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汽车行业专题研究:800V快充成趋势,电气系统迎增量

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2024年2月20日发(作者:宜方仪)

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汽车行业专题研究

行业研究800V快充成趋势,电气系统迎增量

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汽车

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2022 年 10 月 20 日

证券研究报【投资要点】

◆ 800V有望成为中高端车型的主流方案。在快充方案中,高压充电以其低成本、轻量化、EMC干扰低等优点,成为现阶段快充的主流路线。相比现阶段的400V平台,800V高压充电方案的充电时间几乎缩短到一半。但由于适配800V的高压充电桩并未全面推行以及成本和技术

等因素,目前的800V架构仍需兼容400V充电方案。

◆ 充电桩供不应求、国家政策扶持、关键技术和材料的突破共同推动800V方案加速落地。充电桩的增长速度和交流慢充的充电速度无法跟上新能源汽车的增长速度,800V方案有望解决充电焦虑;国家推出很多建设充电基础设施的政策性文件和Chaoji充电标准,加快促进桩端适配800V平台;SiC成本的下降提高了SiC器件在新能源汽车中的渗透率,比亚迪和宁德时代分别推出刀片电池和麒麟电池,800V方案的关键材料和技术实现突破。

◆ 车桩端适配800V,高压器件性能和安全要求升级,单车价值量提升。800V高压平台的核心变化体现在其高功率和高电压对电池、电机和功率器件等提出了更高的性能要求和安全要求。从车载端来看,高压系统部件,包括电池、电机、电控、OBC、DC/DC、高压连接器等,均需重新选型,推动单车价值量提升。

【配置建议】

◆ 看好800V高压快充产业链新方向,建议布局产业链相关机会。重点关注:

热管理:银轮股份(电池水冷板领域),盾安环境(电子膨胀阀领域)。

电机:金杯电工,精达股份(扁线)。

精锻科技,蓝黛科技,铁流股份(空心电机轴领域)。

小三电(OBC、DC/DC转换器、PDU):得润电子。

高压连接器(电子组覆盖):瑞可达,永贵电器,徕木股份。

电气部件(电子组覆盖):宏发股份(高压直流继电器和接触器领域)

,法拉电子(薄膜电容领域),中熔电气(熔断器领域)。【风险提示】

◆ 大功率充电桩等基础设施建设不及预期;

◆ 关键技术发展速度不及预期;

◆ 原材料的成本下降不及预期。

挖掘价值

投资成长

强于大市(维持)

东方财富证券研究所

证券分析师:周旭辉

证书编号: S116

联系人:刘斌

电话:139****0692相对指数表现

7.70%-0.49%-8.67%-16.86%-25.04%10/2012/202/204/206/208/2010/20-33.23%汽车沪深300

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2022.04.14

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汽车行业专题研究

2017

正文目录

1.800V高压快充有望重塑新能源汽车补电格局 ................................................... 4

1.1.高压快充成为主流快充路线,800V或将成为主流方案 ............................... 4

1.2.短期过渡方案兼顾400V,长期全系800V有望成为主流 ............................. 6

2.多因素助力,800V高压系统未来已至 ............................................................... 9

2.1.充电桩供不应求放大充电焦虑 ........................................................................ 9

2.2.国家充电基础设施政策有望加速800V方案落地 ........................................ 10

2.3.关键器件和技术突破为800V高压平台推波助澜 ........................................ 11

3.车桩端适配800V,高压器件性能和安全要求升级 ......................................... 12

3.1.车端桩端同步适配800V高压........................................................................ 12

3.2.核心技术升级,800V高压平台助推产业发展 ............................................. 13

3.2.1.动力电池:高倍率系统、负极技术、电芯、热管理系统升级 .............. 13

3.2.2. 电机:绕组和冷却方式改变,空心化趋势明显 .................................... 14

3.2.3. 逆变器、OBC、DC/DC:未来有望升级为SiC功率器件 ........................ 16

3.2.4. 连接器:低压升级到高压,绝缘性能提升 ............................................ 18

3.2.5. 高压直流继电器 & 接触器:陶瓷密封,提升绝缘性 .......................... 18

3.2.6. 薄膜电容:替代电解电容,耐高压能力提升 ........................................ 20

3.2.7. 熔断器:激励熔断器渗透率有望提高,保护电路安全 ........................ 21

4.技术升级带来价值增量,增量环节潜力广阔 .................................................. 22

4.1.单车价值量显著提升,供应链厂商积极参与 .............................................. 22

4.2.高增量环节竞争激烈,市场增长空间广阔 .................................................. 22

4.2.1. 动力电池热管理:电子膨胀阀市场集中,液冷板市场格局尚在形成 22

4.2.2. 电机:扁线和空心电机轴供应商受益 .................................................... 24

4.2.3. SiC功率器件:行业尚在形成,成长空间大 ......................................... 26

4.2.4. 高压连接器:龙头厂商加速追赶,市场增速快 .................................... 27

4.2.5. 高压直流继电器 & 接触器:市场集中,龙头抢占市场份额 .............. 28

5投资建议............................................................................................................... 30

5.1. 投资建议 ....................................................................................................... 30

5.2. 盈利预测 ....................................................................................................... 30

6风险提示............................................................................................................... 31

图表目录

图表 1:快充的基本原理........................................................................................ 4

图表 2:800V高压平台........................................................................................... 4

图表 3:800V和400V的特点 ................................................................................ 4

图表 4:800V相对400V的核心变化..................................................................... 5

图表 5:车厂纷纷布局高压快充技术 .................................................................... 5

图表 6:车厂布局800V平台时间线 ...................................................................... 6

图表 7:400V平台向800V高压平台转变的过程中仍需兼容400V充电方案 ... 6

图表 8:800V电池组搭配DC/DC转换器............................................................... 7

图表 9:双400V电池组.......................................................................................... 7

图表 10:800V全系高压......................................................................................... 7

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汽车行业专题研究

2017

图表 11:三类高压系统架构方案的优缺点 .......................................................... 8

图表 12:新能源汽车销量和渗透率 ...................................................................... 9

图表 13:国内新能源汽车、充电桩保有量及车桩比 .......................................... 9

图表 14:交流充电.................................................................................................. 9

图表 15:直流充电.................................................................................................. 9

图表 16:快充和慢充时间对比.............................................................................. 9

图表 17:中国充电基础设施相关政策 ................................................................ 10

图表 18:ChaoJi充电方案六大优势................................................................... 10

图表 19:ChaoJi充电方案与国际交流口一体化结合 ....................................... 10

图表 20:SiC功率器件市场空间预测(亿美元) ............................................. 11

图表 21:比亚迪刀片电池.................................................................................... 11

图表 22:宁德时代麒麟电池................................................................................ 11

图表 23:不同桩端高压系统的零部件,800V系统部件成熟度较高 ............... 12

图表 24:高压系统器件........................................................................................ 12

图表 25:800V平台车端产业链........................................................................... 13

图表 26:快充功率及时间.................................................................................... 13

图表 27:石墨嵌锂的过程.................................................................................... 14

图表 28:石墨和硅基负极材料的理论比容量 .................................................... 14

图表 29:麒麟电池CTP3.0电池水冷板设计示意图 .......................................... 14

图表 30:圆线电机和扁线电机的散热情况对比 ................................................ 15

图表 31:圆线电机和扁线电机的效率情况对比 ................................................ 15

图表 32:水冷和油冷的升温情况........................................................................ 15

图表 33:油冷电机渗透率.................................................................................... 15

图表 34:空心电机轴剖面图................................................................................ 16

图表 35:SiC器件在新能源汽车的主要应用场景 ............................................. 16

图表 36:SiC和硅基IGBT逆变器效率对比....................................................... 17

图表 37:SiC 和硅基 IGBT器件耐压程度对比................................................. 17

图表 38:OBC系统层面Si和SiC器件成本对比 ............................................... 18

图表 39:OBC中Si和SiC功率器件指标对比................................................... 18

图表 40:高压连接器在新能源汽车的应用 ........................................................ 18

图表 41:高压直流继电器在新能源汽车的应用 ................................................ 19

图表 42:国立股份高压陶瓷密封直流接触器GL20产品性能 .......................... 19

图表 43:薄膜电容和电解电容的区别 ................................................................ 20

图表 44:薄膜电容是适合车载、产业领域的电容器 ........................................ 20

图表 45:熔断器的类型........................................................................................ 21

图表 46:核心器件的主要供应商........................................................................ 22

图表 47:新能源汽车热管理行业竞争者 ............................................................ 22

图表 48:全球电子膨胀阀市场规模(亿元) .................................................... 23

图表 49:车用电子膨胀阀技术难点 .................................................................... 23

图表 50:新能源汽车用液冷板市场规模(亿元) ............................................ 24

图表 51:800V电机渗透率................................................................................... 24

图表 52:电机扁线的主要供应商及生产情况 .................................................... 25

图表 53:长城科技漆包铜扁线............................................................................ 25

图表 54:国内电机轴厂商产能情况 .................................................................... 26

图表 55:全球SiC产业链.................................................................................... 26

图表 56:汽车碳化硅器件市场(亿美元) ........................................................ 27

图表 57:国产高压连接器性能与国际巨头接近 ................................................ 27

图表 58:2021-2025年中国高压连接器市场规模预测 ..................................... 28

图表 59:高压直流继电器制造商........................................................................ 28

图表 60:2021年全球高压直流接触器市场 ....................................................... 28

图表 61:2021年国内高压直流接触器市场 ....................................................... 28

图表 62:行业相关重点公司................................................................................ 30

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汽车行业专题研究

2017

1.800V高压快充有望重塑新能源汽车补电格局

1.1.高压快充成为主流快充路线,800V或将成为主流方案

电动车的续航里程焦虑基本解决,充电困难成为当前的核心痛点。续航和充电是电动车消费者关注的核心问题。随着电池技术的不断进步,如今很多主流车企推出的电动车的续航里程多在500km上下,有的甚至高达700km,续航问题已经不再是消费者购买电动车的最大顾虑。而充电困难成为了电动车的主要问题。

电动车的充电时间长短取决于电池能量和充电功率。功率越大,充电时间越短。充电功率由电压和电流共同决定,因此,要想缩短充电时间,必须提高电流或者提高电压。

图表 1:快充的基本原理

资料来源:保时捷官网,特斯拉官网,东方财富证券研究所

图表 2:800V高压平台

相比高电流快充,高压快充有望成为电动车的主流快充路线。根据热力学2公式Q=IRt,电流的提升会导致电气系统发热加剧,热管理系统造成较大负担,同时能量转化效率低,能量损失严重。相较之下,高压充电以其低成本、轻量化、EMC干扰低、技术难度低等优点,成为现阶段快充主流路线。高电流快充方案的代表是特斯拉的大电流快充方案,V3超充桩最大输出电流接近520A,最高充电功率250kW。高压快充方案的代表是保时捷的800V方案,其充电峰值功率已达350kW。

图表 3:800V和400V的特点

资料来源:马瑞利2022中国汽车电驱动及关键技术-云论坛PPT,东方财富证券研究所

资料来源:BorgWarner《全球xEV驱动技术暨产业大会》PPT,东方财富证券研究所

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2017

800V高压快充有望成为中高端车型的主流方案。目前,国内热销车型的电压平台还普遍停留在400V-600V之间,比如特斯拉Model 3的电压平台为400V,搭配其自建超充桩可实现充电15min行驶279km,理论充电倍率约为1.85C;比亚迪汉EV的续航里程为550km,最大充电系统电压为569.6V,25分钟可将电量从30%充至80%。800V方案是相对于传统的400V-600V电压平台的提升,电压一般在750V以上。其核心变化在于电气系统的高功率和非电气系统的绝缘要求提升。800V高压平台可以提高车辆的牵引功率,使动力性能得到提升。其次,在同等电流下,车辆的充电功率、电机功率均有提升,意味着车辆的充电时间缩短。相较400V的系统,在电池电量一样的情况下,800V方案的充电时间几乎可以缩短一半。

图表 4:800V相对400V的核心变化

资料来源:东方财富证券研究所

车厂纷纷布局800V高压快充方案。为了满足快充需求,自2019年保时捷推出全球首次采用800V高电压电气架构的Taycan之后,800V高压快充方案受到越来越多车厂的青睐。800V将在短期内形成差异化竞争力。

图表 5:车厂纷纷布局高压快充技术

上市时间

2019年9月

品牌

保时捷

车型/平台

Taycan

特点

第一款采用800V平台的量产电动车,拥有完整的800V电池架构,可支持高达200kW的充电功率,可在30分钟内将电量从5%充至80%

配备了超高速充电系统,同时支持400V和800V充电桩。当使用350kW充电桩进行充电时,18分钟可以将电量充至80%

支持800V快充,充电功率最高187kW,10分钟即可补充近200km的续航里程,电量从30%充到80%仅需15分钟

在其配套的A480超级充电桩上,可实现6C的高倍率充电,电压达到769.6V,充电5分钟续航里程增加200km

支持800V/480kW快充,充电10分钟,续航401公里

采用全系750V高压平台,长续航版充电10分钟,就能增加200km的续航

搭载800V高压平台和480kW的超快充桩,电量从10%充至80%最快需要15分钟

配备800V电驱升压充电技术,续航1000km,5min可续航150km

全系800V高压架构,最快20分钟之内将电量从10%充至80%

搭载800V电压平台

搭载800V高压平台,双电机四驱

2021年2月 现代 IONIQ5

2021年4月 极狐 阿尔法 s

2021年8月

2022年8月

2022年8月

2022年9月

2022年

2023年

2023年

2023年

广汽埃安

长城

阿维塔

小鹏

比亚迪

路特斯

特斯拉

理想

AION V Plus

机甲龙

阿维塔11

G9

Ocean-X

Eletre

Cybertruck

W01

资料来源:汽车之家,太平洋汽车,各公司官网,东方财富证券研究所

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汽车行业专题研究

2017

图表 6:车厂布局800V平台时间线

资料来源:各公司官网,东方财富证券研究所

1.2.短期过渡方案兼顾400V,长期全系800V有望成为主流

由于充电时间短、长期成本低等优势,全系800V高压有望成为未来800V的主流架构。目前大功率快充的高压系统架构总共有两大类。第一大类是兼容400V的800V架构,包括800V电池组搭配DC/DC转换器和双400V电池组。第二大类是全系800V方案。但受限于适配800V平台的高压充电桩并未全面推行以及成本和技术等因素,目前仍需兼容400V充电方案,电驱升压和新增DC/DC转换器这两种方案将成为向全系800V高压过渡的中间方案。

