人们对电子化、自动化、智能化的需求越来越高

更新时间:2025-09-03 19:12 类型:新闻资讯 来源:网络整理

  7月18日音尘,继上个月海通邦际拆解了一台比亚迪“元”,用87页研报显示这款新能源汽车内部零部件的细致细节后,近期券商“一哥”中信证券也说合众家企业和机构拆解了一台特斯拉Model 3,写了一份长达94页的研报《新能源汽车行业特斯拉系列商讨专题:从拆解Model 3看智能电动汽车起色趋向》,并于即日正式颁布。

  据先容,中信证券商讨部TMT和汽车团队协同众家公司和机构耗时两个月才告终了对特斯拉Model 3程序续航版的完好拆解和明白,并造成了这份研报。

  可是,此前,海通邦际从外观、操控、太平、性价比、续航景况等角度对2018款比亚迪元EV360智联炫酷实行评议,并体现了这辆电动车的每一个部件,网罗车身布局件、底盘、座椅、线束、众媒体体系、组合仪外、热收拾体系、电池体系、电驱体系等等。以至连隔音资料、地毯等每个拆下来的零部件都实行了图片文字描画,网罗尺寸重量、职业道理、分娩新闻以及经销商报价等新闻。

  中信证券则通过拆解特斯拉Model3程序续航版,对其域把持器、线束和维系器、电池、电机电控、热收拾、车身等众个方面实行了深化细密地明白。

  一个资产的发展和革新,往往是供应和需求两方面要素合伙驱动的。当新航道带来的 新商场遭遇珍妮纺纱机,就足够激发一场工业革命;出行的需求遇上热机,就发作了各式 交通用具。

  集成电道浮现此后,人们对电子化、自愿化、智能化的需求越来越高,其来历 依旧对低本钱美妙生存的需求,这种需求与继续起色的 IT 技艺供应相联结,接踵成立了 PC、智熟手机、智能家居等诸众大型资产,今朝又早先促进汽车往智能化偏向演进。

  汽车的智能化的大偏向一经成为了资产共鸣和商场共鸣,然而什么叫智能化却没有一 个精确的界说。咱们以为,智能化的合头正在于智能汽车的软件“可迭代、可演进”。比方 说 2008 年安卓 1.0 颁布之初,操纵体验是对照日常的,过程继续的数据征求、用户反应 和赓续迭代,最终交互和用户体验越来越好,逐渐向咱们理思中的“智能终端”贴近。

  无论每私人怎么去界说本身心目中的汽车智能化,但咱们自信会有一个共鸣,那便是 现正在仅仅只是汽车智能化的出发点,离结果还分外遥远,这中心软件需求继续实行升级迭代。

  而汽车过去的 E/E 架构(如下图所示),是由众个厂商供应 ECU 构成的电子电气架构,正 由于硬件和软件效用都被切割成良众块漫衍正在差异厂家供应的 ECU 里,使得软件 OTA 的 难度分外大。这使得良众型号的汽车从出厂到最终报废,软件效用都没有升级过,都没有迭代,又何说智能?

  显而易睹,汽车若是要能像手机相通赓续遵照数据和用户反应实行软件迭代,现有的 E/E 架构势势必是要实行大的革新的。软件和硬件务必解耦,算力务必从漫衍走向纠合, 特斯拉的 Model3 率先由漫衍式架构转向了分域的纠合式架构,这是其智能化秤谌遥遥领 先于很众车厂的厉重原由,咱们接下来就对特斯拉的车身域、座舱域、驾驶域实行细致的解读。

  车身域:按地点而非效用实行分区,彻底完毕软件界说车身 同样是域把持器,特斯拉的域把持器思绪永远是更为领先的。举例来说,行为守旧汽 车供应链中最中央的供应商之一,博世是最早提出域把持器观点的企业之一。

  但博世的思 道仍旧受到守旧的模块化电子架构影响,其正在 2016 年提出了服从效用分区的五域架构, 将整车的 ECU 整合为驾驶辅助、太平、车辆运动、文娱新闻、车身电子 5 个域,差异域 之间通过域把持器和网合实行维系。正在当时看来,这一计划一经不妨大大裁汰 ECU 数目, 然而用即日的睹识来看,每个域内部仍旧需求较为庞杂的线束维系,整车线束庞杂度仍旧较高。

  与博世造成对照,特斯拉 model 3 正在 2016 年颁布,2017 年量产上市,与博世的申报 险些处于同暂时期。然而,Model 3 的域把持器架构中央直接从效用造成了地点,3 个车 身把持器就纠合呈现了特斯拉制车的新思绪。服从特斯拉的思绪,每个把持器该当担任控 制其邻近的元器件,而非整车中的通盘同类元器件,如此才力最大化裁汰车身布线庞杂度, 充溢阐发当今芯片的通用性和高本能,低落汽车拓荒和制作本钱。以是特斯拉的三个车身 域把持器阔别漫衍正在前车身、左前门和右前门前,完毕就近把持。

  如此的好处是能够低落 布线的庞杂度,可是也条件三个车身域要完毕彻底的软硬件解耦,对厂商的软件材干的要 求大大普及。

  以下阔别先容三个车身把持器的景况,车身域分为前车身域、左车身域、右车身域, 其正在 Model3 车身上的地点如下图所示:

  前车身域把持器的地点正在前舱,这个地点外面上来说遭遇的碰撞概率要更高,以是采 用铝合金的包庇外壳,而支配车身域把持器因为正在乘用舱内,遭遇外界碰撞的概率较低, 包庇外壳均采用塑料布局,如下图所示:

  前车身把持器位于前舱中,厉重担任的效用是前车体元件把持以及厉重的配电职业。该把持器离蓄电池对照近,便当取电。其厉重担任三类电子电气的配电和把持:

  1、太平 干系:i-booster、ESP 车身安闲体系、EPS 助力转向、前向毫米波雷达;

  除此以外,它还给支配车身把持器供电,这一效用至极厉重,由于支配 车身把持器随后还将用这两个接口中的能量来驱动各自把持的车身零部件。

  将其拆开来看,详细效用完毕方面,需求诸众芯片和电子元件来配合告终。中央的芯 片厉重告终把持和配电两方面的职业。

  先说把持个别,厉重由一颗意法半导体的 MCU 来实行(图中红框)。其余,因为涉及 到冷却液泵、制动液液压阀等各式电机把持,以是板上搭载有安森美的直流电机驱动芯片 (图中橙色框 M0、M1、M2),这类芯片普通搭配肯定数目的大功率 MOSFET 即可驱动 电机。

  配电效用方面,一方面需求及时监测各部件中电流的巨细,另一方面也需求遵照监测 的结果对电通畅断和电流巨细实行把持。电流监测方面,AMS 的双 ADC 数据收集芯片和 电宣扬感器配套芯片(黄色框 AMS 中的芯片)能够起到厉重影响。而要把持电流的状况, 一方面是通过 MOSFET 的开合,另一方面也能够通过 HSD 芯片(High Side Driver,高 边开合),这种芯片能够把持从电源正极流出的电通畅断。

