提升 . 31 4.3. 巨一科技：装备电驱双轮驱动，新势力客户拓展顺利 . 32 4.4. 卧龙电驱：客户持续扩展，新能源业务加速 . 32 4.5. 金杯电工：扁线细分龙头，产品覆盖

3、主流车企. 33 4.6. 精达股份：深度绑定核心客户，扁线产能扩张迅速. 34 图表目录图表目录 图 1：电驱动系统组成 . 5 图 2：新能车电机的分类. 5 图 3：磁同步电机和交流异步电机的定转子. 5 图 4：2021 年新能源汽车乘用车驱动电机类型分布 . 6 图 5：永磁同步电机的构成 . 7 图 6：永磁同步电机成本构成. 7 图 7：电机生产工艺流程图 . 7 图 8：电机控制器硬件构成 . 8 图 9：电机控制器成本构成 . 8 图 10：电驱动系统的集成. 9 图 11：电驱动系统集成可以有效降本 . 9 图 12：多合一集成技术迭代 . 9 图 13：2021 年单月三

4、合一系统销量 . 10 图 14：三合一电驱动渗透率持续上升 . 10 图 15：圆线绕组和扁线绕组 . 10 图 16：扁线电机综合性能优于圆线电机. 10 图 17：Hairpin 工艺流程图 .11 图 18：Si 基器件和 SiC 器件耐压程度对比 . 15 图 19：SiC 功率器件对比 Si 功率器件优势 . 15 图 20：SiC 逆变器通过增加续航减少成本. 17 图 21：2018-2022Q1 国内新能源汽车产销情况（万辆） . 17 rQqPrQpMxPmRoMmPuNnPmN8O9R6MoMnNtRnPjMpPmRjMnMuM7NrRvMuOnQpMuOrRtP 图 2

5、2：近六个月纯电动和插电混动销量（万辆）. 17 图 23：近两年新势力车企销量（单位：万辆） . 18 图 24：2021 年分价位新能车销量及占比（单位：万辆） . 19 图 25：2022E 分价位新能车销量及占比（单位：万辆）. 19 图 26：2021-2022E 纯电动车市场份额（单位：万辆） . 20 图 27：2021-2022E 混动车市场份额（单位：万辆）. 20 图 28：HEV 工作原理. 21 图 29：PHEV 工作原理 . 21 图 30：近五年 BEV、HEV、PHEV 销量（单位：万辆） . 23 图 31：新能源汽车销量预测（单位：万辆）. 24 图 32：

6、电驱动系统市场规模（单位：亿） . 24 图 33：2021 电机销量前 10 企业 . 24 图 34：2021 电控销量前 10 企业 . 24 图 35：近五年四家公司研发投入占比 . 25 图 36：近五年四家公司电驱动系统业务毛利率 . 25 图 37：扁线电机的成本构成 . 25 图 38：钕铁硼永磁材料价格上涨（单位：万元/吨） . 25 图 39：2020 年和 2021 年电机装机量 CR10. 26 图 40：2020 年和 2021 年电控装机量 CR10. 26 图 41：近三年四家公司的研发投入（单位：亿元） . 27 图 42：近三年四家公司的研发人员. 27 图

7、43：2020 和 2021 年电机装机量 TOP10 比例 . 28 图 44：2020 和 2021 年电控装机量 TOP10 比例 . 28 图 45：海外新能源汽车销量（单位：万辆）. 29 图 46：2019-2024E 方正电机营业收入及增速 . 31 图 47：2019-2024E 方正电机归母净利润及增速. 31 图 48：2019-2023E 英搏尔营业收入及增速. 32 图 49：2019-2023E 英搏尔归母净利润及增速 . 32 图 50：2017-2021 巨一科技营业收入及增速 . 32 图 51：2017-2021 巨一科技归母净利润及增速 . 32 图 52：

8、2017-2021 卧龙电驱营业收入及增速 . 33 图 53：2017-2021E 卧龙电驱归母净利润及增速. 33 图 54：2019-2024E 金杯电工营业收入及增速 . 34 图 55：2019-2024E 金杯电工归母净利润及增速. 34 图 56：2017-2021 精达股份营业收入及增速 . 34 图 57：2017-2021 精达股份归母净利润及增速 . 34 表 1：永磁同步电机和交流异步电机的比较. 6 表 2：Hairpin 工艺的难点 .11 表 3：新能源汽车兼顾加速和高速续航解决方案.11 表 4：同步+异步双电机搭配应用于中高端车型 . 12 表 5：2021

