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一文讀懂 | 新能源汽車車載電源深度解析

貞光科技 ? 2024-05-16 17:15 ? 次閱讀

車載電源新能源汽車的核心零部件之一。本文從車載電源的作用、構成、技術趨勢、市場空間及產業鏈,對其進行全方位解析。我們看好快充車滲透率提升帶來的車載電源升級需求。

核心觀點

車載電源:電動車能量轉換的核心,快充趨勢下有望帶來升級需求

車載電源是新能源汽車的核心零部件之一,一輛純電動汽車一般配備一臺OBC和一臺車載DC/DC變換器。OBC將外部輸入的交流電轉化為直流電輸出給電池,DC/DC銜接高壓動力電池與車載低壓系統,為低壓用電器供電。800V快充趨勢下,OBC向大功率(11kW、22kW等)、雙向充電發展,DC/DC可靠性要求升級、用量或增加。我們看好快充車滲透率提升帶來的車載電源升級需求。

三電系統能量樞紐,集成/雙向充電/高電壓/新材料應用為趨勢

車載電源集成產品已成為行業主流產品,2021年國內集成產品占比達50%。車載電源的生產流程包括表面貼裝(SMT)、插件(DIP)、組裝、測試四個環節,性能指標包括轉換效率、功率密度、可靠性等,行業壁壘主要包括供應商資質壁壘、技術與人才壁壘、規模壁壘等。技術創新浪潮下,車載電源正面臨著集成化(從物理集成向系統集成演化)、雙向充電(雙向OBC助力V2X功能實現)、高電壓化(800V快充趨勢帶來電源系統升級)、新材料應用(引入第三代半導體材料,降本提效)四大發展趨勢,高效化發展訴求明確。

功率半導體成本占比高,預計2027年車載電源全球市場規模593億

從成本構成來看,直接材料成本占比高,其中功率半導體為第一大成本,對車載電源的性能有重要影響。車載電源的價格主要與產品功率、集成度等相關,OBC價格呈逐年下降趨勢。車載電源行業的發展與充電樁的保有量及交流樁的占比高度相關:(1)從總量來看,政策與市場合力推動下,國內充電樁的保有量正在快速增長;(2)從保有量結構來看,交流樁占比維持高位,達80-90%,短期預計將保持穩定。我們預計2027年全球車載電源市場規模達593億元,23-27年CAGR為17.31%。

車載電源市場集中度高,第三方供應商占據主導地位

車載電源行業的上游為電力電子零部件供應商,中游為車載電源供應商,下游為整車廠。行業內企業主要包括三類:(1)整車廠,如特斯拉(新美亞)、比亞迪(弗迪動力);(2)傳統零部件供應商Tier 1,如法雷奧、大陸集團;(3)第三方供應商,如威邁斯、英搏爾、富特科技、欣銳科技。乘用車OBC市場集中度較高,第三方供應商憑借技術和規模經濟優勢,持續占據主導地位。

風險提示:新能源車銷量不及預期、車載電源行業競爭加劇、原材料價格波動、提及的產業鏈公司不代表對公司研究覆蓋或投資推薦。

正文

車載電源:“三電系統”重要能量樞紐

車載電源:新能源汽車內部實現能量轉換的重要部件

車載電源屬于新能源汽車“電控總成” 中的關鍵電氣零部件。車載電源一般指車載充電機(OBC)、車載DC/DC變換器,以及以二合一(OBC、DC/DC集成)、三合一(OBC、DC/DC與高壓配電盒(PDU)集成,也被稱為“小三電”)為代表的車載電源集成產品。較傳統燃油車,新能源汽車的核心在于“三電系統”(電池總成、電機總成和電控總成)。電池總成主要包括電池和電池管理系統(BMS);電機總成主要包括電機、電機控制器等;電控總成包括OBC、車載DC/DC變換器、電動空調、PTC、PDU和其他高壓部件,其中,OBC、車載DC/DC變換器為主要部件。