  这一块把持器电道板共操纵了 52个安森美的大功率 MOSFET,9个功率整流器芯片, 以及 ST 和英飞凌的共计 21 个 HSD 芯片。正在前车身把持器上咱们能够看到,特斯拉一经 正在很大水平上用半导体元件代替了守旧电气元件。

  左车身把持器位于驾驶员小腿左火线地点,贴合车体纵向安置,采用塑料壳体封装, 能够正在肯定水平上朴素本钱。左车身把持器担任收拾驾驶舱及后部的左侧车身部件,充溢 呈现了尽大概朴素线束长度以把持本钱的指点思思。

  左车身把持器厉重担任了几类电子电气的配电和把持:1、左侧干系:网罗仪外板、 偏向盘地点调度、照脚灯;2、座椅和车门:,左前座椅、左后座椅、前门、后排车门、座 椅、尾灯等。

  左车身域把持的中央芯片厉重也分为把持和配电。中央把持效用操纵两颗 ST 的 32 位 MCU 以及一颗 TI 的 32 位单片机来完毕。左车身的灯具和电机对照众,针对灯具类应 用,特斯拉选用了一批 HSD 芯片来实行把持,厉重采用英飞凌的 BTS 系列芯片。针对电 机类运用,特斯拉则选用了 TI 的电机把持芯片和安森美的大功率 MOSFET。

  右车身把持器与左车身根本对称,接口的组织大概相似,也有极少差异点。右车身域 担任超声波雷达以及空调,同时右车身负担的尾部把持效用更众极少,网罗后方的高位刹 车灯和后机油泵都正在此把持。

  详细电道完毕方面,因为效用较为宛如,电道摆设也与左车身较为宛如。一个差异点 正在于右车身信号较众,以是将主控单片机从左车身的 ST 换成了瑞萨的高端单片机 RH850 系列。其余因为右车身需求较众的空调把持效用,以是增补了三片英飞凌的半桥驱动器芯片。

  车身域是特斯拉比拟守旧汽车改观最大的地方,守旧汽车采用了大批 ECU,而特斯拉 通过三个域完毕了对整车的一个把持。固然都是往域把持器偏向走,但特斯拉没有采用博 世的效用域做法,而是齐全按区域来实行划分,将硬件尽量程序化,通过软件来界说汽车 的思绪呈现得极尽描摹。除此以外,特斯拉还将极少电气化的部件尽量芯片化,如车身域 中采用了大批 HSD 芯片替换了继电器和保障丝,牢靠性普及,并且能够编程,能更好实 现软件界说汽车。

  从特斯拉车身把持器不妨呈现出的另一个起色趋向是器件的赓续集成和赓续降本。早 期版本的 model S 和 model X 并无这样纠合的车身把持器架构,但今朝较新的 model 3 和 model Y 一经呈现出集成度增补的趋向。左下图中咱们能够看到,行为第三代车身域控 制器产物,model Y 的车身把持器一经与第一代的 model 3 有所差异,直观上便是其元器 件密度有所增补。比方图中的 MOSFET(玄色小方块),model Y 的间距光鲜要比 model 3 更小。以是,正在同样的面积下,把持器就能容纳更众元件,交融更众效用。此外,与现有 的 model 3 差异,model Y 把持器的背后也被愚弄起来,增补了肯定数目的元器件,这使 得把持器的集成度进一步普及。集成度普及的结果便是车身电子电气架构的进一步简化, 汽车电子本钱的进一步低落。

  此外 2020 款 model Y 的 PCB 板也取得进一步朴素。初代 PCB 板因为形势作恶例, 势必有一个别 PCB 资料被糟塌,推高了本钱。而第三代把持器的 PCB 形势不妨严密贴合, 两个支配车身把持器能够归并成为一个矩形,以是 PCB 资料的愚弄率取得有用晋升,也不妨正在肯定水平上低落本钱。

  将来车身把持器会怎么起色,是否会走向一台团结的把持器?起码目前来看,特斯拉 用产物对此做出了否认的答复。咱们能够看到,2021 年交付的 model S plaid,其第四代 车身把持器还是操纵了判袂的两片支配车身把持器。

  并且正在第四代车身把持器计划中,前车身把持器也分成了两片,一片担任能量收拾和 配电,另一片担任车身收拾、热收拾以及少量配电职业。整个来看,第四代把持器的元件 密度还是很高,呈现出了集成降本的趋向。此外,第四代把持器的元件维系采用 Press-Fit 技艺代替了守旧焊接,进一步普及了良率,也有利于完毕更高的元器件密度。

  整个来看,团结的主题策画机固然集成度高,但弗成避免地带来了把持器和受控器件 的间隔增补,从而增补线束长度,普及本钱,并且元件集成密度也有肯定的控制,咱们无 法正在有限的空间内无控制集成,以是纠合化也是有上限和最优解的,目前看来特斯拉正逐 渐改正计划和工艺来贴近这个最优解。

  硬件方面的赓续集成也为软件的集成和起色创建了前提。守旧汽车资产链当中差异功 能独立性很高,各效用的 ECU 都来自差异厂商,难以协同职业。但特斯拉将大批 ECU 集 成后,车身上只需保存担任各个效用的实行器,而厉重的把持效用都团结正在域把持器中, 采用少量的 MCU,更众操纵软件来告终效用把持。比方特斯拉 model 3 的支配车身域控 制器中各有 3 个 MCU,数目大大裁汰,差异把持效用采用软件的体式实行交互,不妨有 更大的协同革新空间。比方特斯拉能够协同全车空调出风口来调度车内风场,或对副驾驶 座位上的搭客实行体重检测,判定其是否属于儿童,从而灵敏调治太平气囊计谋,而不是 像守旧车企相通只可让儿童坐正在后排。并且特斯拉能够从软件把持当中征求数据,并赓续 继续改正把持效用,改正用户体验。

  特斯拉这种软硬件赓续集成的计划正在带来上风的同时也对软件拓荒材干提出了更高 条件。惟有统揽全体软硬件计划、熟练各个部件特质的整车厂商才有材干拓荒这样巨大复 杂的软件体系,守旧车企从来此后饰演集成商的脚色,ECU 软件拓荒更众依赖供应商,其人才军队组成和供应链方面的好处相合导致其短岁月内难以模拟特斯拉的办法,因此特斯 拉的车身把持软件也成为其奇异的竞赛力。

  特斯拉的另一个厉重特性便是其智能驾驶,这个别效用是通过其自愿驾驶域把持器 (AP)来实行的。本个别的中央正在于特斯拉自立拓荒的 FSD 芯片,其余摆设则与目今其 他自愿驾驶把持器计划没有素质区别。

  正在 model 3 所用的 HW3.0 版本的 AP 中,装备两颗 FSD 芯片,每颗摆设 4 个三星 2GB 内存颗粒,单 FSD一共 8GB,同时每颗 FSD装备一片东芝的 32GB闪存以及一颗 Spansion 的 64MB NOR flash 用于启动。收集方面,AP 把持器内部蕴涵 Marvell 的以太网换取机和物理层收发器,其余另有 TI 的高速 CAN 收发器。关于自愿驾驶来说,定位也至极厉重, 以是装备了一个 Ublox 的 GPS 定位模块。