图表 7:400V平台向800V高压平台转变的过程中仍需兼容400V充电方案

资料来源:NE时代,东方财富证券研究所

800V电池组搭配DC/DC转换器方案能量损失大,能量转换率低。DC/DC转换器将800V电压降压为400V,其余高压部件也适配400V电压平台。代表车型

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汽车行业专题研究

2017

是保时捷的Taycan。其主要优点是基本沿用现在架构,仅升级动力电池,车端改造费用低。主要缺点是电压经DC/DC转换后,能量损失较大,能量转换率低,并且额外增加一个DC/DC转换器,增加整车成本与重量。

图表 8:800V电池组搭配DC/DC转换器

资料来源:《Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment》,东方财富证券研究所

双400V电池组方案对电池管理系统的设计要求较高,并且充电速度慢。采用2个低压电池组,快充时,两个电池组可串联成800V平台;放电时,两个电池组并联成400V平台,以适应400V的高压部件。其优势是车端改动较小,电池仅需要升级BMS系统,改造费用低。缺点是电池串联增多,对电池管理系统设计要求高,同时充电速度慢。

图表 9:双400V电池组

资料来源:《Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment》,东方财富证券研究所

全系800V电压平台方案使得能量转换率提升,但改造成本高。电池包、电机以及充电接口均达到800V,OBC、空调压缩机、DC/DC 以及PTC均重新适配以满足800V高电压平台。代表车型是现代Ioniq5。其主要优势是能量转化率高,主要缺点是电池系统安全性要求提高,短期内零部件替换成本较高,但长期来看,能效提升会导致整车成本下降。

图表 10:800V全系高压

资料来源:《Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment》,东方财富证券研究所

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汽车行业专题研究

2017

图表 11:三类高压系统架构方案的优缺点

架构方案

纯800V电压平台+DC/DC转换器

优点

不需要电池包、电驱动、PTC、空调、车载充电机等零部件短时间内重新适配

800V电压经DC/DC转换器后,可降压为400V、电机电控、OBC、PTC、空调压缩机适配400V

不需要电池包、电驱动、PTC、空调、车载充电机等双400V电池零部件重新适配

串并联组合

充电时串联800V,放电时并联400V,电机、电控、OBC、DC/DC、PTC、空调压缩机适配400V

纯800V电压平台

缺点

能量损失大

额外增加一个DC/DC,增加整车重量

两个电池组可能有不同的阻抗和温度条件,从而导致充电状态不平衡,电池管理系统设计要求复杂

电池包、电机、电控、PTC、空调压缩机、车载充电机、OBC、DC/DC等零部件需要全部重新适配800V,电池系统安全性要求提高

提升整车的动力性能及续航里程

电机电控迭代升级,能量转化效率高

资料来源:中汽中心,东方财富证券研究所

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汽车行业专题研究

2017

2.多因素助力,800V高压系统未来已至

2.1.充电桩供不应求放大充电焦虑

充电桩供不应求加重充电焦虑,催生800V快充方案盛行。从需求端来看,新能源汽车渗透率快速上升放大了电动车消费者的充电焦虑;从供给端来看,一方面,充电桩的数量仍然无法完全满足国内所有新能源汽车的要求。虽然2016年至2021年,国内新能源汽车和充电桩保有量逐年增加,车桩比整体呈下降趋势,2021年下降到 3:1,但与国家能源局2030年底车桩比1: 1的目标相比仍有较大差距。同时,根据中国充电联盟和汽车之家,截至今年8月,中国2022年车桩增量比为2.3:1,如果不考虑公共交流桩、只看直流桩的情况,车桩增量比为8.1:1。

图表 12:新能源汽车销量和渗透率

图表 13:国内新能源汽车、充电桩保有量及车桩比

1000640020%37年2018年2019年2020年2021年新能源汽车销量(万辆)渗透率15%10%5%00%2016年2017年2018年2019年2020年2021年新能源汽车保有量(万辆)充电桩保有量(万台)车桩比 资料来源:智研咨询,东方财富证券研究所

050024

资料来源:艾媒咨询,前瞻产业研究院,乘联会,东方财富证券研究所

图表 14:交流充电

传统的充电方式,即交流慢充,充电速度慢,无法满足消费者的需要。交流慢充是交流电充电桩接口,将电网的交流电插入到电动汽车的慢充口,经过充电机把交流电转换为直流电,再输入到电动车电池里面的充电方式。其功率较小,一般的车型通常需要六至八个小时才能将电完全充满,无法满足快速用车和长途旅行的需要。而快充是大功率的直流充电,最快可以在半个小时内充电至80%。

图表 15:直流充电

资料来源:汽车之家,东方财富证券研究所

资料来源:汽车之家,东方财富证券研究所

图表 16:快充和慢充时间对比

车型

极狐阿尔法s

阿维塔11

快充时间(小时)

0.5

0.3

慢充时间(小时)

11.5

10.5

资料来源:汽车之家,东方财富证券研究所

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汽车行业专题研究

2017

2.2.国家充电基础设施政策有望加速800V方案落地

国家充电基础设施相关政策有望加速800V方案落地。《2020年政府工作报告》将电动车充电基础设施纳入“新基建”,充电基础设施成为七大产业之一。之后,国务院、交通部等部门发布多项充电基础设施相关的政策文件,加强建设充电基础设施,提升充换电服务。

图表 17:中国充电基础设施相关政策

时间 文件 相关内容

将充电基础设施纳入“新基建”,成为七大产业之一

到2035年,纯电动汽车成为新销售车辆的主流。推动充换电、加氢等基础设施科学布局、加快建设,对作为公共设施的充电桩建设给予财政支持

2020年5月 《2020年政府工作报告》

2020年10月

《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》

《国务院关于加快建立健全绿色低碳2021年2月

循环发展经济体系的指导意见》、《商务部办公厅印发商务领域促进汽车消费工作指引和部分地方经验做法通知》

2021年2月

2021年10月

《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》

《2030年前碳达峰行动方案》

《国家发展改革委等部门关于进一步2022年1月 提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》

提升交通基础设施绿色发展水平,加强新能源汽车充电换电、加氢等配套基础设施建设。

加快绿色交通基础设施建设。有序推进充电桩、配套电网、加注(气)站、加氢站等基础设施建设,提升城市公共交通基础设施水平

要科学编制充电基础设施“十四五”规划,促进充电设施规范有序发展

力争到2022年底前,全国除高寒高海拔以外区域的高速公路服务区能够提供基本充电服务;2023年底前,具备条件的普通国省干线公2022年8月

《加快推进公路沿线充电基础设施建设行动方案》

路服务区(站)能够提供基本充电服务;2025年底前,高速公路和普通国省干线公路服务区(站)充电基础设施进一步加密优化,农村公路沿线有效覆盖,基本形成“固定设施为主体,移动设施为补充,重要节点全覆盖,运行维护服务好,群众出行有保障”的公路沿线充电基础设施网络

加强充换电服务,支持依托其他城市建设。

资料来源:交通运输部,国务院,前瞻产业研究院,智研咨询,东方财富证券研究所

行业统一充电标准,加速向全系800V高压方案过渡。中国推出Chaoji充电标准,最大充电功率为900V,10分钟增加续航400公里,充电接口与国际交流口一体化结合,加速向全系800V方案过渡。

图表 18:ChaoJi充电方案六大优势

图表 19:ChaoJi充电方案与国际交流口一体化结合

资料来源:汽车测试网,东方财富证券研究所

资料来源:盖世汽车,东方财富证券研究所

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汽车行业专题研究

2017

2.3.关键器件和技术突破为800V高压平台推波助澜

SiC器件是800V平台应用的重要器件,当前成本呈现下降趋势,渗透率有望迅速提升。SiC器件由于其耐高压、低损耗和高频这三大优势很好满足800V平台的要求。SiC功率器件的产业链包括上游衬底、中游外延、下游器件制造、模块封装和应用。其中,SiC衬底,作为其原材料的主要成本,价格有所下降,推动SiC器件成本降低,因此,SiC器件有望在未来新能源汽车领域的应用逐渐增多。根据Trendbank预测,到2025年,新能源汽车用SiC功率器件渗透率将达到45%。

图表 20:SiC功率器件市场空间预测(亿美元)

5222024工业和能源汽车2026

资料来源:Wolfspeed 2021投资者大会PPT,东方财富证券研究所

图表 21:比亚迪刀片电池

电池技术达到关键性突破,支持800V的系统要求。2020年3月,比亚迪推出刀片电池。相较传统磷酸铁锂电池,刀片电池仅改变电芯形状,在安全性、长寿命和长续航方面有着明显的优势。2022年6月宁德时代发布麒麟电池,体积利用率突破72%,能量密度可达255Wh/kg,轻松实现整车1000公里续航,支持5分钟快速热启动及10分钟快充。电池技术的关键性突破支持800V对动力电池的系统要求。

图表 22:宁德时代麒麟电池

资料来源:汽车动力总成,东方财富证券研究所

资料来源:宁德时代官网,东方财富证券研究所

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3.车桩端适配800V,高压器件性能和安全要求升级

3.1.车端桩端同步适配800V高压

800V快充方案下,充电桩端多数部件完全相同,少数部件需要重新选型。800V的供应链为上游原材料、中游车端高压器件、下游整车厂,还有配套充电桩和动力电池回收作为后期配套服务设施。从充电桩端来看,高压系统的零部件的成熟度较高。充电枪、线、直流接触器和熔丝等需重新选型,但在市场上都有成熟的产品,其余零部件都无需改变。

图表 23:不同桩端高压系统的零部件,800V系统部件成熟度较高

部件

充电枪+线

直流接触器

直流熔丝

直流电表

充电模块

——功率器件

——磁元件

充电主控模块

计费控制单元

交流配电&线缆

交流防雷保护

DC500V系统

DC800V系统

×

×

DC950V系统

×

×

×

√:器件完全相同 ×:产业链已成熟,器件仅需重新选型

资料来源:华为数字能源产品线产业暨技术论坛PPT,东方财富证券研究所

800V快充方案下,由于电压提升,车载端主要电气部件都需要重新选型。电动车的核心零部件分为大三电(电池、电机、电控)、小三电(OBC、PDU、DC/DC转换器)和电动压缩机。高压系统器件主要由动力电池、电机、高压配电盒、OBC、DC/DC转换器、逆变器、PTC、空调压缩机组成构成,主要零部件都需要重新选型。

图表 24:高压系统器件

资料来源:驭势资本,东方财富证券研究所

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图表 25:800V平台车端产业链

资料来源:艾瑞咨询,东方财富证券研究所

3.2.核心技术升级,800V高压平台助推产业发展

3.2.1.动力电池:高倍率系统、负极技术、电芯、热管理系统升级

电池系统更换为高倍率快充系统,提升充电速度。现在普遍使用的400V电压平台可以达到100kW的充电功率,电池由30%SOC充至80%SOC大约需要30分钟,充电倍率为1C。而800V高压平台未来能达到300-500kW的充电功率,只需几分钟就能迅速补能。当采用800V电压平台后,充电倍率最大可达6C。

图表 26:快充功率及时间

电流(A)

电压(V)

最大充电功率(kW)

400

100

当前

250

800

200

15

400

200

15

未来

500

800

300-500

6-10 电量30%充至80%所需时间(min) 30

资料来源:NE时代,东方财富证券研究所

石墨改性或使用硅负极,实现快充性能的同时维持电池的使用寿命。动力电池快充性能的主要制约因素是负极领域。一方面,石墨材料的层状结构导致锂离子只能平行在石墨层之间运动,传输路径长,降低了锂离子电池的倍率性。除此之外,石墨电极电位低,高倍率快充下石墨电极极化大,电位容易降到0V

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图表 27:石墨嵌锂的过程

以下产生析锂,从而缩短了电池的使用寿命。解决方案之一是石墨改性,改用表面包覆、混合无定型碳,其内部为高度无序的碳层结构,可以实现锂离子的快速嵌入;另一种解决方案是采用理论容量高的硅负极,嵌锂电位高,析锂概率小,能够适应更大的电流。

图表 28:石墨和硅基负极材料的理论比容量

资料来源:《锂离子电池用石墨负极材料改性研究进展》,东方财富证券研究所 资料来源:广汽研究院,东方财富证券研究所

800V平台电池串联数量增多,电芯一致性要求提高。800V平台电池串联数量较多,一旦电池间存在差异性,电池使用寿命将受到影响,因此对电芯的生产工艺及产品的一致性要求极高。