9、我国新能源车销量 TOP20 中的双电机配臵车型. 12 表 6：IGBT 和 MOSFET 性能对比. 13 表 7：IGBT 模块的发展趋势 . 13 表 8：“集成芯”驱动三合一体积更小 . 14 表 9：集成芯”驱动总成重量更轻，功率密度更大 . 14 表 10：影响 IGBT 均流的的因素. 14 表 11：整车厂和零件厂 SiC 布局 . 16 表 12：新势力和传统自主品牌 2022 年陆续推出高端车型. 18 表 13：HEV 和 PHEV 比较分析. 21 表 14：比亚迪 DM-i 超级混动车型 . 21 表 15：长城柠檬 DHT 混动系统车型. 22 表 16：吉利雷神

10、智擎 Hi X混动系统 . 22 表 17：三种具有代表性的国产混动系统. 22 表 18：国内主要三方供应商定点客户情况 . 25 表 19：国内电驱动行业主要参与者对比. 26 表 20：第三方供应商产能扩建项目. 27 表 21：巨一科技新能源汽车新一代电驱动系统产业化项目投资具体安排. 27 表 22：国内驱动总成产品参数. 28 表 23：国外驱动总成产品参数. 29 表 24：国内第三方逐步切入国际客户 . 29 1. 电机电控技术路径迭代，高功率密度是发展方向电机电控技术路径迭代，高功率密度是发展方向 1.1. 新能车电驱动系统详解新能车电驱动系统详解 新能源汽车的新能源汽车的电

11、驱动系统电驱动系统主要主要由由驱动驱动电机电机总成总成、电机控制器总成电机控制器总成和和传动总成传动总成组成组成。驱动电机驱动电机的主要功能是为新能源汽车提供动力，将电能转化为旋转的机械能，主要构成包括定子、转子、结构组件和壳体；电机电机控制器总成控制器总成的作用是基于功率半导体的硬件及软件设计，对电机的工作状态进行实时控制，使其按照需要的方向、转速、转矩、响应时间工作，主要由功率组件、控制软件和传感器组成；传动总成传动总成的作用是将驱动电机的转速降低、转矩升高，以保证驱动电机的转矩、转速满足车辆需求，主要由减速器、齿轮组、离合器和半轴组成。 图图 1：电驱动系统组成电驱动系统组成 资料来源：

12、精进电动招股说明书，安信证券研究中心 新能源汽车的驱动电机主要有永磁同步电机和交流异步电机。永磁同步电机的转子是永磁体，定子绕组可以使用圆线和扁线，功率密度较高，适用于低速、高速切换以及频繁启停等复杂路况，是目前国内新能源汽车驱动电机的主流技术路径。交流异步电机的定转子均是使用圆线的绕组，适用于高速路况，在国内主要应用于四驱车型的辅助驱动系统，高速行驶时由永磁同步电机切换成交流异步电机。 图图 2：新能车电机的分类：新能车电机的分类 图图 3：磁同步电机和交流异步电机的定转子磁同步电机和交流异步电机的定转子 资料来源：盖世汽车，安信证券研究中心 资料来源：盖世汽车，安信证券研究中心 永磁同步电

13、机和交流异步电机各有优势。永磁同步电机和交流异步电机各有优势。永磁同步电机的优势：1）相同重量和体积下，永磁同步电机能输出更高的功率和扭矩；2）调速范围大，调整电流与频率即可在很大范围内调整电机的功率和转速；3）采用永磁体激磁，省去了激磁线圈工作时消耗的电能，提高了效率，延长续航里程。 交流异步电机的优势：1）结构简单，稳定性好，抗震动性能优异；2）永磁同步电机在高温下会有磁性衰减的问题，而交流异步电机的磁场并不依靠磁铁产生，不存在磁性衰退，动力下降的问题；3）磁场会根据输入电流的变化而变化，这就使得它在空载到满载的过程中能够接近恒速变化，加速性能更好；4）效率相对更高，节能性更佳。 表表 1

14、：永磁同步电机和交流异步电机的比较：永磁同步电机和交流异步电机的比较 功率密度功率密度 峰值功率峰值功率 负荷效率负荷效率 转速范围转速范围（r/min） 可靠性可靠性 结构坚固性结构坚固性 外形尺寸外形尺寸 电机重量电机重量 电机成本电机成本 控制性能控制性能 交流异步交流异步电机电机 中 90-95% 90-92% 12000-20000 好 好 中 中 较低 好 永磁同步永磁同步电机电机 高 95-97% 85-87% 4000-16000 好 一般 小 轻 较高 最好 资料来源：精进电动招股说明书，安信证券研究中心 2021 年国内新能源汽车乘用车驱动电机市场共装配 342.5 万台电