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“小三電”是銜接新能源汽車三種不同電壓、為“三電系統”提供匹配電源的能量樞紐,其失效會間接導致汽車無法啟動。車載電源助力完成電能從汽車外部傳輸至內部各部件。從能量的輸入開始來看,OBC的一端連接新能源汽車的充電口,當充電樁為新能源汽車充電時,OBC將外部輸入的民用單相交流電(220V)或工業用三相交流電(380V)轉換為動力電池可以使用的直流電壓,充入動力電池中。車載DC/DC變換器則將動力電池輸出的高壓直流電轉換為12V、24V、48V等低壓直流電,為儀表盤、車燈、電動轉向等低壓車載電器或設備提供電能。

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車載充電機(OBC):外部輸入的交流電轉直流,為動力電池充電

車載充電機(On-board charger,OBC)是一種電池充電裝置,將外部輸入的交流電轉化為直流電輸出給電池。OBC用于通過充電補能的新能源汽車,其輸出電壓與車載電池充電要求一致,OBC受控于BMS、VCU,能夠動態調節充電電流、電壓參數,同時提供充電時的多種保護措施。OBC按照電能能否雙向傳遞,可分為單向OBC和雙向OBC,雙向OBC除了為電池充電,還可以將動力電池的直流電逆變為交流電、輸送給地面電氣設備或電網。

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OBC一般采用兩級式架構,電路拓撲結構設計影響功率密度。OBC按照連接方式,可分為傳導式充電機和感應式充電機。傳導式是指通過充電線束將電能充入動力電池中,感應式則是利用電磁轉換進行電能的無線傳輸。目前以傳導式為主,感應式小范圍應用于公交車等公共充電領域。傳導式OBC主要分為單級式和兩級式,目前兩級式為主流架構,即由兩級結構組成,前級AC/DC矯正模塊用于功率因數校正(APFC),在交流電轉換為直流電的過程中,可減少電能損耗;后級DC/DC變換模塊用于實現隔離、調節電壓至適用于動力電池系統。各級拓撲結構的設計影響OBC的功率密度,拓撲結構是指電路中不同類型的功率器件、電磁元件等的連接方式。

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OBC主要由APFC電路、功率電路、控制電路等組成。APFC電路對交流輸入電流進行功率校正。功率電路主要由半導體器件、磁性器件以及開關接口器件等組成??刂齐娐肥菍崿F與電源管理進行通信,控制功率變換輸出以及進行各種保護、報警的裝置。其中,整流橋負責完成交流電與直流電的轉換,一般由多個二極管晶體管構成,二極管、晶體管等功率半導體是交流、直流電轉換的核心器件。

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車載DC/DC變換器:動力電池輸出的高壓電轉低壓,為低壓部件供電

車載DC/DC變換器是一種銜接高壓動力電池與車載低壓系統的裝置,為低壓用電器供電。純電動汽車包含動力電池和低壓蓄電池兩種電池,動力電池是純電動汽車的核心驅動力,通過外部電源進行充電,可以回收和存儲部分制動能量;而車燈、空調、音響等低壓用電設備無法直接從高壓動力電池取電,而是從低壓蓄電池取電,或通過車載DC/DC變換器從高壓動力電池取電,低壓蓄電池中儲存的能量也是通過車載DC/DC變換器從高壓動力電池取電獲得。

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車載DC/DC變換器通過開關管調控電壓。車載DC/DC變換器的一般由開關管、電感、電容電子元件組成。DC/DC變換器通過開關管的打開與關閉,控制輸入電壓的占空比,實現對于輸出電壓的調節。當高壓電池系統輸出的直流電壓經過DC/DC變換器時,開關管會周期性地打開和關閉,從而使電感和電容在開關管的控制下,將電壓轉換為需要的電壓水平,并在輸出端口輸出穩定的電壓。

