800V電驅(qū)技術(shù)零部件市場(chǎng)解析
電機(jī):扁線+油冷,以提
高電機(jī)功率密度和效率
傳統(tǒng)400V架構(gòu)下,永磁電機(jī)在大電流以及高轉(zhuǎn)速的情況下易發(fā)熱退磁,整體電機(jī)功率難以提升,這為800V架構(gòu)提供了切入契機(jī),可實(shí)現(xiàn)相同電流強(qiáng)度的條件下提升電機(jī)功率。800V架構(gòu)下,電機(jī)面臨兩大要求:軸承防腐蝕和增強(qiáng)絕緣性能。
技術(shù)路線趨勢(shì):
電機(jī)繞組工藝路線:扁線化。扁線電機(jī)指的是采用扁平銅包線繞組定子的電機(jī)(特指永磁同步電機(jī)),和圓線電機(jī)相比,扁線電機(jī)具有小尺寸、高槽滿率、高功率密度、良好的NVH性能以及更好的熱傳導(dǎo)和散熱性能等優(yōu)勢(shì),可更好順應(yīng)在高電壓平臺(tái)下對(duì)輕量化、高功率密度等性能追求,同時(shí)可緩解當(dāng)軸電壓較高時(shí)擊穿油膜形成軸電流導(dǎo)致的軸承腐蝕問題。
2.電機(jī)冷卻技術(shù)趨勢(shì):油冷。油冷解決水冷技術(shù)的劣勢(shì),降低電機(jī)體積,提高功率。油冷的優(yōu)勢(shì)在于油品具有不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁,具有更好的絕緣性能,可以直接接觸電機(jī)內(nèi)部組件。相同工況下,油冷電機(jī)的內(nèi)部各溫度比水冷電機(jī)的內(nèi)部溫度要低約15%,便于電機(jī)散熱。
上圖左:扁線電機(jī)和圓線電機(jī)的性能對(duì)比
上圖右:水冷和油冷的升溫曲線
電控:SiC替代方案,展露性能優(yōu)勢(shì)
提升效率,降低功耗,縮減體積。隨著電池800V高電壓工作平臺(tái)的推進(jìn),對(duì)電驅(qū)電控相關(guān)零部件提出了更高要求。
據(jù)弗迪動(dòng)力相關(guān)數(shù)據(jù),碳化硅器件在電機(jī)控制器產(chǎn)品的應(yīng)用有以下優(yōu)勢(shì):
可提升電控系統(tǒng)中低負(fù)載的效率,使整車?yán)m(xù)航里程增長(zhǎng)5-10%;
提升控制器功率密度,由Si控制器18kw/L提升至45kw/L,有助于小型化;
占比85%的高效區(qū)效率提高6%,中低負(fù)載區(qū)效率提高10%;
碳化硅電控樣機(jī)體積縮減40%,可切實(shí)提升空間利用率,助力小型化發(fā)展趨勢(shì)。
上圖:SIC器件的影響提升
電控空間測(cè)算:市場(chǎng)規(guī)?;蜻_(dá)25億元,
三年CAGR189.9%
對(duì)800V車型下的電機(jī)控制器進(jìn)行空間測(cè)算,我們假設(shè):
一輛高壓平臺(tái)下的新能車配備一套電機(jī)控制器或一套電驅(qū)總成;
單車價(jià)值量:以2021年英搏爾年報(bào)所公布的相應(yīng)產(chǎn)品的營(yíng)收/銷量進(jìn)行所得為1141.29元/套。考慮到未來碳化硅器件在電控產(chǎn)品領(lǐng)域的普及推進(jìn)會(huì)帶來產(chǎn)品單位價(jià)值量的提升,我們假設(shè)22年單價(jià)為1145元/套,并逐年提升。
根據(jù)我們測(cè)算,2025年800V平臺(tái)下,電動(dòng)控制器國(guó)內(nèi)和全球市場(chǎng)空間分別為11.54億元和24.86億元,22-25年CAGR為172.02%和189.98%。
上圖:高壓平臺(tái)下電控產(chǎn)品市場(chǎng)空間
車載電源:SiC器件應(yīng)用,助力800V發(fā)展
提升產(chǎn)品性能方面:相較于傳統(tǒng)硅MOS管,碳化硅MOS管擁有導(dǎo)通電阻小、更高耐壓、高頻特性好、耐高溫以及極小結(jié)電容等優(yōu)良特性。與配備Si基器件的車載電源產(chǎn)品(OBC)相比,可提升開關(guān)頻率,減少體積,縮減重量,提升功率密度,增加效率等。如:開關(guān)頻率提升了4-5倍;體積縮減2倍左右;重量減少2倍;功率密度從2.1提升至3.3kw/L;效率提升3%+。
SiC器件應(yīng)用,可助力車載電源產(chǎn)品順應(yīng)高功率密度、高轉(zhuǎn)換效率以及輕量化小型化等趨勢(shì),更能適配快充需求和800V平臺(tái)發(fā)展。SiC功率器件應(yīng)用在 DC/DC也可帶來器件的耐高壓、低損耗和輕量化。