液冷板和膨胀阀升级迭代成为800V方案下电池热管理的重点。动力电池热管理系统的功能包括:在电池温度较高时有效散热,防止产生热失控;在电池温度较低时预热,提升电池温度;减小电池组内的温度差异,抑制局部热区的形成,防止高温位置处电池过快衰减。800V高压方案下,电池在快速充放电时会产生大量的热量,要通过热管理系统将热量散发。热管理系统可分为自然冷却、风冷、液冷、直冷四种。液冷方案采用冷却液对流换热,液冷板上均匀分布的导流槽和电芯间接接触,更靠近热源、换热效率高、能耗低,且更能保证电池单体温度的一致性。对于普通电动车来说,液冷板通常设计在动力电池底部。800V高压方案下,水冷板用量面积增加,放置立式液冷版结构至于电芯组之间,甚至在电池顶部也增加液冷板。同时,电子膨胀阀需要更大口径,并保证高精确度,以此来提升流量流速控制范围。

图表 29:麒麟电池CTP3.0电池水冷板设计示意图

资料来源:宁德时代官网,东方财富证券研究所

3.2.2. 电机:绕组和冷却方式改变,空心化趋势明显

扁线电机取代圆线电机提升效率,同时缓解轴承腐蚀。轴承电腐蚀是指当轴电压较高,或电机起动瞬间油膜未稳定形成时,轴电压将使润滑油膜放电击穿形成回路产生轴电流。轴电流局部放电产生高温,破坏轴承表面平整度。轴承电腐蚀后会影响轴承正常运行,产生噪声、振动,最终使得轴承完全失效。

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800V架构下,电压震荡幅度增大,轴承电腐蚀风险更大。主要的解决方案是用扁线电机取代圆线电机。和圆线电机相比,扁线电机效率高、功率密度高、散热能力强、NVH表现更好、轻量化,同时可以缓解轴承腐蚀问题。根据财联社,2021年销量前15个新能源车型的扁线电机渗透率已达27%。同时,扁线电机绕组末端需要焊接,端部存在裸铜。为了规避放电,800V电机一般通过涂敷,利用环氧粉末来增强端部绝缘。

图表 30:圆线电机和扁线电机的散热情况对比

图表 31:圆线电机和扁线电机的效率情况对比

资料来源:马瑞利2022中国汽车电驱动及关键技术-云论坛PPT,东方财富证券研究所

资料来源:驱动视界,汽车测试网,东方财富证券研究所

油冷替代水冷,提升散热效率和绝缘性能。常用的电机散热系统包括风冷、液冷和蒸发冷却。风冷主要应用于在小功率电机。蒸发冷却则主要应用于兆瓦级大容量发电机组的散热系统。液冷散热系统具有较高的散热功率,适用于电机发热量大、热流密度高的散热场合,分为水冷和油冷。相对于水冷电机,油冷电机冷却效率高、轻量化、散热性能好、绝缘性能好,可以直接接触电机内部组件。相同工况下,油冷电机的内部各温度比水冷电机的内部温度要低约15%,便于电机散热。2022年1-7月,油冷电机渗透率达到38%。

图表 32:水冷和油冷的升温情况

图表 33:油冷电机渗透率

38%62%油冷电机其他

资料来源:电驱羊皮卷,东方财富证券研究所

资料来源:NE时代,东方财富证券研究所

电机轴空心化,散热性能好,并且达到电机轻量化。以前的电机轴多为实心,但由于电机轴的使用过程中应力往往集中在轴的表面,芯部所受应力较小,根据材料力学的抗弯和抗扭特性,电机轴内部适当掏空,外部仅需增加很小的外径,空心轴即可满足和实心轴同样的性能和功用,但重量却能较大幅度降低。同时由于电机轴空心化,冷却油得以进入电机轴内部,增大散热面积,提高散热效率。因此,在800V高压方案下,电机轴空心化优势更大。当前空心电机轴的生产方式主要有实心轴掏空、焊接、一体成型三种方式,其中焊接式和一体成型式在生产中应用较多。

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图表 34:空心电机轴剖面图

资料来源:视觉驱动,东方财富证券研究所

3.2.3.

逆变器、OBC、DC/DC:未来有望升级为SiC功率器件

相较IGBT而言,SiC器件具有耐高压、耐高温、高频的特点,可以满足800V高压快充方案的需求,提升整个系统的效率。SiC 还具有体积小、功率密度大等优势,可以助力电动汽车减小模块体积重量、提升续航能力。主驱逆变器、车载充电器OBC、和DC/DC是SiC功率器件在新能源汽车中应用的重要场景。但是,IGBT的适用电压也可以达到750V,因此SiC器件在短期内不是新能源汽车的刚需。

图表 35:SiC器件在新能源汽车的主要应用场景

主要组件

电驱动系统

概述

SiC器件主要应用于新能源汽车电机驱动系统中的电机控制器,可减小电力电子系统体积、提高功率密度等

车载充电系统(OBC)

电源转换系统(车载DC/DC)

非车载充电桩

应用/优势特点

特斯拉Model 3车型:率先采用24个SiC MOSFET

比亚迪汉EV车型:电机控制器使用其自主研发制造的SiC MOSFET控制模块

SiC器件使得OBC的能量损耗减少,热管理改善;

OBC采用SiC器件,与硅器件相比,其体积可减少60%,BOM成本将降低15%,在400V系统相同充电速度下,SiC充电量翻倍,全球已有超20家汽车厂商在车载充电系统中使用碳化硅功率器件

车载蓄电池充电机可将来自电池子系统的DC电源转换为主驱动电机的AC电源

车载DC/DC变换器可将动力电池输出的高压直流电转换为低压直流电

非车载直流快速充电机可将输入的外部AC电源转换为电动车需要的DC电源

采用SiC器件,设备温度积累减少,加之材料本身高导热率、耐高温的特点,散热设备可以简化,从而减小变压器体积

SiC的高开关速度保证了快速充电器的充电速度

资料来源:中国汽车工业信息网,东方财富证券研究所

SiC模块有望代替IGBT模块,主驱逆变器效率提升。主驱逆变器将电池中的直流电转换为交流电输送至电机,是SiC功率器件用量最大、价值最高的部分。目前市场主流的400V高压平台采用传统的硅基IGBT作为核心,耐压等级区间在750V以下,无法匹配800V的需要。解决方案是将IGBT模块的电压升

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级到750V以上或者采用SiC模块。

图表 36:SiC和硅基IGBT逆变器效率对比

资料来源:汽车电子设计,东方财富证券研究所

图表 37:SiC 和硅基 IGBT器件耐压程度对比

资料来源:电子发烧友,东方财富证券研究所

SiC将借助耐高压、耐高温、开关损耗低等优势在车载电源的DC/DC转换器和OBC领域广泛应用。SiC功率器件替代硅器件,可以降低功率损耗并且实现散热部件的小型化,从而减小DC/DC转换器的体积。相较于Si,SiC器件在OBC的应用中可以提升开关频率、减小体积和重量、增加效率、降低热量和能量以及降低成本。在OBC的供应商中,得润电子采用第三代半导体技术碳化硅高频解决方案并批量生产,成为保时捷Taycan碳化硅OBC的独家供应商。

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图表 38:OBC系统层面Si和SiC器件成本对比

图表 39:OBC中Si和SiC功率器件指标对比

系统优势

6.6kW双向

Si

1

>2kW/L

94.5%

SiC

98%

<5$

<3kW/L

97%

$22/year

$26

Si

1

~2kW/L

95%

22kW双向

SiC

82%

>30$

~3kW/L

97%

$32/year

$38

器件成本节约

功率密度

系统效率(运行节约)

由SiC推动的CO2减排节约

资料来源:Wolfspeed官网,东方财富证券研究所

由SiC推动的净生命周期节约

— ~$355 — ~$550

资料来源:Wolfspeed官网,东方财富证券研究所

3.2.4.

连接器:低压升级到高压,绝缘性能提升

连接器从低压走向高压,提升绝缘性能。传统燃油车的连接器以低压连接器为主,工作电压通常为14V。高压连接器通过和线缆同时作用,将电池包的能量通过不同的电器回路,输送到整车系统中各部件。800V高压平台的使用为高压连接器带来巨大的增长空间。相较于传统低压汽车连接器,高压连接器能承受更高的电压、具有更大的载流能力和电磁屏蔽等性能,在安全性、可靠性、绝缘、防护要求等方面都有所提升。

图表 40:高压连接器在新能源汽车的应用

资料来源:电车资源,东方财富证券研究所

3.2.5.

高压直流继电器 & 接触器:陶瓷密封,提升绝缘性

高压直流继电器和接触器是新能源汽车的刚需。高压继电器是一种电控制器件,用低压远程控制高压电路开关,控制不安全的高电压。接触器是利用线圈流过电流产生磁场,使触头闭合,以达到控制负载的电器。两者都在电路中

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起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。区别是承受的载荷不同,接触器电流容量大,用在主回路上,继电器电流容量小,用于控制回路。

图表 41:高压直流继电器在新能源汽车的应用

资料来源:巴斯巴集团产品画册,东方财富证券研究所

800V高压方案促使高压直流继电器和接触器技术升级。800V高压架构电压电流更高,通断电弧更严重,需要高压直流继电器和接触器提升其载流能力、抗冲击能力、耐压能力、散热能力以及灭弧能力,产品需要在触点材料、灭弧技术等多个方面改进。

高压直流继电器改变密封技术和触点材料,提高绝缘性和密封性。高压直流继电器减少采用树脂或塑料封装,主要采用陶瓷钎焊技术,具有结构强度高、绝缘性好、密封性好等优点;在灭弧气体的选择上,减少氮气的使用,加大氢气的使用;在触点材料的选择上,对抗氧化能力要求更高,并且与陶瓷钎焊技术兼容性更好。

接触器采用陶瓷密封和真空设计,提升耐压载流能力。按材料来分,高压直流接触器可分为陶瓷真空、陶瓷充气、环氧充气。和之前的玻璃密封、环氧树脂密封或非密封的直流接触器相比,陶瓷真空接触器的耐压载流能力、安全性和稳定性较好,更适合800V高压场景。

图表 42:国立股份高压陶瓷密封直流接触器GL20产品性能

国力股份高压直流接触器GL20

负载电流

负载电压

极限分断电流

20A

800VDC Type

600A 320VDC 1次(op)

通断:50ops(50A/750VDC 串联)

切断:50ops(-20A/400VDC 串联)

20A

800VDC Type

600A 320VDC 1次(op)

通断:50ops(50A/750VDC 串联)

切断:50ops(-20A/400VDC 串联)

电耐久性

介质耐压强度(触点与线圈引出端之间和触点之间)

机械耐久性

线圈额定电压

线圈功率

2200VAC,(50/60 Hz 1min)

3×1012V

Approx. 4.5W

5ops

24V

Approx. 4.9W

资料来源:国立股份官网,东方财富证券研究所

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3.2.6.

薄膜电容:替代电解电容,耐高压能力提升

薄膜电容替代电解电容,成为新能源汽车直流支撑电容的首选。薄膜电容器是以金属箔为电极、以塑料薄膜为介质的电容器,其主要作用是对输出的电压进行平滑、滤波并吸收高幅值脉冲电流。薄膜电容的主要优点包括无极性、绝缘阻抗高、频率响应宽广、介质损失小,在高压平台等领域对传统的电容器实现替代升级。和电解电容相比,薄膜电容在寿命、承受过压能力等方面都有明显的优势。

图表 43:薄膜电容和电解电容的区别

有无极性

寿命

温度特性

薄膜电容

无,安装不用区分正负极

长,稳定性好

对温度不敏感

一般在短时间内可承受高于1.5倍额定电压的过电压

电解电容

大多数有极性,使用时要严格区分正负极

对温度敏感,无环境温度过高还是过低,都会导致容量的下降,甚至损坏

20% 承受的过压能力

资料来源:电容知识大全,东方财富证券研究所

图表 44:薄膜电容是适合车载、产业领域的电容器

资料来源:TDK官网,东方财富证券研究所

高压架构下,薄膜电容的需求量和性能提升。薄膜电容在新能源汽车的主要应用场景为逆变器、xEV充电电路、DC/DC转换器、AC/DC 转换器等。800V高压平台导致薄膜电容的单车用量增加,配备高压快充的高端电动车一般需配套2~4个薄膜电容,因此未来薄膜电容的需求高于新能源车行业增速。除此之外,800V平台将提升薄膜电容的使用温度、使用电压,可靠性、稳定性要求也进一步提升。

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3.2.7. 熔断器:激励熔断器渗透率有望提高,保护电路安全

激励熔断器取代传统熔断器,保护电路安全。当电流超过规定值时,熔断器以本身产生的热量使熔体熔断,断开电路,保护电流。根据应用场景不同,熔断器可以分为电子熔断器、电力熔断器、激励熔断器和智能熔断器。高压平台提高了电路保护的要求,传统电力熔断器无法根据保护要求调整,而新型的激励熔断器体积小、功耗低、载流能力强、抗大电流冲击、动作快速、保护时机可控,可以根据车辆的工况需要,主动切断高压回路,使系统供电迅速断开,保护系统以及人身安全。因此未来,800V高压平台将有望催生熔断器渗透率大幅提升,带动熔断器车载价值量增长

图表 45:熔断器的类型

分类

电子熔断器

产品特性

适用于低电压、小功率以及电子控制等电路 等领域

传统发电、输配电、冶金、 采矿、电电力熔断器 适用高电压和大功率电路

化工、通信、新能源风光发电及储能、新能源 汽车、轨道交通、船舶等工业领域

激励熔断器

应用领域

电子产品 、家用电器、车用低压电路主动切断高压回路,使系统供电迅速断开,使高压端隔离

新能源车

资料来源:中熔电气招股说明书,东方财富证券研究所

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4.技术升级带来价值增量,增量环节潜力广阔

4.1.单车价值量显著提升,供应链厂商积极参与

系统性技术升级提高了单车价值量,产业链玩家积极布局。800V高压平台的核心变化体现在其高功率和高电压对电池、电机和功率器件等提出了更高的性能要求和安全要求。为了适配800V平台,核心器件需要重新配件,推动单车价值量提升。

图表 46:核心器件的主要供应商

器件

电池(热管理)

电机

OBC和DC/DC

750VIGBT器件和SiC功率器件

高压连接器

高压继电器和接触器

薄膜电容

熔断器

主要供应链厂商

国内

银轮股份、三花智控、盾安环境、美的威灵、科创新源

时代电气、方正电机、郑煤机、宁波双林

铁城科技、英威腾、欣锐科技、麦格米特、杭州富特

时代电气、斯达半导体、泰科天润、基本半导体、华润微、新洁能、三安光电

永贵电器、徕木股份、中航光电、瑞可达、得润电子、航天电器、电连技术

宏发股份,国力股份

法拉电子,江海股份,铜峰电子

中熔电气、好利科技、上海电气陶瓷厂

国外

不二工机

博格华纳、法雷奥、 纬湃科技、联合汽车电子

联合汽车电子

英飞凌、意法半导体

泰科、安费诺

松下、电装、泰科

松下、尼吉康

力特、伊顿、美尔森

资料来源:各公司官网,东方财富证券研究所

4.2.高增量环节竞争激烈,市场增长空间广阔

4.2.1.