15、机，其中永磁同步电机占323.3 万台，占比约为 94%，交流异步电机占比约为 5%，国内的驱动电机市场仍以永磁同步电机为主，主要原因包括：1）国内稀土资源较为丰富，供应链资源丰富；2）新能车发展初期仍以单电机的车型为主，需要相对较大的输出功率和扭矩。纯电动车型中的双驱动电机版本，配套一台异步电机和一台永磁同步电机的车型较多，随着双电机车型的占比增加，我们认为，异步电机在国内的市场份额仍有一定提升的空间，永磁同步电机仍是行业主要的驱动电机类型。 图图 4：2021 年新能源汽车乘用车驱动电机类型分布年新能源汽车乘用车驱动电机类型分布 资料来源：第一电动，安信证券研究中心 在永磁同步电机成本中，

16、稀土磁钢成本占比最高。在永磁同步电机成本中，稀土磁钢成本占比最高。永磁同步电机的制造原材料主要有稀土磁钢、硅钢片、铜和铝等，其中稀土磁钢主要用于制造永磁体，成本构成在 30%左右；硅钢片主要用于制作铁芯，成本构成在 20%左右；铜主要用于制作定子绕组，成本构成在 15%左右；钢主要用于制作电机轴等结构组件，成本构成在 10%左右；铝主要用于制作电机壳，成本构成在 10%左右。 驱动电机行业的原材料成本占比较高，占到总成本端的 80%左右，行业的盈利能力受到原材料价格的波动影响较大，行业盈利能力的改善主要从几个方面：1）规模效应的增加；2）行业格局的改善，逐步形成成熟的定价机制；3）产能利用率的

17、提升，驱动电机为偏定制化产品，提升行业产能利用率对改善盈利能力较为重要；4）成本端的压力传导；5）通过平台化去摊薄前期开发费用。 永磁同步电机, 3233418, 94% 交流异步电机, 169181, 5% 其他电机, 22674, 1% 永磁同步电机 交流异步电机 其他电机 图图 5：永磁同步电机的构成永磁同步电机的构成 图图 6：永磁同步电机成本构成永磁同步电机成本构成 资料来源：盖世汽车，安信证券研究中心 资料来源：盖世汽车，安信证券研究中心 电机生产工艺流程主要包括定子铁芯和转子铁芯的冲压、叠压、焊接，定子绕线、嵌线、浸漆，壳体和前后端盖、变速器壳体的铸造、数控机床精密加工，轴、齿轮

18、的锻造和数控精密加工，以及转子组装，其中定子嵌线和转子动平衡是关键步骤。定子嵌线是指将定子线棒嵌入电机定子槽内并固定的过程，转子的动平衡是一种改善转子质量分布，以使转子在旋转时不至于产生过量不平衡离心力的工序。由于定子嵌线过程的相对标准化，扁线电机的生产工扁线电机的生产工艺自动化程度较高艺自动化程度较高，基本已经可以实现全自动化生产的工艺流程，对生产效率和生产成本的优化较多，并且增加了产品的一致性。 图图 7：电机生产工艺流程图电机生产工艺流程图 资料来源：精进电动招股说明书，安信证券研究中心 电控是电驱动系统中的核心部件电控是电驱动系统中的核心部件。新能源汽车电控通过接受 VCU 指令，控制

19、新能源汽车电机的电流及电压，使其按照需要的方向、转速、转矩、响应时间工作，此外在能量回收过程中，新能源汽车电控还起到回充动力电池的作用。电控对新能车电驱动系统的效率和功率密度有重要影响，通过 IGBT 芯片的不同结构设计可以优化所占体积，减少物料使用，从而提升电驱动系统的功率密度；通过软件和硬件端的差异性，可以优化总成效率，从而改善续航里程。 电机控制器主要包括 IGBT 芯片、PCB 板、电容器、传感器、壳体和控制软件等，其中传感器包括温度传感器、电流/电压传感器、转子位臵传感器等，控制软件包括 AUTOSAR 等软件架构。其中电机控制器根据结构的不同又可以分为 IGBT 模块和 IGBT

20、单管并联两种技术路径，目前两种方案均有车企批量应用，各有优势和劣势。 稀土磁钢 30% 硅钢片 20% 铜 15% 钢 10% 铝 10% 其他及制造费用 15% 稀土磁钢 硅钢片 铜 钢 铝 其他及制造费用 图图 8：电机控制器硬件构成电机控制器硬件构成 资料来源：英搏尔招股说明书，安信证券研究中心 成本端成本端： 以 IGBT 模块的方案来看， 电机控制器的成本可以分解为 IGBT 模组、 控制电路板、驱动电路板、电机控制器壳体、电流传感器、接插件、门驱动电路、电容等组件。其中 IGBT模组是电机控制器中最主要的零部件，其成本约占电机控制器总成本的 37%，控制电路板成本约占 16%，驱动