創(chuàng)造市場(chǎng)增量方面:為能夠適配原有傳統(tǒng)的400V直流快充樁,搭載800V電壓平臺(tái)的車端須額外配備DC/DC轉(zhuǎn)換器,將400V升壓至800V,以進(jìn)行動(dòng)力電池的直流快充,這進(jìn)一步提升了DC/DC器件的需求。與此同時(shí),高壓平臺(tái)也促使了車載充電機(jī)的升級(jí),為高壓OBC帶來了新增量。
上圖左:SIC功率器件對(duì)比SI功率器件優(yōu)勢(shì)(在車載充電機(jī)OBC產(chǎn)品)
上圖右:800V高壓電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
車載電源空間測(cè)算:25年空間超30億元,22-25年CAGR翻倍
對(duì)800V車型下的車載電源產(chǎn)品(DC/DC轉(zhuǎn)換器&車載充電機(jī)OBC)進(jìn)行空間測(cè)算,我們假設(shè):
一輛新能車配備一套DC/DC轉(zhuǎn)換器+一套車載充電機(jī)OBC或者配備一套車載電源集成產(chǎn)品;
車載電源產(chǎn)品市場(chǎng)空間=新能車銷量×相應(yīng)產(chǎn)品的單車價(jià)值量;
單車價(jià)值量:以欣銳科技2021年報(bào)對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的營(yíng)收/銷量所得。其中,DC/DC轉(zhuǎn)換器為1589.68元/輛;車載OBC為2029.32元/輛。
根據(jù)我們測(cè)算,2025年800V平臺(tái)下,DC/DC轉(zhuǎn)換器國(guó)內(nèi)和全球市場(chǎng)空間分別為15.88億元和34.22億元,22-25年CAGR分別為170.94%和188.83%;車載充電機(jī)OBC國(guó)內(nèi)和全球市場(chǎng)空間分別為20.27億元和43.69億元,22-25年CAGR分別為170.94%和188.83%。
上圖:高壓平臺(tái)下DC/DC轉(zhuǎn)換器/車載充電機(jī)OBC市場(chǎng)空間
繼電器:高電壓趨勢(shì)下的量?jī)r(jià)提升
高壓直流繼電器是新能源汽車的核心部件,單車用量在5-8個(gè)。高壓直流繼電器是新能源車的安全閥,在車輛運(yùn)行時(shí)進(jìn)入連接狀態(tài),在車輛發(fā)生故障時(shí)可將儲(chǔ)能系統(tǒng)從電器系統(tǒng)中分離。目前,新能源汽車需要配備5-8個(gè)高壓直流繼電器(包括1-2個(gè)主繼電器,用于在出現(xiàn)事故或者電路出現(xiàn)異常情況下緊急切換高壓回路;1個(gè)預(yù)充電器,用于分擔(dān)主繼電器的沖擊負(fù)載;1-2個(gè)急速充電器,主要用于突發(fā)電路異常等情況下隔離高壓;1-2個(gè)普通充電繼電器;以及1個(gè)高壓系統(tǒng)輔助機(jī)器繼電器)。
上圖:新能源車及直流充電樁繼電器分布
繼電器空間測(cè)算:25年30億元空間,
22-25年CAGR超2倍
對(duì)800V車型下的繼電器進(jìn)行空間測(cè)算,我們假設(shè):
高電壓新能車需配備5-8個(gè)繼電器,因此我們選擇均值,單車需求量為6個(gè);
2.考慮未來高壓繼電平臺(tái)推廣帶來直流繼電器單車價(jià)值量的提升,我們假設(shè)22年單價(jià)200元/個(gè),并逐年提升;
根據(jù)我們測(cè)算,2025年800V平臺(tái)下,高壓直流繼電器市場(chǎng)空間接近30億元,CAGR=202.6%。
上圖:高壓直流繼電器的市場(chǎng)空間
薄膜電容:新能源領(lǐng)域的首選
薄膜替代電解成為新能源領(lǐng)域的首選。新能源車電控系統(tǒng)的核心部件是逆變器。如果母線上的電壓波動(dòng)超過允許范圍,會(huì)對(duì)IGBT造成破壞,因此需要用電容器對(duì)整流器的輸出電壓進(jìn)行平滑、濾波并吸收高幅值脈沖電流。在逆變領(lǐng)域,通常需要采用抗涌浪電壓能力強(qiáng)、安全性高、壽命長(zhǎng)、耐高溫的電容,薄膜電容更能滿足上述要求,因而成為新能源領(lǐng)域首選。