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車載DC/DC變換器以隔離型變換器為主。DC/DC變換器按照輸入和輸出端是否存在電氣隔離,可分為隔離型變換器和非隔離型變換器。隔離型變換器中加入變壓器等隔離元件將高低壓隔離,通過改變變壓器的匝數比可以實現對輸出電壓的動態調整,安全系數較高,按照拓撲結構不同,分為移相全橋(FSFB)變換器、LLC型諧振變換器等;而非隔離型中沒有隔離元件。目前車載DC/DC變換器以隔離型變換器為主,FSFB的應用較多。

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車載電源集成產品:以OBC、DC/DC為核心的集成產品

得益于節省空間、簡化布局、提升效率、降低成本等優勢,車載電源集成產品逐漸成為主流產品。車載電源集成產品是指將OBC、車載DC/DC變換器、PDU等多個部件,通過共享電路、結構件等方式集成后的車載電源系統產品。據中商產業研究院,2021年,我國車載電源集成產品占比已達50%,OBC占比35.7%,DC/DC變換器占比14.3%。

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轉換效率、功率密度、可靠性等為主要性能指標

車載電源的生產流程包括表面貼裝(SMT)、插件(DIP)、組裝、測試四個環節。據富特科技招股說明書,雖然不同車載電源產品在產品形態、集成方案、技術質量標準等方面存在差異,但原材料、研發技術、設計方案具有相似性,所以工藝流程也基本相似,主要都包括:1)SMT段:包括自動上板、激光鐳雕、錫膏印刷與檢測、貼片、回流焊接、自動光學檢測等工序;2)DIP段:包括波峰焊、電路檢測、功能檢測、噴三防漆、點膠等工序;3)組裝段:包括組裝、功能初測等工序;4)測試段:包括功能終測、老化測試、氣密測試、包裝等工序。

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車載電源的性能指標包括轉換效率、功率密度、可靠性等。1)轉換效率:輸出功率與輸入功率之比。OBC和DC/DC變換器的轉換效率分別代表動力電池充電和電壓轉換過程中的能耗水平。轉換效率越高,則能量損耗越少。提升轉換效率的方式主要包括功率半導體等關鍵元件的更新迭代,以及電路拓撲結構設計的優化。根據《GB/T 40432-2021電動汽車用傳導式車載充電機》標準,轉換效率分為90%~<92%、92%~<94%、≥94%三個級別。目前業內頭部企業可以做到≥96%,根據富特科技招股說明書,其OBC的最高轉換效率可達96%。

2)功率密度:車載電源的額定功率與體積或重量之比。功率密度越高,則電能轉換更高效、材料成本更低。根據富特科技招股說明書,其車載高壓電源系統的功率密度可達3.2kW/L,為行業較高水平。功率密度的提升主要通過提高功率,以及減小體積或重量兩大途徑。在功率方面,可以通過提高功率、轉換效率來實現,對于OBC,A00級以上乘用車上的輸出功率以3.3kW(輸入220VAC/16A,輸出200V-400VDC/10A)、6.6kW(輸入220VAC/32A,輸出200V-400VDC/20A)為主。6.6kW代表容量為66kWh的電池充滿電需要10小時。跟據迪龍電源官微,輸出功率大于5kW的OBC占據市場較大份額。對于DC/DC變換器,乘用車用功率一般在0.5-2kW。在減小體積或重量方面,主要通過集成化來實現。

3)可靠性:包括抗振動、耐高/低溫、耐腐蝕、電磁兼容、使用壽命等方面的要求,降低故障率。對于DC/DC變換器,其使用頻率與工作時長比OBC長,可靠性要求更高,同時由于功率較大的負載投切時低壓母線上的負載電流將產生較大階躍,DC/DC變換器需要快速動態響應,一般要求其輕滿載切換的響應時間達到10ms以內。