  外围接口方面,model 3 整车的通盘摄像头都直接维系到 AP 把持器,与这些相机配 合的另有 TI 的视频串行器妥协串器。其余另有供电接口、以太网接口和 CAN 接口使得 AP 把持器不妨寻常运作。行为一款车载把持器,特斯拉的自愿驾驶域把持器还研究到了垂危 景况,以是装备了垂危呼唤音频接口,为此搭配了 TI 的音频放大器和窒碍 CAN 收发器。

  此外一点值得注意的是,为了保证驾驶太平,AP 把持器务必时期安闲运转,以是特 斯拉正在 AP 把持器中参预了相当大批的被动元件,正面有 8 颗安森美的智能功率模块,并 搭配大批的电感和电容。背后更为光鲜,正在险些没有太众把持芯片的景况下将被动元件铺 满全部电道板,密度之高远超其他把持器,也光鲜高于生存中各类常睹的智能终端。从这 一点来看,跟着智能汽车的起色,我邦被动元器件企业也希望获益。

  为了完毕自愿驾驶,特斯拉提出了一整套以视觉为根蒂,以 FSD 芯片为中央的管理 计划,其外围传感器厉重蕴涵 12 个超声传感器(Valeo)、8 个摄像头(风挡玻璃顶 3 个前 视,B 柱 2 个拍摄侧火线,前翼子板 2 个后视,车尾 1 个后视摄像头,以及 1 个 DMS 摄 像头)、1 个毫米波雷达(大陆)。

  其最中央的前视三目摄像头蕴涵中心的主摄像头以及两侧的长焦镜头和广角镜头,形 成差异视野鸿沟的搭配,三个摄像头用的是相似的安森美图像传感器。

  毫米波雷达安置于车头处车标邻近,蕴涵一块电道板和一块天线板。该毫米波雷达内 部采用的是一颗 Freescale 把持芯片以及一颗 TI 的稳压电源收拾芯片。

  而全部 AP 把持器的真正中央原来便是 FSD 芯片,这也是特斯拉完毕更高 AI 本能和 更低本钱的的一个核心。与目今较为主流的英伟达计划差异,特斯拉 FSD 芯片内部盘踞 最大面积的并非CPU和GPU,而是NPU。固然此类计划齐全是为神经收集算法实行优化, 通用性和灵敏性相对不如英伟达的 GPU 计划,但正在目今 AI 算法尚未浮现底子性改观的情 况下,NPU 的实用性并不会受到勒迫。

  NPU 单位不妨对常睹视觉算法中的卷积运算和矩阵乘法运算实行有用加快,以是特斯 拉 FSD 芯片不妨操纵三星 14nm 工艺,到达 144TOPS 的 AI 算力,而面积惟有约 260 平 方毫米。比拟而言,英伟达 Xavier 操纵台积电 12nm 工艺,操纵 350 平方毫米的芯局部 积却只取得 30TOPS 的 AI 算力。如此的差异也是特斯拉从 HW2.5 版本的英伟达 Parker SoC 切换到 HW3.0 的自研 FSD 芯片的原由。以是,正在算法不发作底子性革新的景况下, 特斯拉 FSD 能博得本钱和本能的双重上风,这也组成了特斯拉自愿驾驶计划的竞赛力。

  AI 算法方面,遵照特斯拉官网人工智能与自愿驾驶页面的描画,AutoPilot 神经收集的 完好构修涉及 48 个收集,每天凭借其上百万辆车发作的数据实行操练,需求操练 70000 GPU 小时。根蒂代码层面,特斯拉具备能够 OTA 的向导秩序,另有自界说的 Linux 内核 (具有及时性补丁),也有大批内存高效的低层级代码。、

  将来自愿驾驶域的革新仍旧会纠合正在芯片端,此外传感器的革新如激光雷达、4D 毫 米波雷达等也不妨很大水平上促进智能驾驶。正在可睹的将来,专用 AI 芯片将不妨成为与英 伟达竞赛的厉重气力,我邦 AI 芯片企业希望借助智能汽车的春风取得更好起色。

  座舱域是用户体验的厉重构成个别,特斯拉的座舱把持平台也正在继续进化中。本次拆 解的特斯拉 model 3 2020 款采用的是第二代座舱域把持器(MCU2)。

  MCU2 由两块电道板组成,一块是主板,另一块是固定正在主板上的一块小型无线通讯 电道板(图中粉色框所示)。这一块通讯电道板蕴涵了 LTE 模组、以太网把持芯片、天线 接口等,相当于守旧汽车顶用于对外无线通讯的 T-box,此次将其集成正在 MCU 中,不妨 朴素空间和本钱。咱们本次拆解的 2020 款 model 3 采用了 Telit 的 LTE 模组,正在 2021 款 往后特斯拉将无线模组供应商切换成移远通讯。

  MCU2 的主板采用了双面 PCB 板,正面厉重组织各类收集干系芯片,比方 Intel 和 Marvell 的以太网芯片,Telit 的 LTE 模组,TI 的视频串行器等。正面的另一个厉重影响是 供应对外接口,如蓝牙/WiFi/LTE 的天线接口、摄像头输入输出接口、音频接口、USB 接 口、以太网接口等。

  正在座舱平台上,特斯拉基于开源免费的 Linux 操作体系拓荒了其自有的车机操作体系, 因为 Linux 操作体系生态不如 Android 生态丰裕,特斯拉需求本身实行一个别主流软件的 拓荒或适配。

  座舱域的厉重影响便是新闻文娱,MCU2 正在这一方面显露尚显亏欠。随同 A3950 芯 片低价的是其本能有限,据车东西测试称,正在 MCU2 上启动腾讯视频或 bilibili 的岁月都超 过了 20 秒,且舆图放大缩小常常卡顿。卡顿的原由是众方面的,一方面 A3950 自己算力 有限,集成显卡 HD505 本能也对照弱,处分器测评网站 NotebookCheck 对英特尔 HD 505 的评议是,截至 2016 年的逛戏,假使是正在最低画质设立下,也很少能通畅运转。另一方 面,速率较慢、寿命较短的 eMMC(embedded MultiMedia Card)闪存也会拖累体系性 能。eMMC 相对机器硬盘具备速率和抗震上风,但擦写寿命大概惟有数百次,跟着操纵次 数增加,坏块数目增补,eMMC 的本能将慢慢恶化,正在操纵周期较长的汽车上这一流弊可 能会取得进一步放大,导致读写速率慢,操纵卡顿,2021 年年头,特斯拉召回初代 MCU eMMC 能够佐证这一点。归纳来看,特斯拉 MCU2 比拟同时代采用高通 820A 的车机,属于偏弱的秤谌。