动力电池热管理:电子膨胀阀市场集中,液冷板市场格局尚在形成

800V高压方案下,电子膨胀阀和水冷板都需要升级。从市场参与者来看,动力电池水冷板产品的供应商主要有银轮股份、三花智控、银邦股份、科创新源等,阀类产品的相关龙头企业有三花智控、盾安环境、不二工机等。

图表 47:新能源汽车热管理行业竞争者

资料来源:公司官网,东方财富证券研究所

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电子膨胀阀市场潜力大,技术难度大。从整体的市场空间来看,根据QYResearch调查显示,2020年电子膨胀阀的全球收入为43.6亿元,预计到2027年底会增长到156.3亿元,复合年增长率20.25%,市场潜力巨大。从技术难度上来看,车用电子膨胀阀的技术难点在于稳定性、精度要求高,同时阀件工艺存在技术门槛。800V的电子膨胀阀需要更大口径,并保持高精度来提升流量流速控制范围。

图表 48:全球电子膨胀阀市场规模(亿元)

资料来源:QYResearch,东方财富证券研究所

图表 49:车用电子膨胀阀技术难点

技术难点 解释

车用电子膨胀阀需安装在高速行驶、震动等相对动态场景,要求运稳定性高 行稳定、耐震动、轻量化、宽温度范围适用、高可靠性和安全性,且空间紧凑,要求设计体积更小、安装方便可靠

精度要求高

车用的热管理系统比目前家用或商用空调系统更为复杂,特别是在电池的热管理上对电子膨胀阀有更高的精度要求

一般来说,一只阀件由几十个精密细小的零部件构成,需30余个工序制作,且在制造中需满足公差极限和测试要求,工艺要求高

工艺要求高

资料来源:华经情报网,东方财富证券研究所

液冷板行业竞争格局尚在形成中。我国新能源汽车用液冷板市场规模从2017年的8.59亿元增长至2021年的28.92亿元,2017-2021年CAGR为35.44%,增长速度较快。行业竞争者里,综合性热管理零部件及系统厂商有银轮股份、三花智控等,专门从事液冷板生产和销售的企业有科创新源、纳百川等。根据华经产业研究院,2020年中国冷却板市占率前三名为三花智控、纳百川和银轮股份,其中银轮股份市占率超过30%,纳百川市占率超过25%,行业竞争格局还在形成中。

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2017

图表 50:新能源汽车用液冷板市场规模(亿元)

资料来源:华经产业研究院,东方财富证券研究所

4.2.2.

电机:扁线和空心电机轴供应商受益

800V电机市场增长潜力巨大,渗透率有望提升。目前的电机电压以400V为主。根据NE时代,2022年800V电机渗透率预计达到4%,2027年800V电机电压渗透率快速提升,有望达到44%。

图表 51:800V电机渗透率

100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2022年2023年2024年低压资料来源:NE时代,东方财富证券研究所

2025年800V2026年2027年400V

800V方案下,电机的核心变化之一是扁线绕组,扁线电机渗透率增速快,竞争格局好。根据财联社,2021年销量前15个新能源车型的扁线电机渗透率达27%。2022年,扁线电机的渗透率达到47%,未来的渗透率有望持续增长。目前,稳定提供扁线绕组、有稳定出货量的企业仅有25家,其中的主要供应商有金杯电工、精达股份、长城科技、金田股份等。

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图表 52:电机扁线的主要供应商及生产情况

公司名称 2021年扁线产销情况

扁线产品销售突破一精达股份 万吨。其中新能源扁线产品6000吨

长城科技

扁线产量4532吨,销量4255吨

新能源汽车专用扁线金杯电工 电磁线已有5个项目实现量产

从事新能源电磁扁线金田铜业

产品已进入新能源车供应体系并进入量产阶段

扩产情况

“新能源产业及汽车电机用扁平电磁线项目”仍在持续建设中,预计 2022 年内完工,届时可新增年产4.5 万吨新能源扁平电磁线的生产能力

正在积极推动年产4.5万吨的新能源汽车电机用扁平电磁线项目的落地建设

新能源汽车电机专用扁电磁线扩产建设一期产能7000吨/年已投产,二期一开始建设

800V高压平台产品情况

下游客户

比亚迪、联合—

电子、方正电机、博格华纳等

中国中车、博世、法雷奥等

蔚来、理想、长城等

已开发多款800V及以上高压平台用户电磁线,并在多家客户和多个项目中应用

正在研发800V相关产品

2022年将扁线产能增至2万吨

比亚迪、蔚来等

资料来源:公司年报,东方财富证券研究所

扁线技术门槛高,供应商较少。扁线生产工艺和技术难度较高,生产良率低,成本高,同时,客户较为分散,产品规格小且多批量,认证周期长,因此,短时间内,圆线电机依旧是向扁线电机过渡的方案。我国电磁线生产企业较多,大多以生产原线为主,具备扁线生产能力的厂商较少。

图表 53:长城科技漆包铜扁线

产品型号

QZB-x/155

产品名称

155级聚酯漆包铜扁线

热级

155.00

规格(mm)

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²宽厚比小于8

国家标准

GB/T 7095.3

IEC标准

IEC

60317-16

IEC

60317-28

IEC

60317-29

IEC

60317-58

IEC

60317-30

IEC

60317-47

IEC

60317-29

IEC

60317-58

QZYB-x/180 180级聚酯亚胺漆包铜扁线

200级聚酰胺酰亚胺复合聚酯亚胺漆包铜扁线

220级聚酰胺酰亚胺漆包铜扁线

180.00 GB/T 7095.4

Q(ZY/XY)B-x/200 200.00 GB/T 7095.6

QXYB-x/220 220.00 —

QYB-x/220

QY(F)B-x/240

220级聚酰亚胺漆包铜扁线

240级芳族聚酰亚胺漆包铜扁线

200级耐电晕聚酰胺酰亚胺复合聚酯亚胺漆包铜扁线

220级耐电晕聚酰胺酰亚胺复合聚酯亚胺漆包铜扁线

220级耐电晕聚酰胺酰亚胺漆包铜扁线

220.00

240.00

GB/T 7095.5

GB/T

7095.6、GB/T

21707

GB/T 21707

GB/T 21707

Q(ZY/XY)B-x/200BP 220.00

Q(ZY/XY)B-x/220BP

QXYB-x/220BP

220.00

220.00

资料来源:长城科技官网,东方财富证券研究所

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[Table_yemei]

汽车行业专题研究

2017

800V方案下,电机的另一个核心变化是电机轴的空心化,电机轴行业竞争格局较为分散。目前电机轴的生产多为电机/电驱厂商自制或者第三方零部件厂商生产,后者趋势越发明显。第三方竞争格局较为分散,以非上市公司居多,如浙江飞达利恩、重庆龙文、重庆创精等。上市公司层面,生产电机轴的厂商多具备齿轴等传动件的丰富生产经验,如精锻科技、蓝黛科技、铁流股份等公司。

图表 54:国内电机轴厂商产能情况

公司

精锻科技

蓝黛科技

铁流股份

项目开始时间

2022年

2022年

2021年

项目名称

新能源汽车电驱传动部件产业化项目

新能源汽车高精密传动齿轮及电机轴制造项目

年产60万套电机轴等新能源汽车核心零件项目

电机轴规划产能情况

50万件

200万件

60万套

资料来源:各公司官网,东方财富证券研究所

4.2.3. SiC功率器件:行业尚在形成,成长空间大

SiC行业参与者较多,竞争激烈。国内的SiC市场主要由英飞凌、恩智浦、三菱电机等国外厂商主导,国内厂商所占份额有限。而国内供应商大多只能从事产业链的单个或者部分环节。国内供应商可以分为三类:第一类是专注制造半导体的企业,如北方华创、士兰微、斯达半导、比亚迪半导体等;第二类是互联网科技公司,如华为、阿里巴巴等企业;第三类是以新能源汽车为代表的新能源厂商,比如蔚来、小鹏等。SiC产业链集聚了传统硅基巨头、汽车产业链巨头以及新玩家,并汇集了大量的资金投入,行业竞争激烈。

图表 55:全球SiC产业链

资料来源:各公司官网,东方财富证券研究所

目前国内的SiC器件产业化还处于初级阶段,成长空间较大。SiC比IGBT电流密度更高、能耗更低,但现阶段成本也相对较高,目前各类SiC的成本大

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汽车行业专题研究

2017

约是Si的3倍。另一方面,SiC器件的生产技术难度大,且器件良率低,技术壁垒高,因此,我们预计短期内SiC器件不会大规模量产。但随着核心国内外供应商纷纷加大对SiC衬底、器件产能的扩张以及高压平台对SiC的需求,我们预计SiC市场发展空间广阔。根据Yole的预测,汽车碳化硅器件市场将从2021年的6.85亿美元增长至2027年49.86亿美元,复合增速高达39.2%。

图表 56:汽车碳化硅器件市场(亿美元)

资料来源:Yole,东方财富证券研究所

4.2.4. 高压连接器:龙头厂商加速追赶,市场增速快

高压连接器海外厂商略有优势,国内龙头企业正加速追赶以缩小差距。新能源汽车高压连接器的供应商主要包括中航光电、瑞可达、得润电子、永贵电器、航天电器、电连技术等等,行业参与者数量较多,目前国内高压连接器龙头如中航光电、瑞可达等的高压连接器的产品性能已经快接近国际龙头的水平。

图表 57:国产高压连接器性能与国际巨头接近

产品型号

额定电压(V)

额定电流(A)

工作温度范围(℃)

EVH1

1000

中航光电

EVH4

1000

DLQ4

1000

REG

750

瑞可达

REB

1000

HVP800

1000

泰科

HVP1100

750

最大250 130~200 300 — — 200AMP@85℃ 300A@85℃

-40~125

IP67、-40~140

IP67、IP6K9K、IPXXB

-40~125

IP68、IPX8(单座)、IPXXB

-40~140

IP68、IP6K9K、IPXXB

-40~140

IP68、IP6K9K、IPXXB

-40~140 -40~125

防护等级 IP6K9K、IPXXB

IP67、IPXXD IP67、IP6K9K

资料来源:瑞可达招股说明书,各公司官网,东方财富证券研究所

高压架构有望促进高压连接器市场快速增长。随着新能源汽车渗透率持续提升以及高压架构的覆盖,汽车高压连接器单车价值量会持续走高,高压连接器市场会快速增长。根据中商产业研究院预测,2025年中国市场新能源汽车高压连接器的市场规模预计达249.2亿元,2021至2025年年均复合增长率预计为43.7%。

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27

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汽车行业专题研究

2017

图表 58:2021-2025年中国高压连接器市场规模预测

32E2023E市场规模(亿元)资料来源:中商产业研究院,东方财富证券研究所

100%80%60%40%20%0%2024E增速2025E

4.2.5. 高压直流继电器 & 接触器:市场集中,龙头抢占市场份额

高压直流继电器市场集中,竞争局面呈现一超多强。中国本土企业包括宏发股份、三友联众、宁波福特等,外资企业包括泰科、松下、海拉电子、GRUNER等。由于高压直流继电器市场进入门槛相对较高,且投资成本大,导致市场资源主要集中在少数龙头企业中,行业龙头近年来迅速扩张实现规模化生产,因此市场集中程度较高,整体呈现一超多强的竞争局面。根据长江商报,2021年,宏发股份继电器全球市占率超17%,已连续多年保持全球第一,市场规模达464亿元。随着未来800V高压充电技术逐步渗透,技术壁垒加厚,我们预计市场集中度有望进一步提高。

