新能源汽车电驱动行业深度报告：群雄逐鹿，千亿电驱动市场谁主沉浮-东吴证券.pdf-solarbe文库

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证券研究报告· 行业深度报告 · 电力设备东吴证券研究所 1 / 59 请务必阅读正文之后的免责声明部分新能源汽车电驱动行业深度报告群雄逐鹿，千亿电驱动市场谁主沉浮 2022 年 06 月 07 日证券分析师曾朵红执业证书 S0600516080001 021-60199793 zengdhdwzq.com.cn 研究助理谢哲栋执业证书 S0600121060016 xiezddwzq.com.cn 行业走势相关研究战争持续冲击供应链，欧洲电动车销量承压 2022-05-31 电动车需求和排产 6月进一步恢复，国务院会议强调加快风光基地项目建设 2022-05-29 增持（维持） [Table_Summary] 投资要点  新能源汽车电驱动千亿蓝海市场，技术迭代推动行业持续变革。新能源汽车电驱动系统主要为整车提供动力，包括驱动系统（电机、电控、减速器）与电源系统（ OBC、 DC/DC、 PDU），价值量占比仅次于锂电池，重要性可见一斑。当前产品定制化程度高，围绕效率 /功率密度 /成本等目标函数，其技术在不断演进整机产品往“多合一”集成化 /高压化，单体产品电机往扁线 /油冷 /高压，电控电源往单管并联 /碳化硅，减速器往两档等技术方案发展。考虑行业各大趋势及新技术渗透节奏，经我们测算 2021/2025 年国内新能源乘用车电驱动市场（含电源）空间分别为 357/1228 亿元， CAGR36，其中，分体式 /“多合一”产品 2025 年分别 196/1032 亿元， CAGR24/39。  电驱动行业呈“三足鼎立”之势，第三方阵营有望脱颖而出，强技术平台、强成本管控能力的企业有望充分绑定主流车企，享受行业高β机遇。市场参与者主要有整车厂、汽车零部件 Tier1、第三方供应商，行业处于成长期的前半段、格局尚未定型，多数企业处于亏损至微利，而 2022 年部分优质企业有望率先迎来利润拐点。中长期看，第三方有望在竞争中脱颖而出，我们通过 “量”和“ 利 ”两大维度分析其成长性  “量” 1）新能源车渗透率持续提高，自主品牌占据核心地位。我们预计 2025 年国内新能源乘用车有望达到 1159 万辆， 2021-2025 年销量 CAGR37，我们认为自主品牌车企有望崛起，与其有密切合作关系的第三方供应商有望享受高β 。 2）整车厂在重性能体验的中高端平台（ B 级及以上车）有望部分采用自供、部分由第三方外供，中端、中低端市场的车型较大程度开放供应链给第三方。下游整车市场结构可分为“中低端”、“中端”及“中高端”，每块市场有各自的采购逻辑（成本、性能、可靠性）。我们认为第三方凭借强技术平台及成本优势，后续不断扩大可达空间及份额。基于此，我们测算 2021/2025 年我国新能源乘用车第三方供应商电驱动系统空间约 143/741 亿元（占电驱动全行业的比重从 2021 年 40提升至 2025 年 60）， CAGR51，快于电驱动行业整体增速。  “利” 1）被动价格年降下，电驱动玩家拥抱 “多合一 ”趋势及新技术，提升单车价值量。在车厂的降本压力下，第三方供应商 “多合一” 占营收比重提升，并探索扁线电机、碳化硅电控等技术，单车供应价值量有望不断提升； 2）降本一直在路上，优化器件成本是关键。随 IGBT 单管并联技术的渗透、半导体器件的国产化，叠加电驱动产品进入放量期、规模效应即将显现，第三方成本压力有望不断减小。 3）前期强定制化促进了技术平台的完善，基于平台化进行定制化开发，一方面提高开发效率，一方面有望降低费用率。复盘汽车零部件行业，我们认为长期电驱动行业销售净利率也有望收敛至 8左右的水平，往后看电驱动公司利润增速有望快于收入增速。  盈利预测与投资评级我们预计 2025 年新能源乘用车电驱动市场将超千亿元、第三方空间超 700 亿元，行业规模体量高β属性之下，利润有望跨越式增长。我们看好各环节技术平台、成本控制能力领先，项目定点优质，盈利能力进入拐点期的企业。