  但特斯拉行为一家着重车辆智能秤谌的企业,并不会坐视落伍的阵势从来维持下去。2021 年颁布的通盘新款车型都换装 AMD CPU(zen+架构)和独立显卡(RDNA2 架构), GPU 算力晋升逾越 50 倍,存储也从 eMMC 换成了 SSD,读写本能和寿命都取得大幅改 善。整个来看,比拟 MCU2,MCU3 本能取得光鲜晋升,晋升幅度比第一代到第二代的跨度更大。

  最新一代的特斯拉 MCU 摆设一经与目今最新一代的主流逛戏主机较为亲密,加倍是 GPU 算力方面不输索尼 PS5 和微软 Xbox Series X。

  晋升的摆设也让操纵体验取得大幅晋升。遵照车东西的测试,MCU3 加载 bilibili 的时 间缩短到 9 秒,浏览器启动岁月为 4 秒,舆图也不妨通畅操作,固然比拟手机加载速率仍 然不敷,但一经有光鲜改正。此外 MCU3 的巨大算力让其不妨运转大型逛戏,比方 2021 年 6 月新款特斯拉 model S 交付典礼上,特斯拉职业职员就现场显示了用手柄和车机玩赛博朋克 2077。并且特斯拉官网上,汽车内部烘托图中,车机屏幕上显示的是巫师 3。这两 个案例一经阐发,MCU3 不妨充溢援助 3A 逛戏,操纵体验肯定水平上一经能够与 PC 或逛戏主机比拟较。

  从特斯拉车机与逛戏的继续亲切咱们能够看到将来座舱域的起色第一个偏向,即不绝 促进大算力与强生态。目前除特斯拉采用 x86 座舱芯片外,其他车企采用 ARM 体例较众, 但同样体现出算力迅疾增加的趋向,这一点从主流的高通 820A 到 8155,以致下一代的 8295 都不妨取得光鲜呈现。高通下一代座舱芯片 8295 本能根本与札记本电脑所用的 8cx 相似。能够看到无论是特斯拉用的 AMD 芯片依旧其他车企用的高通芯片,目前趋向都是 从嵌入式的算力秤谌向 PC 的算力秤谌亲切,将来也有大概进一步超越 PC 算力。

  并且高算力让座舱把持器不妨愚弄现有的软件生态。特斯拉选用 x86,基于 Linux 开 发操作体系,愚弄现有的PC逛戏平台,其他厂商更众愚弄现有的ARM-Android挪动生态。这一偏向起色到肯定阶段后,大概会给车企带来贸易形式的转折,汽车将成为流量入口, 车企能够依附车载的运用商号等渠道取得大批软件收入,而且大幅普及毛利率。

  座舱域把持器的第二个起色偏向则是大概与自愿驾驶把持器的交融。最先,目今座舱 把持器的算力集体浮现了过剩,残存的算力齐全能够用于知足极少驾驶类的运用,比方自 动泊车辅助等。其次,极少自愿驾驶效用加倍是泊车干系效用需求较众人机交互,这恰是 座舱把持器的强项。并且,座舱把持器与自愿驾驶把持器的交融还不妨带来肯定的资源复 用和本钱朴素,泊车时代能够将厉重算力用于实行逛戏文娱,行驶时代则将算力用于保证自愿驾驶效用,并且这种资源朴素不妨让汽车少一个域把持器,服从 MCU3 的价钱,也许 不妨为每台车朴素上百美元的本钱。目前一经浮现了相当众二者交融的迹象,比方博世、 电装等主流供应商纷纷正在座舱域把持器中集成 ADAS 效用,将来这一趋向希望普及。

  IGBT 相当于电力电子周围的“CPU”,属于功率器件门槛最高的赛道之一。功率半导 体又称为电力电子器件,是电力电子装备完毕电能转换、电道把持的中央器件,按集成度 可分为功率 IC、功率模块和功率分立器件三大类,个中功率器件又网罗二极管、晶闸管、 MOSFET 和 IGBT 等。

  运用场景的增量扩张使得汽车周围成为商场领域最大,增加速率最速的 IGBT 运用领 域。遵照集邦商酌数据,新能源汽车(含充电桩)是 IGBT 最厉重的运用周围,其占比达 31%。IGBT 正在汽车中厉重用于三个周围,阔别是电机驱动的主逆变器、充电干系的车载 充电器(OBC)与直流电压转换器(DC/DC)、告终辅助运用的模块。

  1)主逆变器:主逆变器是电动车上最大的 IGBT 运用场景,其效用是将电池输出的大 功坦直流电流转换成换取电流,从而驱动电机的运转。除 IGBT 外,SiC MOSFET 也能完 成主逆变器中的转换需求。

  2)车载充电器(OBC)与直流电压转换器(DC/DC):车载充电器搭配外界的充电 桩,合伙告终车辆电池的充电职业,以是 OBC 内的功率器件需求告终交-直流转换和上下 压变换职业。DC/DC 转换器则是将电池输出的高压电(400-500V)转换成众媒体、空调、 车灯不妨操纵的低压电(12-48V),常用到的功率半导体为 IGBT 与 MOSFET。

  3)辅助模块:汽车装备大批的辅助模块(如:车载空调、天窗驱动、车窗起落、油 泵等),其同样需求功率半导体告终小功率的直流/换取逆变。这些模块职业电压不高,单价也相对较低,厉重用到的功率半导体为 IGBT 与 IPM。

  以逆变器为例,Model S 的动力总成有两种,阔别为 Large Drive Unit(LDU)和 Small Drive Unit(SDU),前者装置正在“单电机后驱版本”中的后驱、“双电机高本能四驱版本” 中的后驱,后者装置正在“双电机四驱版本”中的前后驱、“双电机高本能四驱版本”中的先驱。

  LDU 尺寸较大,输出功率也较大,内部的逆变器蕴涵 84 个 IGBT。LDU 的逆变器呈 现三棱镜构制,每个半桥位于三棱镜的每个面上,每个半桥的 PCB 驱动板(三角形)位 于三棱镜的顶部,电池流出的高压直流电由顶部输入,逆变后的高压换取电由底部输出。

  而 SDU 的形状更小,内部布局也更为紧凑,内部逆变器含 36 个 IGBT。遵照 01芯闻拆解,SDU 中的 IGBT 为单管 IGBT,型号为英飞凌的 AUIRGPS4067D1,总用量为 36 片。IGBT 单管的组织也有较大改观,IGBT 单管背靠背固定正在散热器中,构成近似三明治的布局,充溢愚弄内部空间。同时,SDU 内部 IGBT 的管脚也无需折弯,低落失效概率。比拟 LDU,SDU 的浮现呈现出特斯拉对 IGBT 更高的体贴度与条件,其机器、电学、成 本、空间等目标均有光鲜晋升。

  与 IGBT 近似,SiC 同样具有高电压额定值、高电流额定值以及低导通和开合损耗等 特色,以是分外适合大功率运用。SiC 的职业频率可达 100kHz 以上,耐压可达 20kV,这 些本能都优于守旧的硅器件。其于上世纪 70 年代早先研发,2010 年 SiC MOSFET 早先 商用,但目前并未大领域增加。