图表 59:高压直流继电器制造商

高压直流继电器制造商

中国本土品牌

外资或合资品牌

宏发股份,国力股份,三友继电器,双环集团,汇港中心,天波港联,苏继电气

欧姆龙,泰科电子,松下,富士通, GIGAVAC,电装,西艾爱

资料来源:头豹研究院,东方财富证券研究所

高压直流接触器市场集中程度高,国内供应商一家主导。由于技术壁垒高,高压直流接触器市场主要由国外供应商主导,比如泰科、松下、GIGAVAC等。根据立鼎产业研究院,宏发股份在国内厂商中占据龙头地位,2021年市场份额约40%。

图表 60:2021年全球高压直流接触器市场 图表 61:2021年国内高压直流接触器市场

4%8%28%36%松下宏发电装12%24%其他21%19%8%40%宏发比亚迪松下上海西艾国力其他

资料来源:立鼎产业研究中心,东方财富证券研究所

资料来源:立鼎产业研究中心,东方财富证券研究所

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28

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汽车行业专题研究

2017

陶瓷高压直流接触器的技术壁垒高,行业进入门槛高。通用工序中包括原材料及零件、进料检查和电真空表面处理。其中,电真空表面处理的过程中需要把控镀层结合力、镀层厚度均匀性等指标,陶瓷金属化工艺,国内能够完全掌握的供应商较少。陶瓷高压密封直流接触器工艺难度更高,需要完成部件和接触点的焊接并进行多次检漏,直至确保完全密封。

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29

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汽车行业专题研究

2017

5投资建议

5.1. 投资建议

看好800V高压快充产业新方向,建议布局产业链相关机会。在快充方案里,800V方案在成本、效率、性能、技术难度等方面都有优势,产业链厂商和整车厂商纷纷布局。建议关注800V快充方案相关细分产业链投资机会,重点关注:

热管理:银轮股份(电池水冷板领域)、盾安环境(电子膨胀阀领域)。

电机:金杯电工,精达股份(扁线)。

精锻科技、蓝黛科技、铁流股份(空心电机轴领域)。

小三电(OBC、DC/DC转换器、PDU):得润电子。

高压连接器(电子组覆盖):瑞可达、永贵电器、徕木股份。

电气部件(电子组覆盖):宏发股份(高压直流继电器和接触器领域)、法拉电子(薄膜电容领域)、中熔电气(熔断器领域)。

5.2. 盈利预测

图表 62:行业相关重点公司

代码 简称

总市值

(亿元)

97.67

133

147.1

59.74

59.54

376.51

379.8

113.68

2021

0.28

0.442

1.23

0.36

-0.9801

1.4267

3.6916

1.2142

EPS(元/股)

2022E

0.57

0.8676

2.41

0.53

0.1723

1.2771

4.6061

2.3738

2023E

0.73

0.7603

3.72

0.69

0.6656

1.6353

6.1227

4.0668

2021

44.86

31

113.24

35.23

-14.91

52.32

62.95

125.28

PE(倍)

2022E

22.87

16.5

60.17

21.88

57.17

27.86

36.65

72.26

2023E

17.79

18.99

38.94

16.81

14.8

21.76

27.57

42.18

股价

(元)

13.38

15.3

136.29

12.4

9.85

36.11

168.8

171.52

评级

已评级

未评级

增持

增持

未评级

未评级

未评级

未评级

银轮股份

盾安环境

瑞可达

精锻科技

得润电子

宏发股份

法拉电子

中熔电器

资料来源:Choice,东方财富证券研究所(总市值和股价为2022年10月15日数据,未评级数据来自choice一致预期)

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汽车行业专题研究

2017

6风险提示

大功率充电桩等基础设施建设不及预期:大功率充电桩的覆盖程度取决于政府对充电基础设施的投资力度,覆盖率低会降低高压平台的推广程度。

关键技术发展速度不及预期:800V高压架构融合了多条产业链的技术,如果未来部分技术突破实现速度较慢,会影响800V平台的推广。

原材料的成本下降不及预期:SiC功率器件的制造很大程度上取决于上游衬底的成本,如果SiC成本下降速度慢,SiC渗透率提高速度慢,则会影响800V核心零部件的供应。

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31

[Table_yemei]

汽车行业专题研究

2017

东方财富证券股份有限公司(以下简称“本公司”)具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格

分析师申明:

作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响,特此声明。

投资建议的评级标准:

报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级(另有说明的除外)。评级标准为报告发布日后3到12个月内的相对市场表现,也即:以报告发布日后的3到12个月内的公司股价(或行业指数)相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中:A股市场以沪深300指数为基准;新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为基准;香港市场以恒生指数为基准;美国市场以标普500指数为基准。

股票评级

买入:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅15%以上;

增持:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于5%~15%之间;

中性:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-5%~5%之间;

减持:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-15%~-5%之间;

卖出:相对同期相关证券市场代表性指数跌幅15%以上。

行业评级

强于大市:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅10%以上;

中性:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%~10%之间;

弱于大市:相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上。

免责声明:

本研究报告由东方财富证券股份有限公司制作及在中华人民共和国(香港和澳门特别行政区、台湾省除外)发布。

本研究报告仅供本公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。

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本报告中提及的投资价格和价值以及这些投资带来的收入可能会波动。过去的表现并不代表未来的表现,未来的回报也无法保证,投资者可能会损失本金。外汇汇率波动有可能对某些投资的价值或价格或来自这一投资的收入产生不良影响。

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如需引用、刊发或转载本报告,需注明出处为东方财富证券研究所,且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。

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32

2024年2月20日发(作者:宜方仪)

[

[Table_Title]

汽车行业专题研究

行业研究800V快充成趋势,电气系统迎增量

/

汽车

/

2022 年 10 月 20 日

证券研究报【投资要点】

◆ 800V有望成为中高端车型的主流方案。在快充方案中,高压充电以其低成本、轻量化、EMC干扰低等优点,成为现阶段快充的主流路线。相比现阶段的400V平台,800V高压充电方案的充电时间几乎缩短到一半。但由于适配800V的高压充电桩并未全面推行以及成本和技术

等因素,目前的800V架构仍需兼容400V充电方案。

◆ 充电桩供不应求、国家政策扶持、关键技术和材料的突破共同推动800V方案加速落地。充电桩的增长速度和交流慢充的充电速度无法跟上新能源汽车的增长速度,800V方案有望解决充电焦虑;国家推出很多建设充电基础设施的政策性文件和Chaoji充电标准,加快促进桩端适配800V平台;SiC成本的下降提高了SiC器件在新能源汽车中的渗透率,比亚迪和宁德时代分别推出刀片电池和麒麟电池,800V方案的关键材料和技术实现突破。

◆ 车桩端适配800V,高压器件性能和安全要求升级,单车价值量提升。800V高压平台的核心变化体现在其高功率和高电压对电池、电机和功率器件等提出了更高的性能要求和安全要求。从车载端来看,高压系统部件,包括电池、电机、电控、OBC、DC/DC、高压连接器等,均需重新选型,推动单车价值量提升。

【配置建议】

◆ 看好800V高压快充产业链新方向,建议布局产业链相关机会。重点关注:

热管理:银轮股份(电池水冷板领域),盾安环境(电子膨胀阀领域)。

电机:金杯电工,精达股份(扁线)。

精锻科技,蓝黛科技,铁流股份(空心电机轴领域)。

小三电(OBC、DC/DC转换器、PDU):得润电子。

高压连接器(电子组覆盖):瑞可达,永贵电器,徕木股份。

电气部件(电子组覆盖):宏发股份(高压直流继电器和接触器领域)

,法拉电子(薄膜电容领域),中熔电气(熔断器领域)。【风险提示】

◆ 大功率充电桩等基础设施建设不及预期;

◆ 关键技术发展速度不及预期;

◆ 原材料的成本下降不及预期。

挖掘价值

投资成长

强于大市(维持)

东方财富证券研究所

证券分析师:周旭辉

证书编号: S116

联系人:刘斌

电话:139****0692相对指数表现

7.70%-0.49%-8.67%-16.86%-25.04%10/2012/202/204/206/208/2010/20-33.23%汽车沪深300

相关研究

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2022.08.19

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2022.08.19

《轻量化大势所趋,一体化压铸蓄势待发》

2022.06.22

《汽车行业2021年报&2022年一季报解读:扰动调整释放风险,电动智能蓄势反弹》

2022.05.10

《广汽埃安混改落地,电动品牌孵化加速》

2022.04.14

[Table_yemei]

汽车行业专题研究

2017

正文目录

1.800V高压快充有望重塑新能源汽车补电格局 ................................................... 4

1.1.高压快充成为主流快充路线,800V或将成为主流方案 ............................... 4

1.2.短期过渡方案兼顾400V,长期全系800V有望成为主流 ............................. 6

2.多因素助力,800V高压系统未来已至 ............................................................... 9

2.1.充电桩供不应求放大充电焦虑 ........................................................................ 9

2.2.国家充电基础设施政策有望加速800V方案落地 ........................................ 10

2.3.关键器件和技术突破为800V高压平台推波助澜 ........................................ 11

3.车桩端适配800V,高压器件性能和安全要求升级 ......................................... 12

3.1.车端桩端同步适配800V高压........................................................................ 12

3.2.核心技术升级,800V高压平台助推产业发展 ............................................. 13

3.2.1.动力电池:高倍率系统、负极技术、电芯、热管理系统升级 .............. 13

3.2.2. 电机:绕组和冷却方式改变,空心化趋势明显 .................................... 14

3.2.3. 逆变器、OBC、DC/DC:未来有望升级为SiC功率器件 ........................ 16

3.2.4. 连接器:低压升级到高压,绝缘性能提升 ............................................ 18

3.2.5. 高压直流继电器 & 接触器:陶瓷密封,提升绝缘性 .......................... 18

3.2.6. 薄膜电容:替代电解电容,耐高压能力提升 ........................................ 20

3.2.7. 熔断器:激励熔断器渗透率有望提高,保护电路安全 ........................ 21

4.技术升级带来价值增量,增量环节潜力广阔 .................................................. 22

4.1.单车价值量显著提升,供应链厂商积极参与 .............................................. 22

4.2.高增量环节竞争激烈,市场增长空间广阔 .................................................. 22

4.2.1. 动力电池热管理:电子膨胀阀市场集中,液冷板市场格局尚在形成 22

4.2.2. 电机:扁线和空心电机轴供应商受益 .................................................... 24

4.2.3. SiC功率器件:行业尚在形成,成长空间大 ......................................... 26

4.2.4. 高压连接器:龙头厂商加速追赶,市场增速快 .................................... 27

4.2.5. 高压直流继电器 & 接触器:市场集中,龙头抢占市场份额 .............. 28

5投资建议............................................................................................................... 30

5.1. 投资建议 ....................................................................................................... 30

5.2. 盈利预测 ....................................................................................................... 30

6风险提示............................................................................................................... 31

图表目录

图表 1:快充的基本原理........................................................................................ 4

图表 2:800V高压平台........................................................................................... 4

图表 3:800V和400V的特点 ................................................................................ 4

图表 4:800V相对400V的核心变化..................................................................... 5

图表 5:车厂纷纷布局高压快充技术 .................................................................... 5

图表 6:车厂布局800V平台时间线 ...................................................................... 6

图表 7:400V平台向800V高压平台转变的过程中仍需兼容400V充电方案 ... 6

图表 8:800V电池组搭配DC/DC转换器............................................................... 7

图表 9:双400V电池组.......................................................................................... 7

图表 10:800V全系高压......................................................................................... 7

敬请阅读本报告正文后各项声明

2

[Table_yemei]

汽车行业专题研究

2017

图表 11:三类高压系统架构方案的优缺点 .......................................................... 8

图表 12:新能源汽车销量和渗透率 ...................................................................... 9

图表 13:国内新能源汽车、充电桩保有量及车桩比 .......................................... 9

图表 14:交流充电.................................................................................................. 9

图表 15:直流充电.................................................................................................. 9

图表 16:快充和慢充时间对比.............................................................................. 9

图表 17:中国充电基础设施相关政策 ................................................................ 10

图表 18:ChaoJi充电方案六大优势................................................................... 10

图表 19:ChaoJi充电方案与国际交流口一体化结合 ....................................... 10

图表 20:SiC功率器件市场空间预测(亿美元) ............................................. 11

图表 21:比亚迪刀片电池.................................................................................... 11

图表 22:宁德时代麒麟电池................................................................................ 11

图表 23:不同桩端高压系统的零部件,800V系统部件成熟度较高 ............... 12

图表 24:高压系统器件........................................................................................ 12

图表 25:800V平台车端产业链........................................................................... 13

图表 26:快充功率及时间.................................................................................... 13

图表 27:石墨嵌锂的过程.................................................................................... 14

图表 28:石墨和硅基负极材料的理论比容量 .................................................... 14

图表 29:麒麟电池CTP3.0电池水冷板设计示意图 .......................................... 14

图表 30:圆线电机和扁线电机的散热情况对比 ................................................ 15

图表 31:圆线电机和扁线电机的效率情况对比 ................................................ 15

图表 32:水冷和油冷的升温情况........................................................................ 15

图表 33:油冷电机渗透率.................................................................................... 15

图表 34:空心电机轴剖面图................................................................................ 16

图表 35:SiC器件在新能源汽车的主要应用场景 ............................................. 16

图表 36:SiC和硅基IGBT逆变器效率对比....................................................... 17

