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长坡厚雪——新能源电控得800V者得未来

发布时间:2022-08-29 来源:爱游戏下载 作者:爱游戏app

  邹治海,容亿投资总监,重点关注半导体产业链、汽车电子等领域,投资案例有臻驱科技、美满芯盛、永晗新材、纳恩汽车、准懋科技等。

  新能源电驱动赛道,国内企业与海外巨头处于同一起跑线,助力国内新能源汽车的弯道超车,有望涌现出一批优质公司。

  碳化硅(以下简称SiC)的800V电控基于性能、体积、稳定性优势以及未来两年成本的快速下降,2023年以后会从中B级车型开始逐渐替代现有的400V IGBT解决方案。

  400V IGBT电控的新能源电驱动赛道竞争激烈,玩家众多,未来谁能抓住车厂平台化开发的行业机会,快速推出800V SiC多合一电桥产品,谁将赢得市场。

  日前,容亿所投企业臻驱科技宣布获得全球性汽车与工业产品供应商舍弗勒集团的战略投资,双方将在新能源汽车电驱动系统领域展开合作。国内新能源电控初创公司与国际龙头携手合作,体现了在全球汽车行业电动化和智能化的大潮下,国内公司的竞争力不断提升,获得国际认可。借此,聊一聊容亿投资对新能源汽车核心零部件电驱动系统及电控产品发展趋势的一些看法。

  先对电驱动做简单介绍:新能源电驱动系统是新能源汽车的“心脏”和“肌肉”,作用相当于燃油车的发动机和减速箱。电驱动中主要包含电机、电控和减速器三部分,电控根据整车控制器的指令将直流电逆变为交流电驱动电机转动,再通过减速器进行减速、提高输出转矩,带动车轮转动。电控是这个系统的核心。

  新能源电驱动作为新能源汽车发展的基石,不仅应用在纯电汽车中,HEV混动汽车也同样需要。随着新能源汽车赛道的崛起,电驱动市场全面开启。

  在国内,新能源汽车的销量持续创新高,不断刷新纪录。2021年虽然受“缺芯”影响,但在“碳中和”和“双积分”等政策的刺激下,1-7月的新能源汽车销量就超过了2020年的全年销售量,后面几个月仍在不断刷新单月销量,而这还不包括2021年非常火热的秦Pro DM这些非插电混合动力车型。而2021年国内的新能源汽车的的渗透率超过10%,国内用户对于新能源汽车的认知拐点已至。

  对于新能源汽车的未来,国内外都会处于巨大的市场机遇期。多国政府都有明确的发展计划,中国设定2025年新能源汽车新车销量占比达到25%;日本规划2030年,EV+PHEV占比在20%-30%;而欧盟的目标最为激进,2030年占比达到35%。为达到这一目标,各国都在推进切实的产业布局,车厂中最为激进的是奥迪,宣布2033年后停售燃油车,而2021年6月,长城汽车发布2025战略,计划到2025年全球销量达到400万辆,其中80%为新能源汽车。

  而电驱动作为新能源汽车必不可少的零部件,国内市场规模将会在2025年达到千亿体量。

  新能源电驱动的技术和需求在不断提升,市场格局远未稳定,而这千亿元规模的大市场成为各家布局和竞争的重点,多家公司都有推出相关产品,竞争格局非常复杂。

  目前研报中,将国内电驱动行业的主要玩家大致分为三类:第一类海外巨头,博格华纳(德尔福)、日本日产、法雷奥、联合电子等,也就是传统Tier1;第二类是车厂内部孵化或组建的电驱动厂商,如弗迪动力(比亚迪)、蜂巢易创(长城)、蔚然动力(蔚来)等;第三类是新兴的第三方厂商,如汇川技术、英搏尔、精进电动、臻驱科技等,有的研报会把华为和小米等归为第四类。但不论怎么划分,现状仍是海外巨头占据了绝大部分中高端市场,除了第二类车企外,第三方厂商主要出货还是在miniEV这类低端车型。

  相比于传统燃油车所采用的发动机技术,新能源汽车电驱动的门槛降低很多。这主要是因为电机与内燃机不同,可以在比较大的速度范围内产生转矩,所以电驱动不需要机构复杂的变速箱。但这并不代表电驱动的研发难度低,特别是高端新能源汽车的电驱动系统。