  Model 3 为第一款采用全 SiC 功率模块电机把持器的纯电动汽车,开创 SiC 运用的先 河。基于 IGBT 的诸众上风,正在 Model 3 问世之前,世面上的新能源车均采用 IGBT 计划。而 Model 3 愚弄 SiC 模块更换 IGBT 模块,这一里程碑式的革新大大加快了 SiC 等宽禁带 半导体正在汽车周围的增加与运用。遵照 SystemPlus consulting 拆解申报,Model 3 的主逆 变器上共有 24 个 SiC 模块,每个模块蕴涵 2 颗 SiC 裸晶(Die),共 48 颗 SiC MOSFET。

  Model 3 所用的 SiC 型号为意法半导体的 ST GK026。正在相似功率品级下,这款 SiC 模块采用激光焊接将 SiC MOSFET、输入母排和输出三相铜实行维系,封装尺寸也光鲜小 于硅模块,而且开合损耗低落 75%。采用 SiC 模块替换 IGBT 模块,其体系功用能够普及 5%支配,芯片数目及总面积也均有所裁汰。若是仍采用 Model X 的 IGBT,则需求 54-60 颗 IGBT。

  24 个模组每个半桥并联四个,愚弄水冷实行散热。24 个模块分列严密,每相 8 个, 单个开合并联 4 个。模组下方紧贴水冷散热器,并愚弄其实行散热。能够看到,模块所正在 地点的背后有众根棒状分列的散热器(扰流柱散热器),愚弄冷却水实行水冷。水通道由 稍大的盖板笼罩和密封。

  Model 3 造成“树范效应”后,众家车厂联贯跟进 SiC 计划。正在 Model 3 得胜量产并 操纵后,其他厂商早先慢慢相识到 SiC 正在本能上的卓异性,并踊跃跟进干系计划的落地。2019 年 9 月,科锐与德尔福科技布告发展相合车用 SiC 器件的协作,科锐于 2020 年 12 月成为公共 FAST 项目 SiC 独家协作伙伴;2020 年,比亚迪“汉”EV 车型下线,该车搭 载了比亚迪自立研发的的 SiC MOSFET 模块,加快本能与续航明显晋升;2021 年,比亚 迪正在其“唐”EV 车型中参预 SiC 电控体系;2021 年 4 月,蔚来推出的轿车 ET7 搭载具 备 SiC 功率模块的第二代高效电驱平台;小鹏、理思、捷豹、道虎也正在慢慢组织 SiC。

  比拟 IGBT,SiC 不妨带头众个本能周到晋升,上风明显。因为 Si-IGBT 和 Si-FRD 构成的 IGBT 模块正在找寻低损耗的道道上走到极致,意法半导体、英飞凌等功率器件厂商 纷纷早先研发 SiC 技艺。与 Si 基资料比拟,SiC 器件的上风纠合呈现正在:1)SiC 带隙宽, 职业结温正在 200℃以上,耐压可达 20kV;2)SiC 器件体积能够裁汰至 IGBT 的 1/3~1/5, 重量裁汰至 40%~60%;3)功耗低落 60%~80%,功用晋升 1%~3%,续航晋升约 10%。正在众项工况测试下,SiC MOSFET 比拟 Si-IGBT 正在功耗和功用上上风明显。

  但 SiC 的高本钱限制普及节拍,将来 SiC 与 Si-IGBT 大概同步起色,互相增加。与 IGBT 比拟,SiC 资料同样存正在亟待晋升之处。1)目前 SiC 制品率低、本钱高,是 IGBT 的 4~8 倍;2)SiC 和 SiO2 界面缺陷众,栅氧牢靠性存正在题目。受限于高本钱,SiC 器件 普及仍需时光,叠加个别运用场景加倍尊重安闲性,咱们以为 SiC 正在逐渐分泌的经过中将 与 Si-IGBT 一同滋长,将来两者均有广漠的运用场景与增加空间。

  因为运用落地较慢,目前全部 SiC 商场仍处于起色阶段,外洋厂商盘踞厉重份额。根 据 Cree(现公司名为 Wolfspeed)数据,2018 年环球 SiC 器件发售额为 4.2 亿美元,预 计 2024 年发售额将达 50 亿美元。SiC 资产分链可分为衬底、外延、模组&器件、运用四 大合头,意法半导体、英飞凌、Cree、Rohm 以及安森美等外洋龙头厉重以 IDM 形式规划, 笼罩资产链通盘合头,五家龙头盘踞的商场份额阔别为 40%、22%、14%、10%、7%。邦内三安光电、中车时间电气、扬杰科技、华润微等厂商以 IDM 形式规划,而天岳优秀、 露乐科技、华天科技等厂商则静心于某一细分合头。

  Model 3 行为电动车,电能和电池的收拾至极厉重,而担任收拾电池组的 BMS 是一 个高难度产物。BMS 最大的难点之一正在于,锂电池太平高效运转的前提是至极苛刻的。当今的锂电池,无论正负极依旧电解液都至极软弱。正负极均为众孔资料,充放电时锂离子就正在正极和负极的孔隙中挪动,导致正负极资料膨胀或缩短,当锂电池电压过高或过低, 就意味着锂离子过分纠合正在正负极个中之一,导致这一边的电极过分膨胀而决裂,还容易 发作锂枝晶刺破电池布局,而另一边的电极因为缺乏锂离子支持,会发作布局坍塌,这样 正负极都邑受到好久性损害。电解液和三元正极资料都对温度对照敏锐,温渡过高则容易 发作认识和响应,以致燃烧、爆炸。以是,操纵锂电池的条件便是确保其能职业正在适宜的 温度和电压窗口下。若是以电压为横轴,温度为纵轴绘制一张图,这就意味着锂电池务必 运转正在图中一个较小的区域内。

  BMS 的第二浩劫点正在于,差异的锂电池之间势必存正在不相同性。这种不相同性就导 致同暂时间,正在统一电池组内,差异的电池仍旧职业正在差异的温度、电压、电流下。若是不绝用一张图来描画,就代外着差异电池处正在图上的差异地点。而要担保电池组的太平高 效运转,就意味着诸众电池所正在的点位务必同时处于眇小的太平窗口内,这就导致电池数 量越众,收拾就越障碍。

  为领略决锂电池运转的这一困难,就务必有牢靠的 BMS 体系来对电池组实行监控和收拾,让差异电池的充放电速率和温度趋于平衡。

  正在诸众厂家的 BMS 中,特斯拉的 BMS 体系是庞杂度和技艺难度最高的之一,这厉重是因为特斯拉奇异的大批小圆柱电池成组计划。

  为什么特斯拉选用难以把持的小圆柱电池?早正在特斯拉创建的早期,日本厂商正在 18650 小圆柱电池上堆集了丰裕的体验,一年出货量到达几十亿节,因此这类电池相同性较好,有利于电池收拾。以是特斯拉正在 model S 上选用了小圆柱电池。出于技艺堆集等 方面的原由,特斯拉正在 model 3 上操纵了仅比 18650 略大的 2170 电池,而且至今还正在使 用圆柱形电池。