21、电路板成本约占 12%，电机控制器壳体成本约占 11%，电流传感器成本约占 5%，接插件、门驱动电路成本约各占 4%，电容成本约占 2%，其他部件以及人力成本约各占 4%。电控的成本主要仍然以 IGBT 芯片为主，IGBT 芯片的价格波动对电机控制器的成本端影响较大。 图图 9：电机控制器成本构成：电机控制器成本构成 资料来源：旺财电机与电控，安信证券研究中心 电驱动系统集成化优势显著，未来趋势明确。电驱动系统集成化优势显著，未来趋势明确。电机、电控和减速器构成的三合一驱动总成，以及 PDU、OBC、DC-DC 构成的三合一电源总成，是目前主要的集成技术路径，相比于独立零部件，三合一总成节省了

22、接插件以及壳体等物料的使用，实现了重量和体积上的降低，从而在功率密度以及成本上更具优势。此外，在三合一总成的基础上可以实现进更深层次的集成，将三合一驱动总成和电源总成进一步集成为六合一电驱动总成产品。以英搏尔的六合一总成为例，三合一电源总成较单体零部件可以实现降本 500 元，六合一总成在三合一总成IGBT模组 37% 驱动电路板 12% 控制电路板 16% 电机控制器壳体 12% 电流传感器 5% 接插件 4% 门驱动电路 4% 其他部件 4% 人力成本 4% 电容 2% IGBT模组 驱动电路板 控制电路板 电机控制器壳体 电流传感器 接插件 门驱动电路 其他部件 人力成本 电容 的基础上

23、可以实现降本 1000 元，合计降本 1500 元，电驱动系统集成化产品功率密度和成本优势显著，未来趋势明确。 图图 10：电驱动系统的集成电驱动系统的集成 图图 11：电驱动系统集成可以有效降本电驱动系统集成可以有效降本 资料来源：英搏尔公司公告，安信证券研究中心 资料来源：英搏尔公司公告，安信证券研究中心 目前主流主机厂和电驱动系统供应商均已实现三合一驱动总成的量产，其中比亚迪海豚更是实现了八合一的深度集成。电驱动系统集成化趋势明显，电驱动系统集成化趋势明显，主要驱动因素包括主要驱动因素包括：1）减速器和电机采用直连、电机与电控直连，减少了传递路径上的能量损耗，电驱动系统效率提升；2）可以

24、减少壳体用料、 线束和连接件等， 从而减轻重量、 降低成本， 电驱动系统功率密度提升；3）电驱动系统产品均价更高，盈利能力更强。 较独立的电机电控系统，三合一动力总成可以优化动力总成的体积和减少物料的使用，并简化三电系统，可实现功率密度的提升以及成本的降低。随着汽车电子电气架构的升级，电驱动系统下一步的集成化方向是将电源总成集成到三合一驱动总成中，域控制器方案是在多合一方案基础上进一步集成 BMS 和 VCU。英搏尔的六合一总成是将三合一电源总成和三合一动力总成进行集成，华为的七合一总成是将六合一总成和 BMS 进行集成，比亚迪的八合一总成是将六合一总成和 BMS、VCU 进行集成。 图图 1

25、2：多合一集成技术迭代多合一集成技术迭代 资料来源：盖世汽车，安信证券研究中心 2020 年新能车乘用车三合一电驱动系统渗透率为 35%，2021 年渗透率同比上升 16 个百分点，达到 51%。三合一电驱动总成渗透率稳步提高，主要驱动因素包括三合一电驱动总成渗透率稳步提高，主要驱动因素包括：1）三合一驱动系统体积更小，可以实现车辆各系统的布局可以更加灵活，增加更大的储物空间和乘坐空间；2）三合一驱动系统重量更轻，可以实现整车重量的下降，增加汽车续航里程；3）为主机厂降低了供应商层面的管理成本、沟通成本，也减少了原有分散采购多个零部件的配套成本；4）有利于车企的平台化设计，为不同车型搭载同一套

26、系统。 图图 13：2021 年年单单月三合一系统销量月三合一系统销量 图图 14：三合一电驱动渗透率持续上升三合一电驱动渗透率持续上升 资料来源：Ne 时代，安信证券研究中心 资料来源：Ne 时代，安信证券研究中心 1.2. 扁线化趋势明确，双电机占比提升扁线化趋势明确，双电机占比提升 扁线电机是指定子绕组采用扁铜线的电机，根据其扁线形状可以分为 Hair pin、I pin、Wave pin 三种。目前绝大多数企业都使用 Hair pin 电机，因其绕组形状与发卡相似，所以扁线电机也被称为发卡电机。扁线电机的优势主要有： 1）效率高）效率高：截面设计提升槽满率，扁线电机截面为方形，空间利用