推荐汇川技术、英搏尔，建议关注欣锐科技、精进电动、精达股份、方正电机等。  风险提示新能源汽车销量不及预期、原材料价格上涨与芯片短缺、 “多合一”渗透不及预期等。 -28 -19 -10 -1 8 17 26 35 44 53 2021/6/7 2021/10/6 2022/2/4 2022/6/5 电力设备沪深 300 请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告东吴证券研究所 2 / 59 表 1公司估值（截至 2022 年 6 月 7 日）代码公司总市值亿元收盘价元 EPS PE 投资评级 2021A 2022E 2023E 2021A 2022E 2023E 300124.SZ 汇川技术 1,724 65.39 1.36 1.63 2.13 48 40 31 买入 300681.SZ 英搏尔 68 88.29 0.61 2.59 4.86 144 34 18 买入 300745.SZ 欣锐科技 55 43.70 0.20 1.09 2.37 214 40 18 未评级 688280.SH 精进电动 77 13.00 -0.68 -0.35 0.03 - - 451 未评级 600577.SH 精达股份 100 5.02 0.28 0.38 0.52 18 13 10 未评级 002196.SZ 方正电机 45 8.95 0.05 0.20 0.55 177 44 16 未评级数据来源汇川技术、英搏尔盈利预测来自东吴证券研究所，其他均来自于 Wind 一致预期请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 3 / 59 内容目录 1. 电驱动系统核心动力结构，技术迭代持续推动行业变革 7 1.1. 大三电电机、电控、减速器 . 8 1.1.1. 电机扁线电机、高压电机带来新机遇 . 8 1.1.2. 电机控制器 IGBT 掣肘，单管并联纾困 14 1.1.3. 减速器单档路线为主，两档减速可以期待 . 18 1.2. 小三电 OBC、 DC/DC、 PDU 19 1.3. 集成化 111＞ 3，深度集成方兴未艾 20 1.4. 总结千亿空间市场广阔，技术变革推动天花板不断打开 . 22 2. 曙光已现，电驱动行业有望迎接“量利齐升” 26 2.1. 需求总量确定性高增，第三方有望脱颖而出 . 28 2.1.1. 总量新能源车渗透率持续提高，结构优化带动需求变革 . 28 2.1.2. 份额整车市场电驱动市场同时演变 . 31 2.2. 技术驱动规模效应，长期盈利能力值得期待 36 2.2.1. 定价新技术应用有望提升产品价值 . 36 2.2.2. 成本国产化叠加规模效应，带动成本稳步下降 . 38 2.3. 小三电市场集中度较高，产品集成化趋势不变 . 40 3. 产业链公司梳理 41 3.1. 汇川技术工控龙头再出发，电驱动龙头雏形已现 . 41 3.2. 英搏尔单管并联一以贯之，市场端占据有利地形 . 46 3.3. 欣锐科技车载电源集成专家，碳化硅方案行业领先 . 48 3.4. 精进电动“精”益求精，电驱动新秀持续奋“进” . 50 3.5. 精达股份国内主要扁线制造商，持续受益新能源产业发展 . 53 3.6. 方正电机新能源驱动电机龙头，产能制约逐步解除 . 54 4. 盈利预测与投资建议 57 5. 风险提示 58 请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 4 / 59 图表目录图 1新能源汽车的动力系统 7 图 2电驱动行业产业链及各环节主要玩家 7 图 3新能源汽车成本结构 9 图 4永磁同步电机转子结构 10 图 5交流异步电机结构 10 图 6 2022 年 3 月我国驱动电机配套数量（台）及配套车型 . 10 图 7扁线与圆线电机定子截面对比 11 图 8圆线电机与发卡电机性能对比功率密度、高效区间、 NVH 等性能明显提升 11 图 9发卡线圈生产工艺 12 图 10 2021 年中国车企快充图谱 . 