  因为特斯拉从来采用数目巨大的小圆柱电池来构制电池组,导致其 BMS 体系的庞杂 度较高。正在 model S 时间,特斯拉全车操纵了 7104 节电池,BMS 对其实行把持是需求一 定软件秤谌的。遵照汽车电子工程师叶磊的外述,正在 model S 当中,采用每 74 节电池并 联检测一次电压,每 444 节电池设立 2 个温度探测点。从汽车电子工程师朱玉龙颁布的 model S 诊断界面图也能够看出,全部电池组共有 16*6=96 个电压采样点,以及 32 个温 度采样点。能够看到采样的数据是良众的,需求收拾的电池数目也为其增补了难度,最终 BMS 将凭借这些数据设立合理的把持计谋。高庞杂度的电池组也让特斯拉正在 BMS 周围积 累了相当强的势力。与之相对,其他厂商的 BMS 庞杂度就远不如特斯拉高,比方公共 MEB 平台的首款电动车 ID.3 采用最众 12 个电池组模块,其电池收拾算法相对会对照粗略。

  将来特斯拉的 BMS 是否会庇护如此的庞杂度?从目前趋向来看,跟着采用的电池越 来越大,BMS 需求收拾的电池数目是越来越少的,BMS 的难度也有所低落。比方从 model S 到 model 3,因为改用 2170 电池,电芯数目浮现了较光鲜的消浸,长续航版电芯数目缩 减到 4416 颗,中续航版 3648 颗,程序续航版 2976 颗。本次拆解的程序续航版摆设 96 个电压采样点,数目与 model S 相似,均匀每 31 节电池并联衡量一个电压值。整车 4 个电池组,每个都由 24 串 31 并的电池组构成,对电流平衡等方面提出了较高的条件。将来, 跟着 4680 大圆柱电池的运用,单车电芯数目将进一步裁汰,有利于 BMS 更准确地实行 把持,也许不妨进一步深化特斯拉的 BMS 显露。

  虽然面对着最高的 BMS 技艺难度,但特斯拉还是正在这一周围做到非凡水准,并且还 有超越其他公司的独到之处。比方特斯拉正在电池收拾的思绪方面显得加倍大胆,热收拾方 面是一个样板呈现。特斯拉会正在充电时代启动热收拾体系将电池加热到 55 度的外面最佳 温度,并正在此温度下实行赓续充电,比拟而言,其他厂商往往调动在意电池是否会过热,不 会采用此类计谋,这加倍暴露出特斯拉正在 BMS 方面的势力。

  特斯拉正在充电或电能愚弄方面的用户体验计划是其 BMS 体系的另一个独到之处。比 如特斯拉会用车身电池来使其他厉重把持器完毕“永不下电”,普及启动速率,改正用户 体验。充电时,特斯拉采纳的计谋也加倍灵敏,会正在充电刚早先时将电流普及到极大的程 度,急忙晋升电池电量,随后再慢慢减小充电电流到一个能够历久赓续的秤谌,比方 model Y 能够正在 40 秒内到达 600A 的超大电流充电(如图中黄绿色线所示)。比拟而言,日常的 车企以至消费电子厂商普通会用一个能够历久赓续的电流实行恒流充电。研究到车主有时 需求正在几分钟内急忙增加电池电量,特斯拉的这种计谋无疑是更有上风的,这也呈现出特 斯拉比守旧车企思绪更灵敏,更能发作革新。

  而详细怎么完毕如此非凡的 BMS 效用?前文所说的各式 BMS 收拾计谋依赖于软件, 软件的根蒂正在于特斯拉的 BMS硬件计划。特斯拉 model 3 的硬件计划网罗了中央主控板、 采样板、能量转换体系(PCS,由 OBC 和 DCDC 两个别构成)以及位于充电口的充电控 制单位。BMS 个别通盘电道均笼罩有透后三防漆以包庇电道,导致电道元件外观润滑且反光。

  主控板担任收拾通盘 BMS 干系芯片,共设立 7 组对外接口,蕴涵了对充电把持器(CP)、 能量转换体系(PCS)的把持信号,以及到采样板(BMB)的信号,此外还蕴涵特意的电 流电压收集信号。电道板上蕴涵高压分开电源、采样电道等电道模块。元器件方面,有 Freescale 和 TI 的单片机,以及运放、参考电压源、分开器、数据采样芯片等。

  正在 BMS 的把持下,详细对电池组实行监测的是 BMB 电道板,关于特斯拉 model 3而言,共有 4 个电池组,每一组装备一个 BMB 电道板,而且 4 个电道板的电道组织各不 相似,相互之间能够很容易地愚弄电道板上的编号实行区别,而且服从秩序用菊花链维系 正在一同,正在 1 号板和 4 号板引出菊花链维系到主控板的 P5 和 P6 接口。咱们本次拆解的 model 3 单电机程序续航版电池组较短,沿着每个电池组都安顿了一条 FPC(柔性电道板), 而且正在其沿线设立了对电池实行采样的采样点,每个采样点都用蓝色聚氨酯实行笼罩包庇, 结尾正在 FPC 上方笼罩淡黄色胶带实行包庇。需求注意的是,程序续航版虽然每个电池组 仍有两条淡黄色胶带,但惟有个中一条下面有 FPC,另一条仅起到对下方电池触点的包庇 影响。而关于长续航版本,因为电池较众,每个电池组都需求分成两条 FPC 实行采样。

  详细到 BMB 电道方面,程序续航版和长续航版也有所差异,咱们以元器件较众的 4 号采样板为例实行阐发。最先,正在采样点数目方面就有所差异,程序续航版共设立 24 个 采样点,以是 FPC 上有 24 个触点与 BMB 实行对应。长续航版的电池组顶格设立,4 个 电池组当中,中心两组较长,支配各设立 25 个采样点,共 50 个,双方的电池组略短极少, 共设立 47 个采样点,一侧 24 个,另一侧 23 个,以是长续航版的 BMB 需求正在两侧都设 置触点。

  其次,电道安顿和元器件数目也有较大差异。过程触点传来的信号需求由 AFE(模仿 前端)芯片实行处分,这是全部 BMB 电道的中央。程序续航版每个 BMB 有两颗定制的 AFE 芯片,其摆设有些近似 Linear Technology(ADI)的 LTC6813 芯片但不齐全相似, 同时摆设了 3 颗 XFMRS 的 BMS LAN 芯片用于与其他电道板的信号传输。长续航版 BMB 因为两侧均有触点,信号数目较众,以是为每个 AFE 此外摆设了两颗简化版的 AFE 芯片 (图中橙色长方形),用来辅助信号处分。同时 BMS LAN 芯片的数目也增补了 1 颗。

  BMS 体例的另一个厉重构成个别是充电把持,特斯拉为此拓荒了充电把持器,位于左 后翼子板充电口邻近。该把持器有三个对外接口,担任把持充电口盖、充电枪维系状况与 锁定、充电信号灯、速慢充把持及过热检测等。电道方面则网罗了 Freescale 的 MCU 和 ST 的 HSD 芯片等。