图表 37:SiC 和硅基 IGBT器件耐压程度对比................................................. 17

图表 38:OBC系统层面Si和SiC器件成本对比 ............................................... 18

图表 39:OBC中Si和SiC功率器件指标对比................................................... 18

图表 40:高压连接器在新能源汽车的应用 ........................................................ 18

图表 41:高压直流继电器在新能源汽车的应用 ................................................ 19

图表 42:国立股份高压陶瓷密封直流接触器GL20产品性能 .......................... 19

图表 43:薄膜电容和电解电容的区别 ................................................................ 20

图表 44:薄膜电容是适合车载、产业领域的电容器 ........................................ 20

图表 45:熔断器的类型........................................................................................ 21

图表 46:核心器件的主要供应商........................................................................ 22

图表 47:新能源汽车热管理行业竞争者 ............................................................ 22

图表 48:全球电子膨胀阀市场规模(亿元) .................................................... 23

图表 49:车用电子膨胀阀技术难点 .................................................................... 23

图表 50:新能源汽车用液冷板市场规模(亿元) ............................................ 24

图表 51:800V电机渗透率................................................................................... 24

图表 52:电机扁线的主要供应商及生产情况 .................................................... 25

图表 53:长城科技漆包铜扁线............................................................................ 25

图表 54:国内电机轴厂商产能情况 .................................................................... 26

图表 55:全球SiC产业链.................................................................................... 26

图表 56:汽车碳化硅器件市场(亿美元) ........................................................ 27

图表 57:国产高压连接器性能与国际巨头接近 ................................................ 27

图表 58:2021-2025年中国高压连接器市场规模预测 ..................................... 28

图表 59:高压直流继电器制造商........................................................................ 28

图表 60:2021年全球高压直流接触器市场 ....................................................... 28

图表 61:2021年国内高压直流接触器市场 ....................................................... 28

图表 62:行业相关重点公司................................................................................ 30

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汽车行业专题研究

2017

1.800V高压快充有望重塑新能源汽车补电格局

1.1.高压快充成为主流快充路线,800V或将成为主流方案

电动车的续航里程焦虑基本解决,充电困难成为当前的核心痛点。续航和充电是电动车消费者关注的核心问题。随着电池技术的不断进步,如今很多主流车企推出的电动车的续航里程多在500km上下,有的甚至高达700km,续航问题已经不再是消费者购买电动车的最大顾虑。而充电困难成为了电动车的主要问题。

电动车的充电时间长短取决于电池能量和充电功率。功率越大,充电时间越短。充电功率由电压和电流共同决定,因此,要想缩短充电时间,必须提高电流或者提高电压。

图表 1:快充的基本原理

资料来源:保时捷官网,特斯拉官网,东方财富证券研究所

图表 2:800V高压平台

相比高电流快充,高压快充有望成为电动车的主流快充路线。根据热力学2公式Q=IRt,电流的提升会导致电气系统发热加剧,热管理系统造成较大负担,同时能量转化效率低,能量损失严重。相较之下,高压充电以其低成本、轻量化、EMC干扰低、技术难度低等优点,成为现阶段快充主流路线。高电流快充方案的代表是特斯拉的大电流快充方案,V3超充桩最大输出电流接近520A,最高充电功率250kW。高压快充方案的代表是保时捷的800V方案,其充电峰值功率已达350kW。

图表 3:800V和400V的特点

资料来源:马瑞利2022中国汽车电驱动及关键技术-云论坛PPT,东方财富证券研究所

资料来源:BorgWarner《全球xEV驱动技术暨产业大会》PPT,东方财富证券研究所

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2017

800V高压快充有望成为中高端车型的主流方案。目前,国内热销车型的电压平台还普遍停留在400V-600V之间,比如特斯拉Model 3的电压平台为400V,搭配其自建超充桩可实现充电15min行驶279km,理论充电倍率约为1.85C;比亚迪汉EV的续航里程为550km,最大充电系统电压为569.6V,25分钟可将电量从30%充至80%。800V方案是相对于传统的400V-600V电压平台的提升,电压一般在750V以上。其核心变化在于电气系统的高功率和非电气系统的绝缘要求提升。800V高压平台可以提高车辆的牵引功率,使动力性能得到提升。其次,在同等电流下,车辆的充电功率、电机功率均有提升,意味着车辆的充电时间缩短。相较400V的系统,在电池电量一样的情况下,800V方案的充电时间几乎可以缩短一半。

图表 4:800V相对400V的核心变化

资料来源:东方财富证券研究所

车厂纷纷布局800V高压快充方案。为了满足快充需求,自2019年保时捷推出全球首次采用800V高电压电气架构的Taycan之后,800V高压快充方案受到越来越多车厂的青睐。800V将在短期内形成差异化竞争力。

图表 5:车厂纷纷布局高压快充技术

上市时间

2019年9月

品牌

保时捷

车型/平台

Taycan

特点

第一款采用800V平台的量产电动车,拥有完整的800V电池架构,可支持高达200kW的充电功率,可在30分钟内将电量从5%充至80%

配备了超高速充电系统,同时支持400V和800V充电桩。当使用350kW充电桩进行充电时,18分钟可以将电量充至80%

支持800V快充,充电功率最高187kW,10分钟即可补充近200km的续航里程,电量从30%充到80%仅需15分钟

在其配套的A480超级充电桩上,可实现6C的高倍率充电,电压达到769.6V,充电5分钟续航里程增加200km

支持800V/480kW快充,充电10分钟,续航401公里

采用全系750V高压平台,长续航版充电10分钟,就能增加200km的续航

搭载800V高压平台和480kW的超快充桩,电量从10%充至80%最快需要15分钟

配备800V电驱升压充电技术,续航1000km,5min可续航150km

全系800V高压架构,最快20分钟之内将电量从10%充至80%

搭载800V电压平台

搭载800V高压平台,双电机四驱

2021年2月 现代 IONIQ5

2021年4月 极狐 阿尔法 s

2021年8月

2022年8月

2022年8月

2022年9月

2022年

2023年

2023年

2023年

广汽埃安

长城

阿维塔

小鹏

比亚迪

路特斯

特斯拉

理想

AION V Plus

机甲龙

阿维塔11

G9

Ocean-X

Eletre

Cybertruck

W01

资料来源:汽车之家,太平洋汽车,各公司官网,东方财富证券研究所

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2017

图表 6:车厂布局800V平台时间线

资料来源:各公司官网,东方财富证券研究所

1.2.短期过渡方案兼顾400V,长期全系800V有望成为主流

由于充电时间短、长期成本低等优势,全系800V高压有望成为未来800V的主流架构。目前大功率快充的高压系统架构总共有两大类。第一大类是兼容400V的800V架构,包括800V电池组搭配DC/DC转换器和双400V电池组。第二大类是全系800V方案。但受限于适配800V平台的高压充电桩并未全面推行以及成本和技术等因素,目前仍需兼容400V充电方案,电驱升压和新增DC/DC转换器这两种方案将成为向全系800V高压过渡的中间方案。

图表 7:400V平台向800V高压平台转变的过程中仍需兼容400V充电方案

资料来源:NE时代,东方财富证券研究所

800V电池组搭配DC/DC转换器方案能量损失大,能量转换率低。DC/DC转换器将800V电压降压为400V,其余高压部件也适配400V电压平台。代表车型

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2017

是保时捷的Taycan。其主要优点是基本沿用现在架构,仅升级动力电池,车端改造费用低。主要缺点是电压经DC/DC转换后,能量损失较大,能量转换率低,并且额外增加一个DC/DC转换器,增加整车成本与重量。

图表 8:800V电池组搭配DC/DC转换器

资料来源:《Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment》,东方财富证券研究所

双400V电池组方案对电池管理系统的设计要求较高,并且充电速度慢。采用2个低压电池组,快充时,两个电池组可串联成800V平台;放电时,两个电池组并联成400V平台,以适应400V的高压部件。其优势是车端改动较小,电池仅需要升级BMS系统,改造费用低。缺点是电池串联增多,对电池管理系统设计要求高,同时充电速度慢。

图表 9:双400V电池组

资料来源:《Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment》,东方财富证券研究所

全系800V电压平台方案使得能量转换率提升,但改造成本高。电池包、电机以及充电接口均达到800V,OBC、空调压缩机、DC/DC 以及PTC均重新适配以满足800V高电压平台。代表车型是现代Ioniq5。其主要优势是能量转化率高,主要缺点是电池系统安全性要求提高,短期内零部件替换成本较高,但长期来看,能效提升会导致整车成本下降。

图表 10:800V全系高压

资料来源:《Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment》,东方财富证券研究所

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2017

图表 11:三类高压系统架构方案的优缺点

架构方案

纯800V电压平台+DC/DC转换器

优点

不需要电池包、电驱动、PTC、空调、车载充电机等零部件短时间内重新适配

800V电压经DC/DC转换器后,可降压为400V、电机电控、OBC、PTC、空调压缩机适配400V

不需要电池包、电驱动、PTC、空调、车载充电机等双400V电池零部件重新适配

串并联组合

充电时串联800V,放电时并联400V,电机、电控、OBC、DC/DC、PTC、空调压缩机适配400V

纯800V电压平台

缺点

能量损失大

额外增加一个DC/DC,增加整车重量

两个电池组可能有不同的阻抗和温度条件,从而导致充电状态不平衡,电池管理系统设计要求复杂

电池包、电机、电控、PTC、空调压缩机、车载充电机、OBC、DC/DC等零部件需要全部重新适配800V,电池系统安全性要求提高

提升整车的动力性能及续航里程

电机电控迭代升级,能量转化效率高

资料来源:中汽中心,东方财富证券研究所

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2017

2.多因素助力,800V高压系统未来已至

2.1.充电桩供不应求放大充电焦虑

充电桩供不应求加重充电焦虑,催生800V快充方案盛行。从需求端来看,新能源汽车渗透率快速上升放大了电动车消费者的充电焦虑;从供给端来看,一方面,充电桩的数量仍然无法完全满足国内所有新能源汽车的要求。虽然2016年至2021年,国内新能源汽车和充电桩保有量逐年增加,车桩比整体呈下降趋势,2021年下降到 3:1,但与国家能源局2030年底车桩比1: 1的目标相比仍有较大差距。同时,根据中国充电联盟和汽车之家,截至今年8月,中国2022年车桩增量比为2.3:1,如果不考虑公共交流桩、只看直流桩的情况,车桩增量比为8.1:1。

图表 12:新能源汽车销量和渗透率

图表 13:国内新能源汽车、充电桩保有量及车桩比

1000640020%37年2018年2019年2020年2021年新能源汽车销量(万辆)渗透率15%10%5%00%2016年2017年2018年2019年2020年2021年新能源汽车保有量(万辆)充电桩保有量(万台)车桩比 资料来源:智研咨询,东方财富证券研究所

050024

资料来源:艾媒咨询,前瞻产业研究院,乘联会,东方财富证券研究所

图表 14:交流充电

传统的充电方式,即交流慢充,充电速度慢,无法满足消费者的需要。交流慢充是交流电充电桩接口,将电网的交流电插入到电动汽车的慢充口,经过充电机把交流电转换为直流电,再输入到电动车电池里面的充电方式。其功率较小,一般的车型通常需要六至八个小时才能将电完全充满,无法满足快速用车和长途旅行的需要。而快充是大功率的直流充电,最快可以在半个小时内充电至80%。

图表 15:直流充电

资料来源:汽车之家,东方财富证券研究所

资料来源:汽车之家,东方财富证券研究所

图表 16:快充和慢充时间对比

车型

极狐阿尔法s

阿维塔11

快充时间(小时)

0.5

0.3

慢充时间(小时)

11.5

10.5

资料来源:汽车之家,东方财富证券研究所

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2017

2.2.国家充电基础设施政策有望加速800V方案落地

国家充电基础设施相关政策有望加速800V方案落地。《2020年政府工作报告》将电动车充电基础设施纳入“新基建”,充电基础设施成为七大产业之一。之后,国务院、交通部等部门发布多项充电基础设施相关的政策文件,加强建设充电基础设施,提升充换电服务。

图表 17:中国充电基础设施相关政策

时间 文件 相关内容

将充电基础设施纳入“新基建”,成为七大产业之一

到2035年,纯电动汽车成为新销售车辆的主流。推动充换电、加氢等基础设施科学布局、加快建设,对作为公共设施的充电桩建设给予财政支持

2020年5月 《2020年政府工作报告》

2020年10月

《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》

《国务院关于加快建立健全绿色低碳2021年2月

循环发展经济体系的指导意见》、《商务部办公厅印发商务领域促进汽车消费工作指引和部分地方经验做法通知》

2021年2月

2021年10月

《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》

《2030年前碳达峰行动方案》

《国家发展改革委等部门关于进一步2022年1月 提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》

提升交通基础设施绿色发展水平,加强新能源汽车充电换电、加氢等配套基础设施建设。

加快绿色交通基础设施建设。有序推进充电桩、配套电网、加注(气)站、加氢站等基础设施建设,提升城市公共交通基础设施水平

要科学编制充电基础设施“十四五”规划,促进充电设施规范有序发展

力争到2022年底前,全国除高寒高海拔以外区域的高速公路服务区能够提供基本充电服务;2023年底前,具备条件的普通国省干线公2022年8月

《加快推进公路沿线充电基础设施建设行动方案》

路服务区(站)能够提供基本充电服务;2025年底前,高速公路和普通国省干线公路服务区(站)充电基础设施进一步加密优化,农村公路沿线有效覆盖,基本形成“固定设施为主体,移动设施为补充,重要节点全覆盖,运行维护服务好,群众出行有保障”的公路沿线充电基础设施网络