13 图 11普通 400V 新能源汽车电压平台 13 图 12保时捷 Taycan 800V 电压平台 13 图 13新能源汽车中的电控系统 14 图 14电机控制器电气结构拆解图 15 图 15 2017 年新能源汽车电控零部件成本构成（） . 15 图 16 2020 年全球 IGBT 销售额 TOP15 公司百万美元 15 图 17单管并联 IGBT 模组拆分图 16 图 18碳化硅与硅基电子元器件性能对比 16 图 19碳化硅器件在 OBC、 DC/DC、电控逆变器等领域均有应用 17 图 20新能源汽车用驱动电机的高速化趋势 18 图 21新能源汽车电源系统成本构成 19 图 22威迈斯进口原材料金额占比 19 图 23新能源汽车车载电源产品技术演进过程 20 图 24分体式电驱动系统结构 20 图 25集成式电驱动系统结构 20 图 26 新能源乘用车电驱动“三合一”系统渗透率变化 21 图 27 2022 年新能源乘用车三合一系统搭载比例 . 21 图 28电驱动总成集成度将不断提高 21 图 29华为 DriveOne“七合一”电驱动系统 . 22 图 30新能源汽车电驱动系统高度定制化，不同级别的车（不同功率端）采用的技术方案有所差异 . 22 图 31电驱动系统产业链公司相关业务收入（亿元） 27 图 32电驱动系统产业链公司相关业务毛利率（早期毛利率高是因为新能源车补贴影响） 27 图 33电驱动系统产业链内上市公司销售净利率情况 27 图 34电驱动行业分析框架 28 图 35我国新能源汽车月销量变化 29 图 36不同价位新能源汽车渗透率 29 图 37不同类型车企新能源汽车销量占比 29 图 38新势力车企新能源汽车销量占比 29 图 39各级别纯电动车销量占比 30 图 40各级别插电混动车销量占比 30 请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 5 / 59 图 41各价位新能源汽车销量占比 30 图 42 不同类别供应商新能源乘用车电机装机占比 31 图 43 不同类别供应商新能源乘用车电控装机占比 31 图 44主要公司研发费用（万元） 35 图 45主要公司研发费用率 35 图 46不同公司新能源汽车电驱动系统销售单价（元 /套） . 36 图 47英搏尔主要原材料采购均价（元） 38 图 48电驱动行业主要公司存货增速 39 图 49汽车零部件行业平均销售净利率水平 39 图 50 “小三电”代表企业相关产品收入（亿元） 40 图 51“小三电”代表企业相关产品毛利率 40 图 52汇川技术上下游与公司业务结构 41 图 53汇川技术近年营业收入与归母净利润（亿元） 41 图 54汇川技术近年销售毛利率与销售净利率 41 图 55汇川技术新能源汽车电驱动业务发展历程 42 图 56汇川技术新能源汽车不同客户电控装机数量结构 43 图 57汇川技术各业务收入（亿元） 43 图 58 2022Q1 汇川技术各业务收入占比 43 图 59汇川技术研发费用与研发费用率 44 图 60汇川技术研发人员数量及占比 44 图 61汇川新一代 800V 高压发卡油冷电机 . 44 图 62汇川高压碳化硅 22kW OBC 电源二合一 44 图 63汇川联合动力的 PD29 混动控制器已应用于多款混动车型 . 45 图 64汇川新能源乘用车电控装机量 45 图 65汇川新能源乘用车各产品装机量市占率 45 图 66英搏尔产品矩阵围绕新能源汽车电驱动布局 46 图 67 2016-2022Q1 英搏尔营业收入与归母净利润（亿元） . 46 图 68 2016-2022Q1 英搏尔期间费用率 . 47 图 69 2016-2022Q1 英搏尔销售毛利率与销售净利率 . 