27、率高，裸铜槽满率较圆形电机可提升 20%-30%，能有效降低绕组电阻进而降低铜损耗；端部尺寸更短，与圆线电机绕组相比，扁线电机端部总高度缩短 5-10mm，可有效降低端部绕组铜耗，进一步提升电机效率；截面设计+缩短端部尺寸等结构设计，可以让扁线电机的平均效率较传统圆线提高 1%以上； 2）功率密度高）功率密度高：在相同体积情况下，扁线电机可以容纳更多的定子绕组，即相同损耗下扁线电机可以输出更高的功率和扭矩； 3）散热能力强）散热能力强：与圆线电机相比，扁线电机的扁线形状更规则，在定子槽内紧密贴合，与定子铁芯齿部和轭部接触面积大，可有效降低槽内热阻，提供热传导效率； 4）NVH 表现表现好好：一

28、方面，扁线电机使用的导线及绕组具备更好的刚度，可有效压制噪音；另一方面，扁线绕组通过铁芯端部插线而非槽口嵌线，因此电磁设计上可以选择更小的槽口设计，能有效降低齿槽转矩脉动。相较于圆线电机，扁线电机 NVH 下降 12%，电机齿槽转矩减少 81%。 5）生产自动化程度高：）生产自动化程度高：扁线电机的生产需要先把绕组做成类似发卡一样的形状，穿进定子槽内，再在另外一端把“发卡”的端部焊接起来，这个过程更适合用自动化机器操作，生产效率大大提高。 图图 15：圆线绕组和扁线绕组圆线绕组和扁线绕组 图图 16：扁线电机综合性能优于圆线电机扁线电机综合性能优于圆线电机 资料来源：绿芯之友，安信证券研究中心

29、 资料来源： 新能源汽车扁线电机技术分析 ，安信证券研究中心 扁线电机与圆线电机在生产工艺上最大的区别在于定子的生产，定子是扁线电机最重要的组0%10%20%30%40%50%60%70%001月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 三合一 驱动电机 渗透率 0%20%40%60%80%100%20202021其他 三合一 成部分。主流的 Hairpin 绕组工艺有以下几个关键步骤：1）插纸工序：扁线电机的定子槽和导体之间设有绝缘纸， 以保障异相导体之间以及导体和定子铁芯之间的绝缘； 2） 线圈成型：通过一系列工序将线圈折成发卡的形状；

30、3）线圈插入：将线圈插到仿形工装内，再将所有发卡线圈整体插入到铁芯中，并压入到相应的设计尺寸；4）扩口：利用扩口机构拉动扁线往外移动；5）焊接：将绕组插入定子槽后，需要在另外一端把发卡的端部焊接起来。 图图 17：Hairpin 工艺流程图工艺流程图 资料来源： Hairpin扁线电机定子工艺方法比较分析 ，安信证券研究中心 随着定子每槽发卡层数的增多，其发卡线成型的一致性、插入铜线的数量、扭转的层数及焊点的数量都会对制造工艺方案提出更高的要求。 以 6 层 48 槽产品焊接为例， 一个产品有 100 多个焊点需要焊接，保证每个焊点的焊接质量、焊接速度及稳定性，是业内有挑战性的一大难题。我们认

31、为扁线电机的生产工艺复杂，生产难点多，竞争壁垒较高，头部电机厂有望放大竞争优势。 表表 2：Hairpin 工艺的难点工艺的难点 步骤名称步骤名称 工艺难点工艺难点 成形成形 铜线较扁平，在折弯处漆皮容易破损，折弯后铜线会有反弹，成型时需要多次调整折弯参数以使其反弹后满足外形尺寸的要求 扭头扭头 扭转机构和扭头工装( 扭转桶) 的制造非常难，产品层数越多，对于扭转桶加工精度的要求越高，扭转桶为多层套筒结构，相对扭转时容易磨损 焊接焊接 焊接飞溅过大容易形成焊接缺陷，同时也表示焊接过程不稳定 涂覆涂覆 扁线 R角处涂覆难度大，很难保证绝缘层均匀性，且扁线弯折成发卡后，R角处应力集中，容易导致涂覆

32、层破损 资料来源： Hairpin扁线电机定子工艺方法比较分析 ，安信证券研究中心 新能源车加速及爬坡时需要低转速大扭矩，高速行驶时需维持高转速，因此驱动电机工况更为复杂，调速范围更宽。在低速重载、高速轻载等情况下，电驱动系统效率会比峰值效率下降 2030%，为兼顾加速和高速续航，通常有如下方案：1）单电机+单档变速器；2）单电机+两档变速器；3）永磁同步电机+交流异步电机；4）永磁同步电机+永磁同步电机。目前主流的双电机方案是永磁同步电机搭配交流异步电机，其优势在于增加扭矩和功率，扩大系统高效区，高效能量回收，我们认为在未来双电机渗透率不断提升的情况下，此方案将会得到更广泛的应用。 表表 3