  根据不同级别的车型,所需要的驱动功率不同,A00级采用MOSFET作为功率模块,如宏光mini EV的最大功率20kW,最大扭矩85N;A级车采用IGBT模块,如比亚迪的秦PLUS采用100-135kW的电驱动系统;而B级车往往需要一套以上的电驱动系统,如蔚来的ES6采用前后最大功率均为160kW的双电驱系统,为了追求更好的性能、价格、体积,从2021年开始,多合一电驱动成为B级车的主流。

  对于国内A0级和部分低端A级车,采用IGBT单管甚至MOSFET单管作为功率器件,其电控的稳定性会很差,但仍然能够满足低速的使用场景。但对于中高端车型,目前采用IGBT模块作为功率器件,产品的性能优劣主要体现在更高的开关频率、更优的电磁兼容性(EMC)和热管理能力,以及更有的控制算法,使得整个电控系统的高效调速范围足够宽,产品性能更加稳定。但基于IGBT模块的电驱动系统实现难度并不大。

  在现有格局下,车厂采用内部孵化的厂商产品,可以保证产品的定制化程度以及车型推出的时间更高效,在电驱动产品性能有较大改进空间的阶段,可以快速提高整车性能;容亿投资认为随着第三方供应商的性能提升以及产品的逐步“标准化”,第三方供应商的平台性优势就体现出来,供应链成本也更容易把控,更加符合行业的发展规律,即便是基于IGBT和MOSFET的电驱动产品也会越来越有竞争优势。

  现在新能源电驱动产品也处于技术变革的关键阶段,三合一集成的趋势非常明显,当然也有六合一甚至七合一的更高集成产品推出,但本质是一样的。“三合一”是相对于以前动力系统的总成企业分别采购电机、电控和减速器进行集成组装,在设计的时候就考虑到三者的高度集成化,更加合理地整合部件和布局布线,大大降低总体重量、体积和采购成本,这三点对于新能源汽车都非常重要。

  而在“三合一”的集成化过程中,虽然电机也有非常高的技术要求,但是电控作为控制部件在其中发挥关键性作用,也是成本降低和集成化的关键,趋势是电控产品集成电机和减速器产品。

  目前大部分的电控都是采用IGBT模块作为主逆变器,A0级新能源车会采用MOSFET来作为开关,未来中高端车型,800V SiC解决方案替换IGBT 400V解决方案将成为一大趋势。碳化硅材料拥有宽禁带、高击穿电场、高热导率、高电子迁移率以及抗辐射等特性,SiC器件相比IGBT有几方面的优势:

  3)更耐高温,SiC器件的工作温度可以达到600°C,而IGBT最高为300°C。

  在新能源汽车中,SiC主逆变器体积仅为IGBT的1/5,提高5-10%的电池使用效率,同时配合SiC电源转化系统和充电桩实现快速充电。

  目前,主要制约SiC器件推广的是SiC器件的价格,未来SiC替代IGBT仅仅是时间问题,乐观估计2024年SiC开始在新能源车中大规模应用。首先,美国科瑞公司(Cree)的8寸SiC晶圆预计2022年能够投入量产,这会大大降低SiC器件成本;其次,随着产能的增大,自动化程度提高,SiC的生产效率和良品率也会提高,预计到2024年,SiC的价格可以降到IGBT的2倍以内,而SiC对单车效率的提升可以节省200-600美元,则SiC将获得大规模市场推广的机会。但采用800V SiC的新能源汽车必须配备800V高压的充电桩才能实现快速充电,这将带来新一波的基础设施建设。

  这对于各家电驱动产品公司来说,谁能率先推出SiC的三合一电驱动产品,谁就占据了未来竞争的主动权。目前,海外巨头,大陆、博格华纳、采埃孚、电装、三菱都推出了各自的800V SiC解决方案,而国内华为、蔚来动力、精进动力、汇川技术以及臻驱科技等都做了大量研发,获得车厂的定点计划。

  中国新能源汽车肩负着弯道超车的重任,国内新能源电驱动企业获得了挑战并替代海外巨头的机会,在这个长坡厚雪的赛道,容亿投资看好国内新能源电驱动企业的未来,也愿意支持具有技术实力和发展潜力的公司,积极推动技术变革和行业的发展。

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