47 图 70英搏尔各主营业务收入占比 47 图 71英搏尔各主营业务毛利率 47 图 72欣锐科技主要业务和产品 48 图 73欣锐科技近年营业收入与归母净利润（亿元） 49 图 74欣锐科技近年销售毛利率与销售净利率 49 图 75欣锐科技各主营业务收入占比 49 图 76欣锐科技各主营业务毛利率 49 图 77精进电动主要产品矩阵 50 图 78精进电动近年营业收入与归母净利润（亿元） 51 图 79精进电动近年研发费用、销售毛利率、销售净利率 51 图 80精进电动各主要业务收入占比 51 图 81精进电动各主营业务毛利率 51 图 82精进电动国内外收入占比 52 图 83精进电动全球布局情况 52 图 84精达股份主要产品及其应用领域 53 请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 6 / 59 图 85精达股份近年营业收入与归母净利润（亿元） 53 图 86精达股份近年销售毛利率与销售净利率 53 图 87精达股份各主营业务收入占比 54 图 88精达股份各主营业务毛利率 54 图 89方正电机主营业务 55 图 90方正电机近年营业收入与归母净利润（亿元） 55 图 91方正电机近年销售毛利率与销售净利率 55 图 92方正电机新能源驱动电机配套客户 56 表 1公司估值（截至 2022 年 6 月 7 日） . 2 表 2新能源车汽车中的“大三电”与“小三电” 8 表 3驱动电机主要技术路线对比（市场以永磁同步电机、交流异步电机为主） 9 表 4不同电机配置拓扑及配套车型 10 表 5 2020 年来主流厂商推出的新车型已广泛使用发卡电机 . 12 表 6常见电机冷却方式优缺点对比 14 表 7已发布的采用碳化硅电控的车型 17 表 8减速器种类与特点 19 表 9我国新能源乘用车电驱动市场空间测算 23 表 10我国新能源商用车电驱动市场空间测算 25 表 11电驱动系统各类技术路线及其特点、代表企业一览 26 表 12近期新能源乘用车电机电控装机量（电机电控装机口径包含“三合一”，单位套） 31 表 13主流三合一电驱动系统企业 2021 年配套车型情况 32 表 14新能源车电驱动市场第三方供应商市场份额预测 33 表 15第三方供应商新能源乘用车电驱动市场空间测算 34 表 16国内外电驱动系统产品技术参数对比 34 表 17主要公司产能对比 35 表 18“新势力”车厂销量与单车利润 36 表 19 800V 高压平台产业链所涉及公司及其产品进度 37 表 20扁线电机各企业产品进展 37 表 21近期新能源乘用车 OBC 装机量 40 表 22汇川联合动力现有接触中的主流车企客户情况 . 42 表 23英搏尔电驱动产品配套车型 48 表 24精进电动核心技术人员 50 表 25截至 2021 年底，精进电动掌握的主要核心技术 52 表 26方正电机近期产线投资项目 56 表 27公司估值（截至 2022 年 6 月 7 日） . 57 请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 7 / 59 1. 电驱动系统核心动力结构，技术迭代持续推动行业变革新能源汽车的动力系统包括电驱动系统与电源系统两大类。电驱动系统包含电机、电控制器、减速箱，是驱动电动汽车行驶的核心部件；电源系统包含车载充电机（ OBC）、 DC-DC 转换器和高压配电盒，是动力电池组进行充电、电能转换及分配的核心部件。图 1 新能源汽车的动力系统数据来源 Modelling and Simulation of Powertrain System for Electric Car Open Access （ Saber M E Fadul. Etc, 2018），东吴证券研究所电驱动产业链涉及环节较多，可以概括为零件总成系统整车厂四大层级。上游零部件包括永磁体、硅钢体、功率模块、电容、传感器等，这一级的玩家对在整车产业链中属于“三级供应商” 。在零部件基础上进一步设计组装得到电机总成、电控总成与传动总成，这一级的玩家可以称为车企的“二级供应商”；各个单独总成进一步集成为电驱动系统供货于车企，这一级玩家为行业“一级供应商”。