加强充换电服务,支持依托其他城市建设。

资料来源:交通运输部,国务院,前瞻产业研究院,智研咨询,东方财富证券研究所

行业统一充电标准,加速向全系800V高压方案过渡。中国推出Chaoji充电标准,最大充电功率为900V,10分钟增加续航400公里,充电接口与国际交流口一体化结合,加速向全系800V方案过渡。

图表 18:ChaoJi充电方案六大优势

图表 19:ChaoJi充电方案与国际交流口一体化结合

资料来源:汽车测试网,东方财富证券研究所

资料来源:盖世汽车,东方财富证券研究所

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2017

2.3.关键器件和技术突破为800V高压平台推波助澜

SiC器件是800V平台应用的重要器件,当前成本呈现下降趋势,渗透率有望迅速提升。SiC器件由于其耐高压、低损耗和高频这三大优势很好满足800V平台的要求。SiC功率器件的产业链包括上游衬底、中游外延、下游器件制造、模块封装和应用。其中,SiC衬底,作为其原材料的主要成本,价格有所下降,推动SiC器件成本降低,因此,SiC器件有望在未来新能源汽车领域的应用逐渐增多。根据Trendbank预测,到2025年,新能源汽车用SiC功率器件渗透率将达到45%。

图表 20:SiC功率器件市场空间预测(亿美元)

5222024工业和能源汽车2026

资料来源:Wolfspeed 2021投资者大会PPT,东方财富证券研究所

图表 21:比亚迪刀片电池

电池技术达到关键性突破,支持800V的系统要求。2020年3月,比亚迪推出刀片电池。相较传统磷酸铁锂电池,刀片电池仅改变电芯形状,在安全性、长寿命和长续航方面有着明显的优势。2022年6月宁德时代发布麒麟电池,体积利用率突破72%,能量密度可达255Wh/kg,轻松实现整车1000公里续航,支持5分钟快速热启动及10分钟快充。电池技术的关键性突破支持800V对动力电池的系统要求。

图表 22:宁德时代麒麟电池

资料来源:汽车动力总成,东方财富证券研究所

资料来源:宁德时代官网,东方财富证券研究所

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2017

3.车桩端适配800V,高压器件性能和安全要求升级

3.1.车端桩端同步适配800V高压

800V快充方案下,充电桩端多数部件完全相同,少数部件需要重新选型。800V的供应链为上游原材料、中游车端高压器件、下游整车厂,还有配套充电桩和动力电池回收作为后期配套服务设施。从充电桩端来看,高压系统的零部件的成熟度较高。充电枪、线、直流接触器和熔丝等需重新选型,但在市场上都有成熟的产品,其余零部件都无需改变。

图表 23:不同桩端高压系统的零部件,800V系统部件成熟度较高

部件

充电枪+线

直流接触器

直流熔丝

直流电表

充电模块

——功率器件

——磁元件

充电主控模块

计费控制单元

交流配电&线缆

交流防雷保护

DC500V系统

DC800V系统

×

×

DC950V系统

×

×

×

√:器件完全相同 ×:产业链已成熟,器件仅需重新选型

资料来源:华为数字能源产品线产业暨技术论坛PPT,东方财富证券研究所

800V快充方案下,由于电压提升,车载端主要电气部件都需要重新选型。电动车的核心零部件分为大三电(电池、电机、电控)、小三电(OBC、PDU、DC/DC转换器)和电动压缩机。高压系统器件主要由动力电池、电机、高压配电盒、OBC、DC/DC转换器、逆变器、PTC、空调压缩机组成构成,主要零部件都需要重新选型。

图表 24:高压系统器件

资料来源:驭势资本,东方财富证券研究所

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2017

图表 25:800V平台车端产业链

资料来源:艾瑞咨询,东方财富证券研究所

3.2.核心技术升级,800V高压平台助推产业发展

3.2.1.动力电池:高倍率系统、负极技术、电芯、热管理系统升级

电池系统更换为高倍率快充系统,提升充电速度。现在普遍使用的400V电压平台可以达到100kW的充电功率,电池由30%SOC充至80%SOC大约需要30分钟,充电倍率为1C。而800V高压平台未来能达到300-500kW的充电功率,只需几分钟就能迅速补能。当采用800V电压平台后,充电倍率最大可达6C。

图表 26:快充功率及时间

电流(A)

电压(V)

最大充电功率(kW)

400

100

当前

250

800

200

15

400

200

15

未来

500

800

300-500

6-10 电量30%充至80%所需时间(min) 30

资料来源:NE时代,东方财富证券研究所

石墨改性或使用硅负极,实现快充性能的同时维持电池的使用寿命。动力电池快充性能的主要制约因素是负极领域。一方面,石墨材料的层状结构导致锂离子只能平行在石墨层之间运动,传输路径长,降低了锂离子电池的倍率性。除此之外,石墨电极电位低,高倍率快充下石墨电极极化大,电位容易降到0V

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图表 27:石墨嵌锂的过程

以下产生析锂,从而缩短了电池的使用寿命。解决方案之一是石墨改性,改用表面包覆、混合无定型碳,其内部为高度无序的碳层结构,可以实现锂离子的快速嵌入;另一种解决方案是采用理论容量高的硅负极,嵌锂电位高,析锂概率小,能够适应更大的电流。

图表 28:石墨和硅基负极材料的理论比容量

资料来源:《锂离子电池用石墨负极材料改性研究进展》,东方财富证券研究所 资料来源:广汽研究院,东方财富证券研究所

800V平台电池串联数量增多,电芯一致性要求提高。800V平台电池串联数量较多,一旦电池间存在差异性,电池使用寿命将受到影响,因此对电芯的生产工艺及产品的一致性要求极高。

液冷板和膨胀阀升级迭代成为800V方案下电池热管理的重点。动力电池热管理系统的功能包括:在电池温度较高时有效散热,防止产生热失控;在电池温度较低时预热,提升电池温度;减小电池组内的温度差异,抑制局部热区的形成,防止高温位置处电池过快衰减。800V高压方案下,电池在快速充放电时会产生大量的热量,要通过热管理系统将热量散发。热管理系统可分为自然冷却、风冷、液冷、直冷四种。液冷方案采用冷却液对流换热,液冷板上均匀分布的导流槽和电芯间接接触,更靠近热源、换热效率高、能耗低,且更能保证电池单体温度的一致性。对于普通电动车来说,液冷板通常设计在动力电池底部。800V高压方案下,水冷板用量面积增加,放置立式液冷版结构至于电芯组之间,甚至在电池顶部也增加液冷板。同时,电子膨胀阀需要更大口径,并保证高精确度,以此来提升流量流速控制范围。

图表 29:麒麟电池CTP3.0电池水冷板设计示意图

资料来源:宁德时代官网,东方财富证券研究所

3.2.2. 电机:绕组和冷却方式改变,空心化趋势明显

扁线电机取代圆线电机提升效率,同时缓解轴承腐蚀。轴承电腐蚀是指当轴电压较高,或电机起动瞬间油膜未稳定形成时,轴电压将使润滑油膜放电击穿形成回路产生轴电流。轴电流局部放电产生高温,破坏轴承表面平整度。轴承电腐蚀后会影响轴承正常运行,产生噪声、振动,最终使得轴承完全失效。

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2017

800V架构下,电压震荡幅度增大,轴承电腐蚀风险更大。主要的解决方案是用扁线电机取代圆线电机。和圆线电机相比,扁线电机效率高、功率密度高、散热能力强、NVH表现更好、轻量化,同时可以缓解轴承腐蚀问题。根据财联社,2021年销量前15个新能源车型的扁线电机渗透率已达27%。同时,扁线电机绕组末端需要焊接,端部存在裸铜。为了规避放电,800V电机一般通过涂敷,利用环氧粉末来增强端部绝缘。

图表 30:圆线电机和扁线电机的散热情况对比

图表 31:圆线电机和扁线电机的效率情况对比

资料来源:马瑞利2022中国汽车电驱动及关键技术-云论坛PPT,东方财富证券研究所

资料来源:驱动视界,汽车测试网,东方财富证券研究所

油冷替代水冷,提升散热效率和绝缘性能。常用的电机散热系统包括风冷、液冷和蒸发冷却。风冷主要应用于在小功率电机。蒸发冷却则主要应用于兆瓦级大容量发电机组的散热系统。液冷散热系统具有较高的散热功率,适用于电机发热量大、热流密度高的散热场合,分为水冷和油冷。相对于水冷电机,油冷电机冷却效率高、轻量化、散热性能好、绝缘性能好,可以直接接触电机内部组件。相同工况下,油冷电机的内部各温度比水冷电机的内部温度要低约15%,便于电机散热。2022年1-7月,油冷电机渗透率达到38%。

图表 32:水冷和油冷的升温情况

图表 33:油冷电机渗透率

38%62%油冷电机其他

资料来源:电驱羊皮卷,东方财富证券研究所

资料来源:NE时代,东方财富证券研究所

电机轴空心化,散热性能好,并且达到电机轻量化。以前的电机轴多为实心,但由于电机轴的使用过程中应力往往集中在轴的表面,芯部所受应力较小,根据材料力学的抗弯和抗扭特性,电机轴内部适当掏空,外部仅需增加很小的外径,空心轴即可满足和实心轴同样的性能和功用,但重量却能较大幅度降低。同时由于电机轴空心化,冷却油得以进入电机轴内部,增大散热面积,提高散热效率。因此,在800V高压方案下,电机轴空心化优势更大。当前空心电机轴的生产方式主要有实心轴掏空、焊接、一体成型三种方式,其中焊接式和一体成型式在生产中应用较多。

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2017

图表 34:空心电机轴剖面图

资料来源:视觉驱动,东方财富证券研究所

3.2.3.

逆变器、OBC、DC/DC:未来有望升级为SiC功率器件

相较IGBT而言,SiC器件具有耐高压、耐高温、高频的特点,可以满足800V高压快充方案的需求,提升整个系统的效率。SiC 还具有体积小、功率密度大等优势,可以助力电动汽车减小模块体积重量、提升续航能力。主驱逆变器、车载充电器OBC、和DC/DC是SiC功率器件在新能源汽车中应用的重要场景。但是,IGBT的适用电压也可以达到750V,因此SiC器件在短期内不是新能源汽车的刚需。

图表 35:SiC器件在新能源汽车的主要应用场景

主要组件

电驱动系统

概述

SiC器件主要应用于新能源汽车电机驱动系统中的电机控制器,可减小电力电子系统体积、提高功率密度等

车载充电系统(OBC)

电源转换系统(车载DC/DC)

非车载充电桩

应用/优势特点

特斯拉Model 3车型:率先采用24个SiC MOSFET

比亚迪汉EV车型:电机控制器使用其自主研发制造的SiC MOSFET控制模块

SiC器件使得OBC的能量损耗减少,热管理改善;

OBC采用SiC器件,与硅器件相比,其体积可减少60%,BOM成本将降低15%,在400V系统相同充电速度下,SiC充电量翻倍,全球已有超20家汽车厂商在车载充电系统中使用碳化硅功率器件

车载蓄电池充电机可将来自电池子系统的DC电源转换为主驱动电机的AC电源

车载DC/DC变换器可将动力电池输出的高压直流电转换为低压直流电

非车载直流快速充电机可将输入的外部AC电源转换为电动车需要的DC电源

采用SiC器件,设备温度积累减少,加之材料本身高导热率、耐高温的特点,散热设备可以简化,从而减小变压器体积

SiC的高开关速度保证了快速充电器的充电速度

资料来源:中国汽车工业信息网,东方财富证券研究所

SiC模块有望代替IGBT模块,主驱逆变器效率提升。主驱逆变器将电池中的直流电转换为交流电输送至电机,是SiC功率器件用量最大、价值最高的部分。目前市场主流的400V高压平台采用传统的硅基IGBT作为核心,耐压等级区间在750V以下,无法匹配800V的需要。解决方案是将IGBT模块的电压升

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2017

级到750V以上或者采用SiC模块。

图表 36:SiC和硅基IGBT逆变器效率对比

资料来源:汽车电子设计,东方财富证券研究所

图表 37:SiC 和硅基 IGBT器件耐压程度对比

资料来源:电子发烧友,东方财富证券研究所

SiC将借助耐高压、耐高温、开关损耗低等优势在车载电源的DC/DC转换器和OBC领域广泛应用。SiC功率器件替代硅器件,可以降低功率损耗并且实现散热部件的小型化,从而减小DC/DC转换器的体积。相较于Si,SiC器件在OBC的应用中可以提升开关频率、减小体积和重量、增加效率、降低热量和能量以及降低成本。在OBC的供应商中,得润电子采用第三代半导体技术碳化硅高频解决方案并批量生产,成为保时捷Taycan碳化硅OBC的独家供应商。

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2017

图表 38:OBC系统层面Si和SiC器件成本对比

图表 39:OBC中Si和SiC功率器件指标对比

系统优势

6.6kW双向

Si

1

>2kW/L

94.5%

SiC

98%

<5$

<3kW/L

97%

$22/year

$26

Si

1

~2kW/L

95%

22kW双向

SiC

82%

>30$

~3kW/L

97%

$32/year

$38

器件成本节约

功率密度

系统效率(运行节约)

由SiC推动的CO2减排节约

资料来源:Wolfspeed官网,东方财富证券研究所

由SiC推动的净生命周期节约

— ~$355 — ~$550

资料来源:Wolfspeed官网,东方财富证券研究所

3.2.4.