33、：新能源汽车兼顾：新能源汽车兼顾加速和高速续航加速和高速续航解决方案解决方案 单电机单电机+单挡变速器单挡变速器 单电机单电机+两两挡挡变速器变速器 双电机双电机 永磁同步+交流异步 永磁同步+永磁同步 特特点点 单个电机满足复杂工况，具有高性能和高转速范围要求 电机配合两挡位变速器 永磁同步与交流异步搭配，充分发挥其优势，实现“1+12”效果 前驱、后驱搭配两个功率不一样的电机，分别兼顾低速与高速工况 优优点点 制造简单，目前为主流三合一方案 同时保证高速行驶和低速爬坡的动力性需求，系统高效区有一定扩大 增加扭矩和功率，扩大系统高效区， 高效能量回收，为主流双电机方案 有利于两个电机都保持在

34、高效的工作区间，全方位提高整车的效率 缺缺点点 系统效率低于其他方案 普遍存在换挡冲击的顿挫感，甚至导致动力中断等问题 1）实现多电机与变速箱、减速箱的匹配、耦合技术难；2）协调两个电机的平衡，多电控技术要求更高； 3）成本高于单电机驱动 应应用用 Model 3 保时捷 Taycan Model S、蔚来 ES6 等 比亚迪 唐新能源 两档电驱系统将变速箱、电机及逆变器进行一体化设计，由于两个档位速比差别比较大，换挡需要的同步时间较长。 双电机搭配以分别满足低速与高速运转工况，并在一定范围内同时工作提高输出功率，兼顾低速爬坡和高速续航， 资料来源：各公司官网，汽车之家，安信证券研究中心 双电

35、机搭配分别满足低速与高速运转工况，并在一定范围内同时工作提高输出功率，兼顾低速爬坡和高速续航，从根本上改变了新能车机动性能。相比单电机方案，双电机方案具有以下优势：1）在整个运行过程中动力无中断，连续无卡顿；2）提升整车系统效率的同时获得更大扭矩；3）降低电机单体的制造难度与开发成本；4）提高制动能量回收的效率。其中不同功率的同步电机与异步电机搭配可以做到优势互补，被中、高端车型广泛应用，如特斯拉model Y、model X、蔚来 ES6、ET7 等，同步电机与异步电机搭配逐渐成为核心配臵。为解决续航问题同时满足高性能的追求，双电机驱动在中、高端车型中广泛应用，2021 年销量前 5 款热销

36、车型中有 4 款配有双电机升级版，我们认为双电机占比有望逐步提升。 表表 4：同步：同步+异步双电机搭异步双电机搭配应用于中高端车型配应用于中高端车型 车型车型 Model Y 2022 款款 长续航全轮驱动版长续航全轮驱动版 Model X 2021 款款 双电机全轮驱动板双电机全轮驱动板 蔚来蔚来 ES6 2020 款款 465KM 性能版性能版 蔚来蔚来 ET7 2022 款款 75kWh 电动机总功率电动机总功率(kW) 331 493 400 480 电动机总扭矩电动机总扭矩(Nm) 559 - 725 850 前电动机最大功率前电动机最大功率(kW) 137 - 180 180 后

37、电动机最大功率后电动机最大功率(kW) 194 - 240 300 电机类型电机类型 前感应异步+ 后永磁同步 前永磁同步+ 后交流异步 前永磁同步+ 后交流异步 前永磁同步+ 后交流异步 电机布局电机布局 前臵+后臵 前臵+后臵 前臵+后臵 前臵+后臵 价格（万元）价格（万元） 37.59 93.99 39.80 44.80 资料来源：汽车之家，安信证券研究中心 表表 5：2021 我国我国新能源车销量新能源车销量 TOP20 中的中的双电机配臵双电机配臵车型车型 品牌品牌 特斯拉特斯拉 特斯拉特斯拉 理想理想 比亚迪比亚迪 小鹏小鹏 比亚迪比亚迪 蔚来蔚来 车型车型 model y 全轮驱

38、动版 model 3 全轮驱动版 ONE 汉 EV P7 562N版 唐 EV ES6 最大功率最大功率(kW) 331 357 245 363 316 380 320 最大扭矩最大扭矩(Nm) 559 659 455 680 655 680 610 马力马力(Ps) 450 486 333 494 430 517 435 0-100Km 加速加速(s) 5 3.3 6.5 3.9 4.3 4.6 5.6 价格价格(万元万元) 34.8 34 33.8 27.9 34 28.4 34.7 同款车型销量排名同款车型销量排名 2 3 4 5 11 15 17 资料来源：汽车之家，安信证券研究中心