图 2 电驱动行业产业链及各环节主要玩家数据来源精进电动招股说明书，东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 8 / 59 表 2 新能源车汽车中的“大三电”与“小三电” 产品图示功能介绍驱动 “大三电” 电机控制器主控制通过集成电路的主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作辅助控制根据档位、油门、刹车等指令来控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态电机依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。主要作用是产生驱动转矩，作为新能源汽车的动力来源减速器位于驱动电机之后，用来降低驱动电机轴的转速、从而提高输出转矩电源 “小三电” 车载充电机（ OBC）为新能源汽车动力电池进行充电，将 220V 民用电网的电能充到动力电池中，完成充电过程 DC-DC 转换器将新能源汽车动力电池组电压进行转换，为仪表、车灯、雨刮等电器提供电能高压配电单元（ PDU）通过母线及线束将高压元器件电连接，为整车提供充放电控制、高压部件上电控制、电路过载短路保护、高压采样、低压控制等功能，保护和监控高压系统运行数据来源英搏尔非公开发行股票募集说明书，驱动视界，东吴证券研究所 1.1. 大三电电机、电控、减速器 1.1.1. 电机扁线电机、高压电机带来新机遇电驱动系统在新能源汽车成本中占比仅次于电池。电驱动系统（电机、电控、减速器）是新能源汽车动力总成的关键部件，相当于传统燃油车发动机的作用，直接决定整车的动力性能。其成本占比仅次电池，占比绝对值因新能源汽车品牌、车型而异。驱动电机主要技术路径聚焦在永磁同步电机交流异步电机上。永磁同步电机与交流异步电机的主要区别点在于转子结构，永磁同步电机会在转子上放置永磁体，由磁体产生磁场；而交流异步电机则是由定子绕组通电产生旋转磁场。功率密度、效率（高效率区间）是衡量电机性能的关键指标 1）功率密度越大代表着相同功率下的电机体积更小，有利于节省空间制造成本； 2）效率越高，说明电机端损耗越小，相同电池容量下，新能源车续航里程更长。请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 9 / 59 图 3 新能源汽车成本结构数据来源驱动视界，东吴证券研究所表 3 驱动电机主要技术路线对比（市场以永磁同步电机、交流异步电机为主）项目直流电机交流异步电机永磁同步电机开关磁阻电机功率密度低中高较高峰值效率（） 85-89 90-95 95-97 通常小于 90 负荷效率（） 80-87 90-92 85-87 78-86 转速范围（ r/min） 4000 至 8000 12000 至 20000 4000 至 16000 可达 15000 以上可靠性一般好好好结构坚固性差好一般优秀外形尺寸大中小小电机重量重中轻轻电机成本中较低较高较低控制性能好好最好好数据来源精进电动招股说明书，东吴证券研究所永磁同步电机为目前应用最多的电机类型，异步电机在高端车型双电机配置下会有部分使用。相比交流异步电机，永磁同步电机功率密度更高、高效区间更宽、质量更轻。根据第一电动汽车网统计信息， 2022 年 3 月，我国新能源汽车共配套驱动电机 50.97 万台，其中永磁同步电机为 48.60 万台，占比 95，适用于大部分主流车型；交流异步电机配套 2.09 万台，占比为 4，主要配套包括特斯拉 Model Y、岚图 FREE、蔚来 ES8、奥迪 e-tron、大众 ID.4 CROZZ 等车型。交流异步电机在高速中应用性能更优，同时具有成本优势（稀土永磁材料成本较高，同功率的永磁同步电机价格更高），目前配套多以高端车型、双电机方案为主蔚来 ES8 是前永磁同步后交流异步，特斯拉 Model Y 2021 款采用前感应异步后永磁同步。电池及整车控制器 , 38 电机控制器 , 9电机 , 4变速箱 , 2 其他 , 47 请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 10 / 59 图 4 永磁同步电机转子结构图 5 交流异步电机结构数据来源高工新汽车评论，东吴证券研究所数据来源高工新汽车评论，东吴证券研究所图 6 2022 年 3 月我国驱动电机配套数量（台）及配套车型数据来源第一电动汽车网，东吴证券研究所多电机在高端车型中应用有所增加，故单车配套电机数也随高端市场占比而变化。