  BMS 另有一个厉重效用便是电能转换,网罗将高压直流电转化成低压直流电来供应车 内修筑,或者将高压换取电转化为高压直流电用于充电等,这一个别是通过能量转换体系 (PCS,也称高压配电盒)告终的。PCS 网罗两个厉重个别,阔别是将换取电转化成直流 电的 OBC(车载充电器,On Board Charger)和实行直流电压变换的 DCDC。这个别电 道中厉重是各类大电容和大电感,也蕴涵了整车中至极罕睹的保障丝。

  从元器件层面来看BMS体系,最中央的厉重便是AFE芯片和各式功率器件/被动元件。个中 AFE 芯片周围,邦内最主流的是三家美邦公司产物,Linear Technology(被 ADI 收 购)、Maxim(被 ADI 收购)、TI,以是原来依旧归结于环球最大的两家模仿芯片公司。此 外 NXP/Freescale、Intersil 等大型厂商也有肯定份额。跟着邦内资产起色,邦产 AFE 芯 片通道数和产物安闲性慢慢普及,也希望取得起色空间。功率器件方面,我邦资产一经有 肯定商场职位,正在汽车周围仍能够进一步冲破。

  从电道和体系层面来看,凭借汽车电子工程师朱玉龙的说法,BMS 真正的中央代价, 原来是正在电池的测试,评议,修模和后续的算法。全部 EE 的软硬件架构,一经根本是红 海,将来资产不需求大批的 BMS 公司,永远来看依旧电池厂商和车厂不妨正在 BMS 周围获 得较高的职位。跟着汽车资产振兴,将来我邦电动汽车厂商正在 BMS 周围也希望取得更浓密的堆集。

  二、线束和维系器:高压线束和维系器是最大增量,纠合式 E/E 架构裁汰线、线束:架构改变缩短线束长度,轻量化为车厂降本提效合头

  车布局日益庞杂,效用日益众样,导致线束长度与庞杂度晋升。线束是汽车电道的网 络主体,其维系车上的各个组件,担任干系电力与电信号的传输,被誉为“汽车神经”。汽车智能化与电气化水平的晋升,依赖于汽车传感器、ECU(电子把持单位)数目的增补, 90 年代一辆车的 ECU 数目大约为十几个,而目前单车 ECU 数目已增至上百个。把持单 元的数目的增补使得网线布局日益庞杂,大大增补了车辆中的线束长度。

  低落线束庞杂水平,依赖电子电气架构的改变。遵照博世的电子电气架构计谋图,汽 车的电子电气架构厉重分为三大类:漫衍式电子电气架构、域纠合式电子电气架构与车辆 纠合式电子电气架构。守旧汽车厉重采用漫衍式架构,该架构由众个相对独立的 ECU 组 成,各个 ECU 与效用逐一对应。而线束则担任将差异的 ECU 实行维系,以完毕新闻的交 互。以是正在守旧的漫衍式架构下,ECU 模块数目的增加与分裂化的组织,弗成避免地会导 致线束长度的增补,普及制作本钱。目前守旧漫衍式架构汽车的线km。

  特斯拉早期的 Model S 与 Model X 对架构实行变革,遵照效用划分域把持器,整个 架构介于漫衍式和域纠合式之间。Model S 与 Model X 车内仅由驾驶域、动力域、底盘域、座舱域、车身域等域把持器组成,以是极大裁汰 ECU 的数目并同步缩短了 CAN 总线的长 度,Model S 线km。

  而 Model 3 对“域”实行从新划分,正在 Model S 与 Model X 的根蒂长进行跨域交融。各个 ECU 不再按效用实行划分,而是以物理地点直接分为 CCM(主题处分模块)、BCM LH (左车身把持模块,LBCM)、FBCM(前车身把持模块)、BCM RH(右车身把持模块, RBCM)四大个别。CCM 担任蓝本驾驶域与座舱域的效用需求,网罗自愿驾驶模块、信 息文娱模块、车外里通讯维系等;BCM LH 担任左侧车身转向、制动、安闲把持等;FBCM 担任电源分派、逻辑把持等;BCM RH 担任动力体系、热收拾等。愚弄少量的高本能策画 单位替换分裂的 ECU,把需求完毕的效用通过软件转移到几大模块中,从而进一步晋升集 成度,以是,Model 3 的线km。

  缩短线束长度是晋升产物续航与制作功用的合伙需求。守旧汽车线束的重量约占整车 的 5%,长度的缩短不妨为汽车计划让出更众的物理空间,并能减轻汽车总重从而裁汰油 耗晋升续航。同时,线束品种众样、组织庞杂且质地较软,以是线束的分娩与装置都厉重 依赖于人工。遵照佐思汽研数据,95%的线束需求人工分娩,线束低自愿化的分娩形式限 制了车厂进一步扩充产能。针对这一题目,Model 3 通过改变架构缩短线束长度,裁汰其 对产能晋升的阻滞。

  除了架构调治缩短线束长度,拆解出现,Model 3 正在高压线束中采用铝导线代庖守旧 的铜导线,进一步完毕轻量化。铝与铜的密度阔别为 2.7kg/m、8.9 kg/m,且铝料的本钱 较铜低贱一半以上。假使研究铝正在导电本能上的劣势,增大线 倍) 照旧能够进一步裁汰车身重量(约 21%),降酿成本。

  但操纵铝导线代庖铜导线也晤面对诸众题目,使得此前车厂不敢轻松测验高压铝导线。最先,铝的导电率光鲜低于铜如若要到达相似的导电本能,需求进一步加大导线线径;铝 的抗拉强度更低,影响机器本能;铝和铜正在膨胀系数的分歧,也会使得铝导线与铜端子正在 联结界面发作空地,导致阻抗的增补;铝极易氧化,且绝缘的氧化铝大概影响接触本能。固然铝导线正在汽车周围中运用通俗,但根本都正在低压周围,Model 3 正在高压导线周围操纵 铝导线,是其愚弄自己技艺禀赋完毕本钱收拾与技艺晋升的厉重显露。

  从行业看,线束行业的单车代价量相对安闲,单价厉重受车型的差异、项目订价的差 异及布局影响。正在新车型和改款车型上市的初期,因为车辆的售价较高,相应的零部件定 价也相应较高。而跟着推出岁月的增加及新车型的推出,整车厂会对原有车型实行削价, 同时也条件汽车零部件分娩商削价,从而低落公司产物的发售价钱。遵照沪光股份招股说 明书,2019 年公司成套线束(组成车身的厉重线束组合,不网罗策划机干系的线束)、发 动机线 元/件。相似车型的线束单价 相对安闲,单价分歧厉重取决于车型的差异,2019 年,公司差异车型成套线 元之间。