車載電源行業的壁壘在于供應商資質、技術與人才、規模等。1)供應商資質壁壘:整車廠會對供應商進行嚴格的資質認證,認證周期長、難度大。2)技術與人才壁壘,配合客戶定制化需求:①整車廠對車載電源產品的功率密度、轉化效率等核心指標有非常高的要求,其還需與車內其他零部件互相兼容,需要企業進行長時間的技術迭代。②車載電源是一種跨學科、綜合性產品,交叉融合了電力電子、自動控制、現代計算機等技術,對技術人員要求較高,具有人才壁壘,例如高頻大功率開關電源技術、整車電磁兼容技術、可靠性設計技術均有較高難度。③在高壓化、集成化等行業趨勢下,車載電源生產企業需要持續對產品進行迭代升級,技術壁壘還會在此過程中不斷積累。3)規模壁壘:規?;a有利于降低成本,提升企業盈利能力。

技術趨勢:集成/雙向充電/高電壓/新材料應用

車載電源的技術趨勢包括集成化、雙向充電、高電壓化、第三代半導體應用等,高效化發展訴求明確。

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集成化:從物理集成向系統集成演化

車載電源的集成化符合新能源汽車輕量化需求,在產品生產、整車制造、售后維修、整車性能等多方面都具有明顯的技術優勢。1)通過共用部分電路、共用控制芯片等方式,可以節省物料、減小體積和重量、降低成本;2)在產品開發方面,集成化可以避免軟件重復開發,有利于在統一軟件架構下開發,可以提高效率;3)在整車生產方面,集成化減少了零部件數量,有利于降低生產管理難度,提高生產效率和整車性能;4)在售后服務方面,集成化減少了零部件數量,可以降低售后服務壓力;5)從消費者視角,集成化有利于優化空間布局,提升乘坐體驗和儲物能力。

目前車載電源的集成方式主要包括物理集成、磁集成等。較獨立運行的產品,集成化的產品在減小體積、降低成本的同時,需要保留各部分原有功能。物理集成共用殼體和濾波電路,但是整體結構仍較大。磁集成除了物理集成,還可以通過從拓撲層面改變磁網絡結構,減小電路磁元件使用數量,實現電氣集成。

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磁集成技術是指將變換器中的兩個或多個分立磁件,如電感、變壓器等,繞制在一副磁芯上,利用單個磁元件實現多個磁元件功能的集成。磁集成技術磁性元件是車載電源中重要的功能元件,具備能量儲存與轉換、濾波、電氣隔離等功能,影響電源輸出動態性能和輸出紋波。其重量占變換器總重的30-40%,體積占20-30%。磁集成技術的運用,可以有效減小磁件的體積、重量,降低磁件損耗,提高電源的功率密度、效率和輸出品質。

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利用電器原理的通融和共用特性,進一步將功率部件、軟件等融合,集成范圍不斷拓展。除了最常見的二合一、三合一,部分企業進行了進一步迭代,形成了大三電(驅動電機、電控、減速器)+小三電集成所形成的“六合一”產品,以及進而與BMS、整車控制器等集成所形成的“七合一”“八合一”“十合一”等產品,集成范圍不斷拓展。2023年4月,華為推出十合一超融合A級車動力域模塊,通過芯片融合、功率融合、功能融合和域控融合,實現BOM數量降低40%,芯片數量降低60%。

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雙向充電:雙向OBC助力V2X功能實現

雙向OBC可以滿足新能源汽車雙向充放電的需要。傳統的OBC只能為動力電池充電,而不能實現向外供電。雙向OBC可實現的功能包括V2L(Vehicle-to-load,車對負載)、V2V(Vehicle-to-vehicle,車對車)、V2G(Vehicle-to-grid,車對電網)等。一方面,OBC作為移動電源、應急電源向其他負載或其他新能源汽車供電,使得新能源汽車具備移動分布式儲能設備的功能;另一方面,可以實現新能源汽車與電網之間的能量互動,用電低谷時用較低的電價給汽車充電并儲存電量,在用電高峰期把電力賣給電網,賺取差價收益,助力削峰填谷。