相比单电机，双电机可以显著提高汽车的加速性能与续航能力。同时，双电机多意味着四驱系统，可以提供更好的附着力，从而提高安全性能。近年来，在高端车型中双电机的应用不断增加，特斯拉、蔚来、奥迪、大众、奔驰都陆续推出搭载双电机的车型。而在法拉第 FF91 和荣威 MarvelX 中更是使用了三个电机。表 4 不同电机配置拓扑及配套车型单电机前置电驱单电机后置后驱双电机四驱三电机四驱三电机四驱四电机电驱图示代表车型比亚迪唐 EV600 日产 Leaf 现代 IONIQEV 奇瑞 Bolt 威马 EX5400 特斯拉 ModelS/3 小鹏 P7 荣威 MarvelX 大众 ID.3/ ID.4/ ID.6X 特斯拉 ModelS/X/3 蔚来 ES6/ ES8/ EC6/ ET7 奥迪 e-tron/PPE 大众 MEB/ID.4 法拉第 FF91 奥迪 R8 e-tron 荣威 MarvelX 奥迪 R8 e-tron 请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 11 / 59 小鹏 G3 广汽埃安 LX 大众 e-Golf 奥迪 Q4 奔驰 EQS450 宝马 i3/iX3 奔驰 EQS5804MATIC 数据来源驱动视界，东吴证券研究所注图示中 M 表示电机， T 表示变速器（减速器）， D 表示差速器。随着新能源汽车性能提高，对驱动电机也提出了更多要求。从性能角度出发，更好的驾驶体验通常需要电机具有更低成本、更高效率、更高功率密度、更长寿命等。为了解决这些问题，电机技术也在不断革新。其中，扁线、高压电机、油冷电机近年关注度比较高，对于提升电机功率密度、提升效率降低损耗具有显著作用。扁线可有效提高电机功率密度，减少铜损耗以提升效率。 1）功率密度高相较于传统的圆线绕组电机，扁线电机将圆形导线换成矩形导线，因此相同面积的定子线槽可以塞进更多面积的导线，进而提高功率密度。 2）效率高、损耗小铜损耗在电机损耗里占比达 65，因此为提高电机效率，需采用更合理的定子绕组，从而降低铜耗。此外，扁线截面更粗使得电阻相对更小，铜导线发热损失的能量也越小。而且扁线电机的端部尺寸短 5-10mm，从而降低端部绕组铜损耗。 3）重量、 NVH 等方面也存在优势。图 7 扁线与圆线电机定子截面对比图 8 圆线电机与发卡电机性能对比功率密度、高效区间、NVH 等性能明显提升数据来源福建艺达，东吴证券研究所数据来源新能源汽车扁线电机技术分析（兰鹏宇，2022），东吴证券研究所发卡电机为应用最广泛的扁线技术，产线投资高，产业化仍处于前期阶段。根据线圈绕组方式差异，扁线电机可分为集中绕组扁线电机、波绕组扁线电机与 Hairpin（发卡）扁线电机，其中发卡电机应用最为广泛。相对圆线电机，扁线电机无法进行手工制造、自动化要求较高绕组制造过程非常复杂，需要先将导线，制作成发卡的形状，然后通过自动化插入到定子铁芯槽内，然后进行端部扭头和焊接。高自动化及定制化使得扁线电机产线投入较高，根据方正电机， 2021 年来公司已先后投资 17.42 亿元用于产线建设，对企业资金实力有较大挑战。请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 12 / 59 图 9 发卡线圈生产工艺数据来源新能源汽车扁线电机技术分析（兰鹏宇， 2022），东吴证券研究所雪佛兰和丰田开启扁线电机应用先河，近年来渗透率不断提升。 2007 年，雪佛兰 VLOT 采用的电动汽车中就有发卡式扁线电机，其供应商为雷米。 2015 年，丰田发行了装载扁线电机的第四代普锐斯，其电机供应商为 Denso。在扁线电机更高的效率加成下及内外资电机厂商批量化工艺的成熟，近年来其应用不断增加， 2020 年来，保时捷、比亚迪、特斯拉等车企纷纷推出装载发卡式电机的新车型，渗透率不断增长。根据方正电机公司年报， 2020 年全球新能源汽车行业扁线电机渗透率为 15，我国扁线电机渗透率约为 10。 2021 年随着各主流车企大规模换装扁线电机，特斯拉换装国产扁线电机，我国扁线电机渗透率已与全球扁线电机渗透率同步增长至 25。