39、1.3. IGBT 单管并联渗透率有望提高，高压碳化硅趋势明确单管并联渗透率有望提高，高压碳化硅趋势明确 新能源汽车电控的功率组件有两种技术方案： IGBT 模块和 IGBT 单管并联， 两者主要的区别是封装形式的不同，目前 IGBT 的主要技术路径是模块。单管并联技术主要用于 MOS 管，主要应用平台是低速电动车，如 6072V 或者是 96V 等电压平台系统，而涉及高电压、大 电流平台 IGBT 单管并联方案主要的使用者包括特斯拉和英搏尔。 表表 6：IGBT 和和 MOSFET 性能对比性能对比 MOSFET IGBT 开关容量开关容量 100A/500V 1.2kA/1.6kV 开关频

40、率开关频率 50kHz 20kHz 通态损耗通态损耗 高 低 门栅极驱动功耗门栅极驱动功耗 低 很低 控制方式控制方式 电压 电压 反向电压阻断能力反向电压阻断能力 0 200-2500V 正向电流范围正向电流范围 12-100V 100-400V 正向导通电流密度正向导通电流密度 6A/cm2 60 A/cm2 资料来源： MOSFET和IGBT性能的比较 ，安信证券研究中心 IGBT 模块将多个 IGBT 芯片以绝缘方式组装在金属基板上， 用空心塑壳封装， 用高压硅脂或者硅脂作为绝缘材料，主要优势包括：1）温度一致性更好，IGBT 模块将多个 IGBT 芯片组装同一个金属基板上，相当于在独

41、立的散热器与 IGBT 芯片之间增加了一块均热板；2）参数一致性更好，模块内的多个 IGBT 芯片经过了模块制造商的筛选，参数一致性比市售分立元件要好。综合来看，IGBT 模块的方案相对较为成熟，稳定性相对较高，新能车电控中渗透率较高。但是 IGBT 模块作为标准模块，在电动汽车驱动电机控制系统中存在不同功率应用时容易出现容量受限及结构安装等问题。 表表 7：IGBT 模块的发展趋势模块的发展趋势 指标指标 发展趋势发展趋势 运行结温运行结温 经过持续不断的结构改进和工艺提高，现在的高压 IGBT 模块最高允许结温已经提高到 175 ，最高允许运行结温提高到 150，逼近到了 Si 材料的理论

42、极限，要想进一步提高允许运行结温，只能寻找新的芯片材料。 功率密度功率密度 IGBT 模块内部通常包含多个芯片，尤其是高压 IGBT 模块，是由很多功率半导体芯片并联构成的。目前，受材料特性和热性能限制，单一芯片所能承载的额定电流是有限，进一步提高单一芯片的电流承载能力，提高功率密度，从而减小封装尺寸和体积，是高压 IGBT 模块的发展趋势之一 集成度集成度 更高的集成度意味着更高的智能化，这也是功率半导体器件的发展方向之一。智能功率模块是集成化和智能化的典型产品。智能功率模块(IPM)是将 IGBT 和反向恢复二极管芯片与驱动、检测和保护等功能集成在一起的功率模块，具有短路、过温、欠电压等保

43、护功能，目前已经在电动汽车低压领域得到了广泛应用 散热能力散热能力 直接散热和双面散热是 IGBT 模块散热技术的发展方向，汽车用 IGBT 模块已经实现了直接散热 资料来源： 大功率 IGBT 模块及驱动电路综述 ，安信证券研究中心 IGBT 单管并联单管并联是指将 IGBT 分离器件按照 PEBB 的理念制作功率模块进行工艺布局，这种设计方法可以针对不同客户的多样化需求，在生产工艺结构不变的前提下，进行功率单元排列组合和积木式搭配，然后在底层控制程序对编码器、油门、汽车通讯、控制器内核等针对性处理，实现客户定制化、动态化需求。 目前，主要有特斯拉和英搏尔使用 IGBT 单管并联技术，以英搏

44、尔为例，我们对比了英搏尔的“集成芯”驱动总成和传统驱动总成，总结出几点使用 IGBT 单管并联技术的驱动总成的优势： 优势一： 体积更小。优势一： 体积更小。 在 “集成芯” 驱动总成中， 英搏尔用 IGBT 单管并联方案替代传统的 IGBT模块方案，使电机和电机控制器的一体化程度更高，进而使“集成芯”的体积更小。 “集成芯 ” 的X 轴 /Y轴 /Z轴 长 度 为438mm/483mm/283mm, 与 传 统 驱 动 总 成 的526mm/483mm/429mm 相比，X轴长度和 Z 轴长度分别减小了 88mm 和 146mm，体积有明显的减小。 表表 8： “集成芯”驱动三合一体积更小“