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綱領性文件出臺,V2G或加速發展。2024年1月4日,國家發改委等四部門發布《關于加強新能源汽車與電網融合互動的實施意見》,提出到2025年,我國車網互動技術標準體系初步建成;到2030年,我國車網互動技術標準體系基本建成,市場機制更加完善,車網互動實現規?;瘧?,智能有序充電全面推廣,新能源汽車成為電化學儲能體系的重要組成部分,力爭為電力系統提供千萬千瓦級的雙向靈活性調節能力。目前,V2G在技術層面上已經可以實現,但商業模式仍不清晰。

高電壓化:800V快充趨勢帶來電源系統升級需求

高電壓架構下,OBC向11kW、22kW等大功率方向發展。高電壓趨勢下,OBC將逐從3.3kW、6.6kW的低功率單相系統,向可以滿足800V等更高架構下充電需求的11kW、22kW等大功率方向發展。在OBC的前級PFC模塊中,11kW、22kW的情形下,輸入電流從單相220V交流電變為三相380V交流電。在后級DC/DC變換模塊中,相較于400V,800V架構下MOSFET耐壓從650V或750V提升至1200V。

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新能源汽車的充電方式包括交流慢充、直流快充,對應充電樁的直流樁和交流樁,直流樁是三相電通過功率轉化模塊(AC/DC)轉換成可以給電池充電的交流電;交流樁即兩相電/三相電通過OBC給電池充電。所以只有使用交流電充電(慢充)時需要使用OBC。

中短期內直流快充對OBC用量的影響有限??紤]到1)目前存量充電樁以交流樁為主(占比80-90%),快充基礎設施的建設、用戶習慣的轉變需要時間;2)根據中國汽車工程學會《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》,要構建慢充普遍覆蓋、快充(換電)網絡化部署來滿足不同充電需求的立體充電體系,規劃到2025/2030/2035年慢充端口保有量達到1300萬/7000萬/1.5億端以上,公共快充端口保有量達到80萬/128萬/146萬端。這意味著,未來交流慢充與直流快充將協同發展,交流慢充憑借低成本等優勢仍為主流;3)雙向OBC帶來V2G等功能,重建或者額外增加OBC將新增成本。我們預計短期內仍將隨車配備一臺OBC。

長期來看,直流快充的普及對OBC或有一定替代作用。1)隨著高壓快充直流樁的全面鋪開,對于交流充電的需求減少;2)高電壓架構下對于OBC可靠性的要求提升,而OBC故障率高、維修成本高。目前已有部分整車廠開始嘗試“去OBC”。2021年,蔚來在推出的ET7車型上首次取消了交流充電口,且后續新車型也沿用了該設計。2023年10月上市的極越01也取消了交流充電口。此外,對于家用的交流充電樁,也可能將OBC從車上取消、遷移至充電樁內部;加拿大Hillcrest推出了一款不需要OBC也可以實現交流慢充與對外放電的高效逆變器解決方案。整體來看,未來的方案尚不明確。

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直流快充或將提升DC/DC的單車價值量及用量。一方面,800V高壓系統下,對耐壓(需要具備寬輸入寬輸出能力)和絕緣的可靠性設計要求更高,產品升級將帶來價值量的提升;另一方面,DC/DC的單車用量可能增加。據聯合電子官微,目前有五種常見的800V高壓架構升級方案,方案一(車載部件全系800V,電驅升壓兼容400V直流樁)具有綜合優勢,短期有望快速推廣。此外,方案二(車載部件全系800V,新增DC/DC,兼容400V直流樁)、方案四(僅直流快充相關部件為800V,其余部件維持400V,新增DC/DC)均需新增一個DC/DC,即單車價值量增加約1000元,這兩種方案在未來也有可能推廣。