此外，在高端车型中，搭载扁线电机数量也开始从原来的单电机增加到双电机。例如，保时捷首款纯电动跑车 Taycan 便采用了三电机。表 5 2020 年来主流厂商推出的新车型已广泛使用发卡电机时间车型电机供应商电机类型 2020 年 5 月欧拉 R1 蜂巢 Hair-Pin 扁线电机 2020 年 6 月保时捷 Taycan 大众 Hair-Pin 扁线电机 2020 年 7 月比亚迪汉 GT 弗迪动力 Hair-Pin 扁线电机 2020 年 10 月宝马 iX3 宝马 Hair-Pin 扁线电机 2020 年 11 月大众 iD.4 大众 Hair-Pin 扁线电机 2021 年 3 月比亚迪秦 PLUS DM-i 弗迪动力 Hair-Pin 扁线电机 2021 年 4 月特斯拉 Model 3 特斯拉 Hair-Pin 扁线电机 2021 年 4 月特斯拉 Model Y 特斯拉 Hair-Pin 扁线电机 2021 年 4 月极氪 001 日本电装 /威睿电机 Hair-Pin 扁线电机 2021 年 6 月岚图 FREE 东风 Hair-Pin 扁线电机数据来源汽车之家，东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 13 / 59 高压缩短充电时间、提高电机效率以延长里程的重要措施。纯电乘用车电压通常在 200-400V 之间，在同等功率下，当电压从 400V 提升到 800V 后，线路中通过的电流减少一半，产生的功率损耗更小，从而可以提高充电效率、缩短充电时长，进而改善新能源汽车使用体验。同时，工作电流的减少将降低功率损耗，继而可以进一步降低同样行驶里程中的电量消耗，从而延长汽车里程数。 2021 年为我国 800V 高压快充元年，行业发展有望加速。 2021 年来，比亚迪（ e 平台）、理想、小鹏、广汽（埃安）、吉利（极氪 001）、北汽极狐等车企纷纷布局 800V 快充技术，我国 800V 高压快充行业进入发展加速期。图 10 2021 年中国车企快充图谱数据来源汽车电子设计，东吴证券研究所高压化下对汽车电子各环节都将带来新挑战，目前应用仅停留在高端车型。新能源汽车要实现 800V 及以上高压平台兼容，除了需要提高电机、电池性能外， PTC、空调、 OBC、高压线束等部件都需要重新适配，此外还面临更高电压带来的安全、热管理、成本等多方面挑战。受以上因素影响，目前 800V 高压平台应用还仅停留在部分高端车型。图 11 普通 400V 新能源汽车电压平台图 12 保时捷 Taycan 800V 电压平台数据来源车家号，东吴证券研究所数据来源车家号，东吴证券研究所油冷采取合理的电机热管理设计可以进一步提升功率密度。电机的功率极限能力请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 14 / 59 往往受限于电机温升极限，因此提高电机冷却散热能力可以快速提高功率密度，同时防止永磁体在高温时发生不可逆的“退磁”。目前常用的冷却方式为水冷，但其无法直接冷却热源，热量传递路径长、散热效率低；相较于水冷，油冷的优势在于油品具有不导电、不导磁、绝缘等性能，因此可以直接接触热源，形成更安全的热交换，提高散热效率。故相同的绕组绝缘等级下，油冷电机可以承受更高的绕组电流，长期工作功率更高。表 6 常见电机冷却方式优缺点对比类型风冷水冷油冷介绍利用机壳外部的散热鳍片，通过流动的气流将热量带走在电机机壳中增加水道，通过热交换将热量带走将水冷中的介质换成油品，但对介质的清洁度、兼容性、散热效率、腐蚀性等具有要求特点  体积小  重量轻  散热相对较差  比较普遍  散热好  功率密度得到提升  降温效果好  尤其适合扁线电机  可能会成为趋势  功率密度进一步提升数据来源电动新视界，东吴证券研究所 1.1.2. 电机控制器 IGBT 掣肘，单管并联纾困电控系统通过电机控制算法发出信号驱动电机转动，进而控制整个车辆的动力输出。电控系统可分为主控制器和辅助控制器 1）主控制器控制汽车的驱动电机； 2）辅助控制器控制汽车的转向电机、制动器、空调等。