45、集成芯”驱动三合一体积更小 传统驱动三合一传统驱动三合一 “集成芯”驱动三合一“集成芯”驱动三合一 X 轴长度（）轴长度（） 526 438 Y 轴长度（）轴长度（） 483 483 Z 轴长度（）轴长度（） 429 283 资料来源：英搏尔公司公告，安信证券研究中心 优势二：重量更轻。优势二：重量更轻。在“集成芯”产品中，由于实现了电机和电机控制器的高度一体化，这就可以省略装电机控制器的模块与外部结构件，重量得以下降， “集成芯”的重量是 67kg，与传统驱动总成的 83kg 相比，重量下降了 16kg，即下降了 20%左右。 优势三：功率密度更大。优势三：功率密度更大。与传统驱动总成相比，

46、 “集成芯”的体积更小，重量更轻，但系统功率同样是 160kW，在功率密度上更有优势， “集成芯”的功率密度达到了 2.38kW/kg，相比传统驱动总成的 1.92kW/kg，大了 0.46kW/kg。 表表 9：集成芯”驱动总成重量更轻，功率密度更大：集成芯”驱动总成重量更轻，功率密度更大 指标指标 传统驱动三合一传统驱动三合一 “集成芯”驱动三合一“集成芯”驱动三合一 电驱总重量（电驱总重量（kg） 83 67 功率密度（功率密度（kW/kg） 1.92 2.38 资料来源：英搏尔公司公告，安信证券研究中心 优势四：成本更低。优势四：成本更低。与功率器件相比，模块的价格更高。使用 IGBT

47、 单管并联方案时，英搏尔不需要购买 IGBT 模块，只需要购买 IGBT 单管进行并联，因此降低了成本。以 160kW 的模块为例，使用 IGBT 模块方案成本约为 1500 元，而使用单管并联解决方案成本大约降低40%。 IGBT 并联方案并联方案技术壁垒较高技术壁垒较高：1）电流一致性问题，需要使得每一个 IGBT 单管通过的电流完全相同，因为只要有一个单管出现问题，就会加剧其他管子的工作负荷，甚至失控；2）温度一致性问题，由于每个单管布臵位臵和参数一致性等问题，会导致单管温度不一致从而影响性能发挥。我们认为，两种方案在未来仍将处于共存的状态，但是 IGBT 单管并联的方案渗透率有望逐步提

48、升。IGBT 单管并联方案的优势明显，但是峰值输出功率越大，并联的IGBT 芯片数量越多，一致性的控制难度越高；IGBT 模块的方案功率密度和效率相对较低，但是可靠性相对较高，并且已经在大部分新能车上批量使用。 表表 10：影响：影响 IGBT 均流的的因素均流的的因素 影响因素影响因素 重要性重要性 回路寄生参数回路寄生参数 重要 器件参数器件参数 重要 驱动信号驱动信号 重要 工作结温工作结温 重要 栅极寄生参数栅极寄生参数 一般 资料来源： 大功率 IGBT 器件并联均流研究 ，安信证券研究中心 在工作过程中，电机控制器会在直流母线电压基础上产生电压浮动。因此，在 450V 直流母线电压

49、下，IGBT 模块承受的最大电压应在 650V 左右，若直流母线电压提升到 800V 以上，对应的功率器件耐压水平则需提高至 1200V 左右。目前主流 Si 基 IGBT 在 800V 高电压平台上存在着损耗高、效率低的缺点。 图图 18：Si 基器件和基器件和 SiC 器件耐压程度对比器件耐压程度对比 资料来源：ROHM，安信证券研究中心 SiC 功率器件不仅在耐压和损耗水平上都能满足 800V 电压平台的需求，还具备进一步拓展至 1200V 电压平台的潜力，SiC MOSFET 功率半导体正被逐步运用到高电压平台上。总体上，对比硅基器件，SiC 功率器件主要有三大优势： （1）耐高温、高

50、压：）耐高温、高压：SiC 功率器件的工作温度理论上可达 600以上，是同等 Si 基器件的4 倍，耐压能力是同等 Si 基器件的 10 倍，可承受更加极端的工作环境； （2）器件小型化和轻量化：）器件小型化和轻量化：SiC 器件拥有更高的热导率和功率密度，能够简化散热系统，从而实现器件的小型化和轻量化，SiC 器件体积可减小至 IGBT 整机的 1/3-1/5，重量可减小至40-60%； （3）低损耗、高频率：）低损耗、高频率：SiC 器件的工作频率可达 Si 基器件的 10 倍，且效率不随工作频率的升高而降低，可降低近 50%的能量损耗，同时因频率的提升减少了电感、变压器等外围组件体积，从