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新材料應用:引入第三代半導體材料,降本提效

功率半導體的主要功能是實現電力設備的電能變換和電路控制,對車載電源的性能有重要影響。功率半導體主要包括分立器件和集成電路IC),分立器件主要是功率器件,包括晶體管(IGBT、MOSFET等)、二極管、三極管、晶閘管等;IC包括模擬IC、邏輯IC等。有時也專稱功率器件為“功率半導體”。功率半導體的技術壁壘較高,以常見的功率器件IGBT為例,由于開關頻率高,對其可靠性的要求通常較高;在保證可靠性的前提下,還需要盡可能降低導通損耗和開關損耗,以提升功率密度,這對供應商的技術水平提出了較高要求。

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從功率半導體的材料來看,車載電源中碳化硅取代傳統硅基已成為大勢所趨,已有部分企業在OBC、DC/DC中使用。第三代半導體材料是指碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氧化鋅(ZnO)、金剛石、氮化鋁(AlN)等寬禁帶半導體材料,一般禁帶寬度(Eg)>2.3eV。不同代際的半導體之間并非技術替代的關系,而是由于材料不同,應用場景有所區別。第三代半導體材料具有高功率特性、高效率和低損耗特性、高頻率特性等優勢,更適合用于制作高溫、高頻、大功率、抗輻射器件,因而廣泛應用于光電子器件、電力電子器件等領域。其中,SiC是目前應用最成熟的第三代半導體材料,其次是GaN,而ZnO、金剛石、AlN等材料的相關研究尚處于起步階段。從應用端來看,比亞迪、特斯拉、豐田、吉利、上海大眾等車企已經開始在OBC、DC/DC中使用SiC MOSFET。

據Wolfspeed官網披露的數據,SiC系統的成本比Si系統低近20%。Si系統的成本更高主要是因為DC/DC模塊中的柵極驅動和磁性元件數量相對較多。雖然較單個Si基二極管和功率晶體管,分立式SiC基功率器件的成本更高;但在系統中采用時,SiC器件的性能可減少所需元件的數量,從而降低電路元件成本以滿足支持各種功率器件功能的要求。除了成本節約外,SiC系統在3kW/L的功率密度下可實現97%的峰值系統效率,而使用Si的OBC僅可在2kW/L的功率密度下實現95%的效率,這一系統效率的提升可為消費者帶來每年平均40美元的能源節約。

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市場空間:2027年全球市場規模達593億元

直接材料成本占比高,OBC價值量逐年下降

直接材料成本占比高,功率半導體為第一大材料成本。直接材料在車載電源產品成本中占比高達80-90%。據公司招股說明書,2022年,威邁斯、富特科技主營業務成本中直接材料占比分別為87.25%、85.30%。車載電源行業的上游主要為電力電子零部件行業,包括功率半導體、結構件、阻容器件、磁元件等,其中,功率半導體是直接材料中的第一大成本,占比約20%。

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車載電源的價格與功率、集成度相關,OBC價格呈逐年下降趨勢。以威邁斯為例,據威邁斯招股說明書,2020-2022年,其車載電源集成產品平均售價分別為2613.11元、2204.64元、2399.34元(平均約為2500元),OBC平均售價分別為2468.23元、2020.81元、1724.36元(平均約為2000元),車載DC/DC變換器平均售價分別為1107.55元、1008.46元、993.76元(平均約為1000元)。對于2024年,我們預計碳化硅價格下降將進一步帶來使用碳化硅的車載電源產品價格下降,碳化硅的導入有望提速。

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交流樁占比維持穩定,車載電源市場空間廣

車載電源行業的發展與充電樁的保有量及交流樁占比高度相關。新能源汽車主要包括純電動汽車(BEV)、增程式電動汽車(REEV)、插電式混合動力汽車(PHEV)、燃料電池汽車(FCEV)四類。目前,以BEV為主、REEV和PHEV為輔的新能源汽車市場結構已基本形成,而FCEV尚未得到充分發展。在此背景下,充電樁的保有量及交流樁的占比成為車載電源行業發展過程中所面臨的重要變量。