  Model 3 等新能源车起色风靡云蒸,量价晋升掀开线束行业滋长空间。目前方束行业 为存量商场,商场领域依赖下逛汽车的发售景况,汽车“新四化”趋向下 2021 年我邦汽 车产销量阔别为 2608.2 万辆与 2627.5 万辆,完毕了 2018 年此后毗连三年的消浸阵势。同时,高压线束的增量需求与轻量化趋向晋升单车代价量,行业空间进一步掀开。遵照华 经资产商讨院数据,守旧低、中、高端汽车的线 元, 而新能源车线束单车代价均匀晋升至 5000 元支配。若以 3000 元的单车代价量策画,2021 年线 亿元。

  从红利上看,本钱膺惩使得行业毛利率显露不佳。线束行业属于劳动麇集型行业、产 品本钱受铜等原资料价钱影响急急,以是行业内公司毛利率较低。正在人力本钱与原料本钱 的负面膺惩下,近年来线束行业毛利率体现消浸趋向。

  而从形式上看,线束行业与整车厂商协作安闲,商场纠合度较高。汽车线束行业起色 高度依赖汽车行业,大个别品牌车厂具有较成熟安闲的汽车配套体例。历久此后,对零部 件的高程序条件使得线束供应商与汽车企业的协作相对安闲。目前,环球汽车线束商场主 要由日本的矢崎、住友电气、藤仓,韩邦的欲罗、京信以及欧美的莱尼、安波福、科仑伯 格舒伯特公司、德克斯米尔、李尔等线束厂商主导。遵照前瞻资产商讨院,2018 年前五 大厂商矢崎、住友电气、德尔福、莱尼、李尔阔别占比 29.81%、24.38%、16.71%、6.05%、 4.70%,CR5 为 81.65%。

  就邦内商场而言,大型自立品牌车厂公共具有安闲配套分娩的本土线束厂,而外资以及合伙整车厂,对线束的条件较高,选取的线束厂家公共为邦际零部件厂商正在邦内的独资 或者合伙厂商,比方住润电装厉重为广州本田、春风本田配套。近年来,因为邦际汽车厂 商加倍着重本钱把持,汽车零部件的本土化采购日益增强,邦内厂商正逐渐进入邦际汽车 厂商的供应链。

  维系器常正在导线的两段,同样用于两个有源器件之间的维系,其体式和布局众样,但 普通由接触件、绝缘件、壳体、附件构成。接触件是维系器告终效用的中央零件,其通过 阴、阳两个接触件的插合告终电维系;壳体是汽车维系器的外罩,供应机器包庇与固定连 接器的影响;绝缘体的影响是使接触件按轨则的地点和间距分列,并供应绝缘包庇;附件 可进一步分为布局附件和装置附件,布局附件网罗卡圈、定位键、定位销、导向销、联接 环等,装置附件网罗螺钉、螺母、螺杆、弹簧圈等。服从本能及运用场景的差异,车用连 接器能够分为高速维系器、低压维系器和高压维系器。

  高压维系器是汽车电气化布景下的合头组件。遵照线束宇宙材料,一台摩登车辆蕴涵 的维系器数目众达 700 个。而正在汽车电气化趋向下,车内 60V 电压以上的场景急忙增补。车辆的驱动离不开高电压大电流电道的驱动,这为高压维系器供应庞杂的增量需求。拆解出现,Model 3 中的高压维系器数目也线性增补,效用与形状也有相应的改观。

  正在高压速充维系器上,Model 3 操纵的是由 TE(泰科)定制的插片式高压维系器 HC Stak 35,其影响是维系汽车电池与充电线束。插片布局是特斯拉通常的选取,其不妨增 加铝导线的焊接选取,与一概的圆柱式端子比拟,其尺寸更小,载流更好(晋升约 20%), 能为电气体系组织尽大概地朴素空间。

  从计划上看,HC Stak 35 的端子通过铜板(35mm 厚)与 35 片刀叉型端子维系,由 于插座端的端子是由 35 片 DEFCON 端子叠加造成,以是其能近似积木相通,遵照差异端 口的需求差异,通过转折叠片数目来组成差异型号的维系器,这一模块化计划办法不妨进 一步低落端子加工本钱。HC Stak 35 搭配 95 mm的高压线束,不妨援助 Model 3 充电 15 分钟增补 279 公里的迅疾充电与长效续航。但插片式维系器同样有其过错,其不耐拔插, 插片容易变形导致正负极插片无法维持正在统一秤谌面上。

  正在动力电池电驱高压线束的维系器上,Model 3 采用的是 TE 的 HC Stak 25。其 布局和效用与 HC Stak 35近似,差异点正在于尺寸的巨细,能够看到,HC Stak 25比 HC Stak 35 更小,以是 HC Stak 25 插座端的端子是 20 片 DEFCON 端子构成(HC Stak 35 为 35 片),差异的型号共用相似的维系器端子。维系器端子通过数目堆叠的改观不妨迅疾告终 差异型号的拼装,这呈现了维系器模块化分娩带来的本钱管控上风。

  资料方面,Model 3 维系工具料为尼龙塑料资料,但咱们以为金属合金外壳的运用未 来会愈加普及。固然金属资料维系器比拟尼龙资料的本钱更高,但其强度更高,不会浮现 插件受力处开裂或膺惩后断裂的景况;同时速充效用条件维系器短岁月内不妨耐受更高的 电流,金属资料的良导热性有利于更好地实行升温把持,以是咱们以为,金属外壳正在将来 的运用中会愈加普及。大概也恰是基于以上研究,特斯拉的 Model Y 已将其高压维系器外 壳由塑料资料更换成金属资料。

  从竞赛形式来看,汽车是维系器最大运用场景,行业竞赛充溢,海外龙头积淀浓密。2020 年,汽车周围维系器领域占维系器总领域的 22%,是最大的维系器细分商场,电气 化与智能化趋向希望进一步普及汽车维系器商场空间。同时,行业内厂商头部化趋向愈加 光鲜,1980 年环球前 10 大维系器供应商的商场份额为 38.0%,而正在 2019 年前十大供应 商的份额晋升至 60.2%。2019 年环球前十大维系器厂商阔别为泰科、安费诺、莫仕、安 波福、鸿海严紧、立讯严紧、矢崎、JAE、JST、罗森伯格。

  将来,新能源车的进一步起色与放量希望促进维系器需求数目延续高速增加态势,但 单价大概呈消浸趋向。以邦内维系器龙头瑞可达为例,2019 年其新能源维系器营收同比 消浸 17.62%,厉重为产物售价低落导致,当年邦度新能源汽车补贴程序均匀退坡 50%, 膺惩新能源汽车商场需求。2020 年度,新能源汽车商场逐渐回暖,公司成为蔚来汽车、 美邦 T 公司及上汽集团等新能源汽车车企的供应商,销量同比增补 37.18%,发售额同比 增补 3,737.02 万元。2021 年,汽车“新四化”进一步落地,公司得胜进入邦外里优质客 户供应链,网罗美邦 T 公司、蔚来汽车、上汽集团、长安汽车、比亚迪、江淮汽车、金龙 汽车、小康股份、安波福、宁德时间、鹏辉能源等。但随同行业领域效应、分娩工艺的成 熟与竞赛加剧影。