目前,全球各国以及各大车企均对新能源汽车的发展提出了规划和要求,未来新能源汽车销量势必会大幅度增长。随着新能源汽车市场蒸蒸日上,未来电机控制市场规模也将稳步增长,预计2020-2026年中国电机控制器市场规模年均复合增长率有望达到23.4%。
目前,中国电动车电机控制器市场之间的竞争激烈,大致上可以分为整车厂系、本土厂商及外资/合资厂商三类企业。其中,整车厂系主要为自家汽车配套、本土厂商主要为自主品牌配套、外资/合资品牌主要为外资/合资品牌配套。
目前,受益于自主新能源汽车品牌,尤其是造车新势力的发展,本土厂商占据主要优势。从2020年TOP10厂商市场占有率来看,本土企业入围7家。其中比亚迪以13.5%的市场占有率依旧霸居榜首;汇川技术、阳光电动力和华域电动则是首次进入前十榜单。
电机电控一体化,既可缩减产品质量体积,同时也可实现降本增效,降造和采购成本。目前,多数企业还停留在二合一阶段,未来三合一驱动系统已慢慢的变成为主流趋势。
2020年,中国乘用车三合一电驱动系统出货量超过50万套,占电机控制器出货量的37%左右。包括博世、比亚迪、汇川技术、精进电动在内的企业已纷纷推出了三合一电驱动系统。其中,华为推出的DriveONE 三合一电驱动系统目前峰值功率密度已达到3kW/kg,是业内最高水平。
从市场份额来看,目前三合一市场还是寡头垄断阶段。2020年,特斯拉、比亚迪、蔚然动力和日本电产合计占总销量的82.1%。不过,随着2021年华为三合一系统搭载东风赛力斯SF5正式量产,未来三合一电驱动系统市场之间的竞争将更为激烈。
目前新能源汽车主要使用400V的电压系统,电池由30%SOC充到80%SOC大约需要30分钟,若使用800V电压系统,仅需十几分钟。因此,源于对快充的需求,功率模块向高压化发展已成必然。
目前,包括日立安斯泰莫、博格华纳、Vitesco、汇川技术、采埃孚在内的厂商已推出800V逆变器/电驱动系统产品,以适应快充需求。并且,除日立安斯泰莫外,均采用碳化硅(SiC)材料。
以博格华纳为例。博格华纳SiC逆变器于2019年量产,是第一款将碳化硅电源开关用于800V应用的逆变器。该产品具有双面散热的能力,减少了逆变器40%的重量,缩小了30%整体尺寸,提高了25%功率密度,具有更加好的导热特性和更好的高温稳定性,而且还有效提升了效率、缩短充电时间、延长续航里程。
IGBT模块在新能源汽车领域中发挥着至关重要的作用,占电动车电机控制器成本的45%左右。
目前,包括比亚迪半导体、斯达半导体和中车时代电气在内的本土企业已在新能源汽车IGBT方面发力,纷纷扩充产能以期与国际大厂相竞争。
中国车规级IGBT市场主要被英飞凌、三菱电机、赛米控、电装等国际厂商所占据。其中英飞凌占据了大半江山,2019年市场占有率达到58.2%。不过,比亚迪、斯达半导体和中车时代凭借自身实力挤进了2019年车规级IGBT前十榜单。其中,比亚迪凭借18%的市场占有率排名第二,远超第三名三菱电机5.2%的市场份额。
相比硅Si基IGBT功率器件,碳化硅SiC功率器件具有重量轻、体积小、功率密度高、续航能力高、控制器损耗低、导热性好、更耐高温等优势。采用碳化功率器件的电机控制器可有效提升新能源汽车续航里程、更高功率质量密度、提升电能转化效率,因此未来碳化硅功率器件有望代替IGBT成为电机控制器的关键部件。
目前,包括德尔福、比亚迪等在内的厂商已开始布局SiC电机控制器。其中,比亚迪表示从2020年到2025年,其SiC电机控制器将升级三代,适用电压平台升高至800V,功率密度提高到90kW/L,效率最高可达99.7%,转速高达20000rpm。
佐思 2021年研究报告撰写计划智能网联汽车产业链全景图(2021年5月版)
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