單車用量逐步增加,薄膜電容需求將遠(yuǎn)高于新能源車行業(yè)增速。高壓化的新能源車平臺(tái)需求占比提升,而配備高壓快充的高端電動(dòng)車一般需配套2-4個(gè)薄膜電容,薄膜電容產(chǎn)品將比新能源汽車面臨更大需求。
上圖:薄膜電容器在新能源車中的使用
薄膜電容器需求:高壓快充帶來新增量,22-25年AGR=189.2%
對(duì)800V車型下的薄膜電容器進(jìn)行空間測(cè)算,我們假設(shè):
薄膜電容依據(jù)不同車型及電機(jī)功率價(jià)格有所差別,功率越大價(jià)值越高,售價(jià)也相應(yīng)越貴,假設(shè)均價(jià)為300元;
2.高壓快充的新能車單車需求為2-4只,我們假設(shè)平均單車需求量為3只。
根據(jù)我們測(cè)算,2025年800V快充車型帶來的薄膜電容器空間為19.37億元,CAGR=189.2%
上圖:快充下薄膜電容器的市場(chǎng)規(guī)模
高壓連接器:用量和性能的提升
高壓連接器就好比是人體的血管,其作用就是將電池系統(tǒng)中的能量源源不斷的傳送到各個(gè)系統(tǒng)。
用量方面。目前整車系統(tǒng)架構(gòu)仍以400V為主,為滿足 800V 快充,800V到400V 的 DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器需求提斯,從而增加連接器用量,因此800V架構(gòu)下新能源車的高壓連接器ASP將大幅提升。我們預(yù)計(jì)單車價(jià)值量約3000元(傳統(tǒng)燃油車單車價(jià)值量約1000元)。
技術(shù)方面。高壓系統(tǒng)對(duì)連接器的要求包括:
具備高電壓、大電流性能;
在各種工況下實(shí)現(xiàn)等級(jí)較高的防護(hù)功能;
具備良好的電磁屏蔽性能。因此為滿足800V趨勢(shì)下的性能需求,高壓連接器的技術(shù)迭代是必然。
上圖左:高壓連接器與三電的關(guān)系
上圖右:高壓連接器在整車的分布情況
熔斷器:新型熔斷器滲透率提升
熔斷器是新能源汽車的“保險(xiǎn)絲”。熔斷器就是指當(dāng)系統(tǒng)中的電流超過額定值時(shí),產(chǎn)生的熱量將熔體熔斷,達(dá)到斷開電路目的的一種電器。
新型熔斷器滲透率提升。激勵(lì)熔斷器由電信號(hào)觸發(fā)激勵(lì)裝置,使其釋放儲(chǔ)存的能量,通過機(jī)械力快速產(chǎn)生斷口并完成大幅故障電流的滅弧,從而切斷電流,實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作,對(duì)比傳統(tǒng)熔斷器,激勵(lì)電容器具有體積小、功耗低、載流能力強(qiáng)、抗大電流沖擊、動(dòng)作快速、保護(hù)時(shí)機(jī)可控的特點(diǎn),更加適配高電壓體系。在800V 架構(gòu)的趨勢(shì)下,激勵(lì)熔斷器市場(chǎng)滲透率將快速提升,預(yù)計(jì)單車價(jià)值量將達(dá)到 250元。
上圖:熔斷器在新能源車中的使用
熔斷器和高壓連接器的空間測(cè)算:
22-25年CAGR=189.2%
對(duì)800V車型下的熔斷器和高壓連接器進(jìn)行空間測(cè)算,我們假設(shè):
高壓連接器的單車價(jià)值量約3000元/輛;
熔斷器的單車價(jià)值量約250元/輛;
根據(jù)我們測(cè)算,2025年800V快充車型帶來的高壓連接器和熔斷器市場(chǎng)空間分別為64.58和5.38億元,CAGR=189.2%
上圖:熔斷器和高壓連接器的空間測(cè)算
800V高壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、800V高壓電驅(qū)動(dòng)總成、800V高壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)、800V高壓電機(jī)控制器、800V高壓新能源電機(jī)、800V高壓三合一電驅(qū)動(dòng)、800V高壓永磁同步電機(jī)、800V高壓異步電驅(qū)動(dòng)、800V高壓油冷扁線電機(jī)、800V高壓電機(jī)控制器、800V高壓逆變器、800V高壓差速器、800V高壓電驅(qū)動(dòng)橋、800V高壓電機(jī)控制器的作用
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