我们本文重点讨论的电控系统主要指主控制器，主要由控制板（接受整车控制器的信号指令，运行电机控制算法，发出控制指令给功率板）、功率板（接受控制板指令，频繁通断 IGBT/MOSFET，控制电机转动）、壳体等组成，在控制器中，控制电路板、功率电路板成本主要在于 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、 MOSFET（功率场效应晶体管）、 MCU（微控制器）、电源芯片等半导体器件。图 13 新能源汽车中的电控系统数据来源头豹产业研究院，东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 15 / 59 图 14 电机控制器电气结构拆解图数据来源英搏尔招股说明书，新浪汽车，东吴证券研究所电控开发需要从硬件、软件两方面协同进步。类似电机，电机控制器的核心指标同样为功率密度、效率，软硬件的优化也是围绕这两大核心主题展开。 1）硬件角度，功率半导体单管并联方案将具备高性价比优势，或成 A 级以下车型主流硬件配置；而模组方案凭借更高可靠性，在中高端车型占据核心地位。器件方面，碳化硅有望逐步渗透。 2）软件角度，需要在可拓展性、易维护性、功能安全性等方面的不断提高。功率半导体 IGBT 占电控成本比重较高，主要参与者为国外功率半导体巨头。根据盖世汽车数据， 2017 年功率板的核心器件 IGBT 模块，占到电控总成本高达 37。根据 Yole， 2020 年全球 IGBT 行业销售额 TOP15 公司中共 14 家为国外企业，而英飞凌（ Infineon）更是凭借 14.33 亿美元的收入连续多年稳居全球第一。图 15 2017 年新能源汽车电控零部件成本构成（）图 16 2020 年全球 IGBT 销售额 TOP15 公司百万美元数据来源盖世汽车，东吴证券研究所数据来源 Yole，东吴证券研究所功率半导体在新能源汽车中的应用可分为模组单管并联这两种路线，两者有各自适用的场景。模组为高度集成的功率半导体产品，保证了电控成品的可靠性良率高，同时降低了系统设计的复杂度。以 IGBT 为例，由于车规级功率半导体主要被英飞凌等外资占据，其往往提供特定参数规格的标准 IGBT 模组，然而模组参数往往不能很好适配具体需求，因此标准模组在不同功率的驱动电机控制系统中容易出现容量受限、结构 37 1612 12 5 4 4 4 6 IGBT模块控制电路板驱动电路板控制器壳体电流传感器接插件门驱动电路薄膜电容其他 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 16 / 59 安装等问题。若采用多个 IGBT 单管并联（通过复合母排、冷却装置等部件一同封装），则可以根据不同车型灵活设计冗余量，并且单管成本显著低于模块，在成本要求较高的 A 级以下车型使用得更为普遍。但多个 IGBT 单管并联时，由于各单管参数的分散性、输出电流的不一致性，可能使系统可靠性较差，整个 IGBT 模组寿命也会缩短，对企业技术、制造能力考验大，故中高端 B 级以上车型通常使用可靠性更强的模组路线。图 17 单管并联 IGBT 模组拆分图数据来源英搏尔公司官网，中国知网，东吴证券研究所碳化硅功率器件可显著提高电控效率、功率密度等性能。碳化硅材料具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和迁移速率高等性质，相比硅基 IGBT，碳化硅元器件体积更小、频率更高、开关损耗更小，可以使电驱动系统在高压、高温下保持高速稳定运行（硅基 IGBT 只能在 200℃以下的环境中工作）。根据意法半导体，在 400V 电压平台下，相较于硅基 IGBT，碳化硅功率件有 2-4的效率提升；在 750V 电压平台下，碳化硅器件有 3.5-8的效率提升。图 18 碳化硅与硅基电子元器件性能对比数据来源 ROHM，东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分东吴证券研究所行业深度报告 17 / 59 越来越多的高端车型已采用碳化硅电控。 1）车企