政策與市場合力,充電樁保有量快速增長。完善充電基礎設施建設,將有助于緩解補能焦慮,促進新能源汽車滲透率的提升。1)政策方面:2020年5月,《2020年政府工作報告》正式將充電樁納入七大“新基建”產業。數量規劃上,從2022年1月《國家發展改革委等部門關于進一步提升電動汽車充電基礎設施服務保障能力的實施意見》中所提出的滿足2000萬輛電動車的目標,逐漸轉變為達到車樁比1:1的動態指引。2)需求方面:近年來,我國新能源汽車市場蓬勃發展,據公安部數據,2023年全國新能源汽車保有量達2041萬輛,為2018年末261萬輛的7.8倍。充電需求也由此不斷增加,據EVCIPA, 2023年全國新能源汽車充電樁保有量達859.6萬臺,為2018年末77.7萬臺的11倍。

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交流樁占比維持高位,我們預計中短期內保持穩定。交流電充電與直流電充電各有優缺點,直流電充電的功率高、速度快,但占地面積大、建設成本高、配電要求高,一般適用于高速服務區快充站、公交車和出租車集中充電站等專用充電站場景;交流充電雖然速度較慢,但具有占地面積小、配電要求低、安全性高等優點,覆蓋了日常生活中的絕大多數場景,短期仍占據主流地位。據EVCIPA,2018-2023年,我國交流充電樁占比維持在80-90%,且相對穩定。其中,私人充電樁占全國充電樁保有量約60%,是充電樁的主要構成部分,且均為交流充電樁。在此背景下,整車配備交流充電裝置已成為新能源汽車行業的慣例,以OBC為核心組成之一的車載電源市場空間廣闊。

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2027E全球車載電源市場規模達593億元,23-27年CAGR達17.31%。車載電源行業隨著新能源汽車行業的發展而興起。對于新能源乘用車銷量,沿用我們2023年12月29日外發報告《鋰電材料復盤與2024年展望》中的預測數據。對于單車價值量,在乘用車領域,我們參考頭部企業威邁斯的車載電源集成產品價格2400元為2022年行業均價,按照每年同比下降5%/5%/3%/3%/2%來預測未來單價。針對800V高壓平臺場景,參考《中國高壓快充產業發展報告(2023-2025)》中的數據,假設帶來800元增量。假設每輛車配備一臺OBC+DC/DC集成產品,計算得出市場規模預測值。商用車領域,考慮到大多數商用車已經“去OBC”化,且新能源商用車市場遠小于乘用車,故在上述估算中忽略不計。我們預計,2027年車載電源全球市場規模為593億元,23-27年CAGR為17.31%。

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產業鏈:市場集中度高,第三方供應商占主導

車載電源行業的上游為電力電子零部件供應商,中游為車載電源供應商,下游為整車廠。行業內企業主要包括三類:1)整車廠,如特斯拉(新美亞)、比亞迪(弗迪動力),由于進入行業較早,形成了垂直一體化的供應鏈模式,但隨著第三方供應商的發展,整車廠已經逐步轉向第三方供應商進行采購;2)傳統燃油車零部件供應商Tier 1,如法雷奧、大陸集團,憑借技術積累,從傳統燃油車零部件切入新能源汽車零部件領域;3)第三方供應商,如威邁斯、英搏爾、富特科技、欣銳科技,基于電力電子領域的技術積累,轉型進入新能源汽車零部件領域。

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國內乘用車OBC市場集中度高,第三方供應商占據主導地位。據NE Times數據,2020-2023年,中國乘用車OBC(含集成產品)的CR3由43.2%提升至61.1%,CR10由87.8%提升至92.60%,市場集中度進一步加強。其中,威邁斯、富特科技、欣銳科技等第三方供應商持續占據頭部地位,其面臨良好發展機遇,1)第三方供應商一般會同時為多個整車廠的多款車型供應車載電源,有利于技術積累和方案儲備,開發效率更高,具有規模經濟優勢;2)在造車新勢力崛起、互聯網科技公司切入新能源賽道的背景下,這兩類客戶由于相對缺乏產業鏈積累,更傾向于選擇專業的第三方供應商。

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第三方供應商:頭部企業各有千秋、陸續上市

車載電源第三方供應商包括威邁斯、英搏爾、富特科技、欣銳科技等。英搏爾、欣銳科技分別于2017年、2018年在創業板上市,威邁斯于2023年7月在科創板上市,富特科技正處于IPO申報階段。

威邁斯:國內乘用車OBC出貨量第一的第三方供應商,磁集成降本見成效。威邁斯成立于2005年,產品包括車載電源系列、電機控制器、電驅總成,以及液冷充電樁模塊等。2017年成功量產車載電源集成產品,成為業內最早實現OBC、DC/DC和其他部件集成的廠商之一。800V車載電源集成產品已獲得小鵬、理想、嵐圖等客戶定點,其中小鵬G9于2022年上市,為國內首批800V高壓平臺車型之一。公司磁集成技術領先,通過磁集成方案實現功率級整合,實現重量降低、體積減小、成本降低;應用碳化硅的產品已有一定規模。公司積極進行海外布局,已向Stellantis集團量產銷售車載電源集成產品,并取得雷諾、阿斯頓馬丁、法拉利等海外車企定點,是行業內最早向境外知名整車廠出口的境內廠商之一。

欣銳科技:攜手碳化硅頭部企業布局碳化硅電源方案,開拓大功率市場。欣銳科技成立于2005年,產品包括車載電源系列、大功率充電產品、氫能與燃料電池專用產品(DCF)等。2017年開始與小鵬合作,已配套了小鵬P7i、G6等車型,且是G6車型車載電源的獨家供應商。公司SiC材料布局領先,2013年將科銳(CREE,現更名為Wolfspeed)的SiC方案正式應用于車載電源產品中;2023年與Wolfspeed簽署合作協議,推進SiC MOSFET在新能源汽車及充電樁領域的應用,與安森美共同打造的聯合實驗室投入使用。海外布局方面,2023年11月公告與偉世通在美國組建合資公司從事聯合開發的汽車零部件產品的制造和供應。

富特科技:深度布局車載電源集成產品,技術指標領先。富特科技成立于2011年,產品包括車載電源系列,以及液冷超充樁電源模塊、智能直流充電樁電源模塊等非車載高壓電源系統。公司是目前國內少數同時布局車載高壓電源系統和非車載高壓電源系統的企業,關鍵技術指標業內領先,OBC覆蓋3.3kW/6.6kW/11kW/22kW,DC/DC覆蓋0.5kW-5kW,OBC最高轉換效率可達96%,車載高壓電源系統的功率密度可達3.2kW/L。

英搏爾:發力電驅與電源總成產品,技術水平與出貨量排名位居前列。英搏爾成立于2005年,主要產品包括電源系統、驅動系統、電機、電控等。公司是國內新能源汽車領域少數同時具備驅動系統、電源系統兩大產品矩陣的頭部企業,六合一動力系統產品(集成驅動總成和電源總成)技術領先、量產交付能力強。800V方面,公司已推出基于800V高壓架構的高功率密度的第三代電源總成產品。

對比四家企業可以發現:1)從營收和歸母體量來看,威邁斯保持領先。2020-2022年,威邁斯營業收入分別為6.57億元、16.95億元、38.33億元,歸母凈利潤分別為0.06億元、0.75億元、2.95億元,持續快速增長;2)從車載電源集成產品毛利率來看,威邁斯、富特科技基本相當,高于欣銳科技。欣銳科技毛利率較低主要由于受下游客戶以及自身經營等因素影響,其產能及規模優勢未能得到充分發揮所致;3)從主要客戶來看,各家均獲得了優質的客戶資源,威邁斯積極進行海外布局,踐行“走出去”戰略,是最早向境外知名整車廠出口的境內廠商之一;4)從第三代半導體技術應用來看,各家均有布局,并實現量產應用。

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