连接器:低压升级到高压,绝缘性能提升

连接器从低压走向高压,提升绝缘性能。传统燃油车的连接器以低压连接器为主,工作电压通常为14V。高压连接器通过和线缆同时作用,将电池包的能量通过不同的电器回路,输送到整车系统中各部件。800V高压平台的使用为高压连接器带来巨大的增长空间。相较于传统低压汽车连接器,高压连接器能承受更高的电压、具有更大的载流能力和电磁屏蔽等性能,在安全性、可靠性、绝缘、防护要求等方面都有所提升。

图表 40:高压连接器在新能源汽车的应用

资料来源:电车资源,东方财富证券研究所

3.2.5.

高压直流继电器 & 接触器:陶瓷密封,提升绝缘性

高压直流继电器和接触器是新能源汽车的刚需。高压继电器是一种电控制器件,用低压远程控制高压电路开关,控制不安全的高电压。接触器是利用线圈流过电流产生磁场,使触头闭合,以达到控制负载的电器。两者都在电路中

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起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。区别是承受的载荷不同,接触器电流容量大,用在主回路上,继电器电流容量小,用于控制回路。

图表 41:高压直流继电器在新能源汽车的应用

资料来源:巴斯巴集团产品画册,东方财富证券研究所

800V高压方案促使高压直流继电器和接触器技术升级。800V高压架构电压电流更高,通断电弧更严重,需要高压直流继电器和接触器提升其载流能力、抗冲击能力、耐压能力、散热能力以及灭弧能力,产品需要在触点材料、灭弧技术等多个方面改进。

高压直流继电器改变密封技术和触点材料,提高绝缘性和密封性。高压直流继电器减少采用树脂或塑料封装,主要采用陶瓷钎焊技术,具有结构强度高、绝缘性好、密封性好等优点;在灭弧气体的选择上,减少氮气的使用,加大氢气的使用;在触点材料的选择上,对抗氧化能力要求更高,并且与陶瓷钎焊技术兼容性更好。

接触器采用陶瓷密封和真空设计,提升耐压载流能力。按材料来分,高压直流接触器可分为陶瓷真空、陶瓷充气、环氧充气。和之前的玻璃密封、环氧树脂密封或非密封的直流接触器相比,陶瓷真空接触器的耐压载流能力、安全性和稳定性较好,更适合800V高压场景。

图表 42:国立股份高压陶瓷密封直流接触器GL20产品性能

国力股份高压直流接触器GL20

负载电流

负载电压

极限分断电流

20A

800VDC Type

600A 320VDC 1次(op)

通断:50ops(50A/750VDC 串联)

切断:50ops(-20A/400VDC 串联)

20A

800VDC Type

600A 320VDC 1次(op)

通断:50ops(50A/750VDC 串联)

切断:50ops(-20A/400VDC 串联)

电耐久性

介质耐压强度(触点与线圈引出端之间和触点之间)

机械耐久性

线圈额定电压

线圈功率

2200VAC,(50/60 Hz 1min)

3×1012V

Approx. 4.5W

5ops

24V

Approx. 4.9W

资料来源:国立股份官网,东方财富证券研究所

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3.2.6.

薄膜电容:替代电解电容,耐高压能力提升

薄膜电容替代电解电容,成为新能源汽车直流支撑电容的首选。薄膜电容器是以金属箔为电极、以塑料薄膜为介质的电容器,其主要作用是对输出的电压进行平滑、滤波并吸收高幅值脉冲电流。薄膜电容的主要优点包括无极性、绝缘阻抗高、频率响应宽广、介质损失小,在高压平台等领域对传统的电容器实现替代升级。和电解电容相比,薄膜电容在寿命、承受过压能力等方面都有明显的优势。

图表 43:薄膜电容和电解电容的区别

有无极性

寿命

温度特性

薄膜电容

无,安装不用区分正负极

长,稳定性好

对温度不敏感

一般在短时间内可承受高于1.5倍额定电压的过电压

电解电容

大多数有极性,使用时要严格区分正负极

对温度敏感,无环境温度过高还是过低,都会导致容量的下降,甚至损坏

20% 承受的过压能力

资料来源:电容知识大全,东方财富证券研究所

图表 44:薄膜电容是适合车载、产业领域的电容器

资料来源:TDK官网,东方财富证券研究所

高压架构下,薄膜电容的需求量和性能提升。薄膜电容在新能源汽车的主要应用场景为逆变器、xEV充电电路、DC/DC转换器、AC/DC 转换器等。800V高压平台导致薄膜电容的单车用量增加,配备高压快充的高端电动车一般需配套2~4个薄膜电容,因此未来薄膜电容的需求高于新能源车行业增速。除此之外,800V平台将提升薄膜电容的使用温度、使用电压,可靠性、稳定性要求也进一步提升。

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3.2.7. 熔断器:激励熔断器渗透率有望提高,保护电路安全

激励熔断器取代传统熔断器,保护电路安全。当电流超过规定值时,熔断器以本身产生的热量使熔体熔断,断开电路,保护电流。根据应用场景不同,熔断器可以分为电子熔断器、电力熔断器、激励熔断器和智能熔断器。高压平台提高了电路保护的要求,传统电力熔断器无法根据保护要求调整,而新型的激励熔断器体积小、功耗低、载流能力强、抗大电流冲击、动作快速、保护时机可控,可以根据车辆的工况需要,主动切断高压回路,使系统供电迅速断开,保护系统以及人身安全。因此未来,800V高压平台将有望催生熔断器渗透率大幅提升,带动熔断器车载价值量增长

图表 45:熔断器的类型

分类

电子熔断器

产品特性

适用于低电压、小功率以及电子控制等电路 等领域

传统发电、输配电、冶金、 采矿、电电力熔断器 适用高电压和大功率电路

化工、通信、新能源风光发电及储能、新能源 汽车、轨道交通、船舶等工业领域

激励熔断器

应用领域

电子产品 、家用电器、车用低压电路主动切断高压回路,使系统供电迅速断开,使高压端隔离

新能源车

资料来源:中熔电气招股说明书,东方财富证券研究所

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4.技术升级带来价值增量,增量环节潜力广阔

4.1.单车价值量显著提升,供应链厂商积极参与

系统性技术升级提高了单车价值量,产业链玩家积极布局。800V高压平台的核心变化体现在其高功率和高电压对电池、电机和功率器件等提出了更高的性能要求和安全要求。为了适配800V平台,核心器件需要重新配件,推动单车价值量提升。

图表 46:核心器件的主要供应商

器件

电池(热管理)

电机

OBC和DC/DC

750VIGBT器件和SiC功率器件

高压连接器

高压继电器和接触器

薄膜电容

熔断器

主要供应链厂商

国内

银轮股份、三花智控、盾安环境、美的威灵、科创新源

时代电气、方正电机、郑煤机、宁波双林

铁城科技、英威腾、欣锐科技、麦格米特、杭州富特

时代电气、斯达半导体、泰科天润、基本半导体、华润微、新洁能、三安光电

永贵电器、徕木股份、中航光电、瑞可达、得润电子、航天电器、电连技术

宏发股份,国力股份

法拉电子,江海股份,铜峰电子

中熔电气、好利科技、上海电气陶瓷厂

国外

不二工机

博格华纳、法雷奥、 纬湃科技、联合汽车电子

联合汽车电子

英飞凌、意法半导体

泰科、安费诺

松下、电装、泰科

松下、尼吉康

力特、伊顿、美尔森

资料来源:各公司官网,东方财富证券研究所

4.2.高增量环节竞争激烈,市场增长空间广阔

4.2.1.

动力电池热管理:电子膨胀阀市场集中,液冷板市场格局尚在形成

800V高压方案下,电子膨胀阀和水冷板都需要升级。从市场参与者来看,动力电池水冷板产品的供应商主要有银轮股份、三花智控、银邦股份、科创新源等,阀类产品的相关龙头企业有三花智控、盾安环境、不二工机等。

图表 47:新能源汽车热管理行业竞争者

资料来源:公司官网,东方财富证券研究所

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电子膨胀阀市场潜力大,技术难度大。从整体的市场空间来看,根据QYResearch调查显示,2020年电子膨胀阀的全球收入为43.6亿元,预计到2027年底会增长到156.3亿元,复合年增长率20.25%,市场潜力巨大。从技术难度上来看,车用电子膨胀阀的技术难点在于稳定性、精度要求高,同时阀件工艺存在技术门槛。800V的电子膨胀阀需要更大口径,并保持高精度来提升流量流速控制范围。

图表 48:全球电子膨胀阀市场规模(亿元)

资料来源:QYResearch,东方财富证券研究所

图表 49:车用电子膨胀阀技术难点

技术难点 解释

车用电子膨胀阀需安装在高速行驶、震动等相对动态场景,要求运稳定性高 行稳定、耐震动、轻量化、宽温度范围适用、高可靠性和安全性,且空间紧凑,要求设计体积更小、安装方便可靠

精度要求高

车用的热管理系统比目前家用或商用空调系统更为复杂,特别是在电池的热管理上对电子膨胀阀有更高的精度要求

一般来说,一只阀件由几十个精密细小的零部件构成,需30余个工序制作,且在制造中需满足公差极限和测试要求,工艺要求高

工艺要求高

资料来源:华经情报网,东方财富证券研究所

液冷板行业竞争格局尚在形成中。我国新能源汽车用液冷板市场规模从2017年的8.59亿元增长至2021年的28.92亿元,2017-2021年CAGR为35.44%,增长速度较快。行业竞争者里,综合性热管理零部件及系统厂商有银轮股份、三花智控等,专门从事液冷板生产和销售的企业有科创新源、纳百川等。根据华经产业研究院,2020年中国冷却板市占率前三名为三花智控、纳百川和银轮股份,其中银轮股份市占率超过30%,纳百川市占率超过25%,行业竞争格局还在形成中。

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2017

图表 50:新能源汽车用液冷板市场规模(亿元)

资料来源:华经产业研究院,东方财富证券研究所

4.2.2.

电机:扁线和空心电机轴供应商受益

800V电机市场增长潜力巨大,渗透率有望提升。目前的电机电压以400V为主。根据NE时代,2022年800V电机渗透率预计达到4%,2027年800V电机电压渗透率快速提升,有望达到44%。

图表 51:800V电机渗透率

100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2022年2023年2024年低压资料来源:NE时代,东方财富证券研究所

2025年800V2026年2027年400V

800V方案下,电机的核心变化之一是扁线绕组,扁线电机渗透率增速快,竞争格局好。根据财联社,2021年销量前15个新能源车型的扁线电机渗透率达27%。2022年,扁线电机的渗透率达到47%,未来的渗透率有望持续增长。目前,稳定提供扁线绕组、有稳定出货量的企业仅有25家,其中的主要供应商有金杯电工、精达股份、长城科技、金田股份等。

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2017

图表 52:电机扁线的主要供应商及生产情况

公司名称 2021年扁线产销情况

扁线产品销售突破一精达股份 万吨。其中新能源扁线产品6000吨

长城科技

扁线产量4532吨,销量4255吨

新能源汽车专用扁线金杯电工 电磁线已有5个项目实现量产

从事新能源电磁扁线金田铜业

产品已进入新能源车供应体系并进入量产阶段

扩产情况

“新能源产业及汽车电机用扁平电磁线项目”仍在持续建设中,预计 2022 年内完工,届时可新增年产4.5 万吨新能源扁平电磁线的生产能力

正在积极推动年产4.5万吨的新能源汽车电机用扁平电磁线项目的落地建设

新能源汽车电机专用扁电磁线扩产建设一期产能7000吨/年已投产,二期一开始建设

800V高压平台产品情况

下游客户

比亚迪、联合—

电子、方正电机、博格华纳等

中国中车、博世、法雷奥等

蔚来、理想、长城等

已开发多款800V及以上高压平台用户电磁线,并在多家客户和多个项目中应用

正在研发800V相关产品

2022年将扁线产能增至2万吨

比亚迪、蔚来等

资料来源:公司年报,东方财富证券研究所

扁线技术门槛高,供应商较少。扁线生产工艺和技术难度较高,生产良率低,成本高,同时,客户较为分散,产品规格小且多批量,认证周期长,因此,短时间内,圆线电机依旧是向扁线电机过渡的方案。我国电磁线生产企业较多,大多以生产原线为主,具备扁线生产能力的厂商较少。

图表 53:长城科技漆包铜扁线

产品型号

QZB-x/155

产品名称

155级聚酯漆包铜扁线

热级

155.00

规格(mm)

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²

宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²宽厚比小于8

1.5mm²-20mm²宽厚比小于8

国家标准

GB/T 7095.3

IEC标准

IEC

60317-16

IEC

60317-28

IEC

60317-29

IEC

60317-58

IEC

60317-30

IEC

60317-47

IEC

60317-29

IEC

60317-58

QZYB-x/180 180级聚酯亚胺漆包铜扁线

200级聚酰胺酰亚胺复合聚酯亚胺漆包铜扁线

220级聚酰胺酰亚胺漆包铜扁线

180.00 GB/T 7095.4

Q(ZY/XY)B-x/200 200.00 GB/T 7095.6

QXYB-x/220 220.00 —

QYB-x/220

QY(F)B-x/240

220级聚酰亚胺漆包铜扁线

240级芳族聚酰亚胺漆包铜扁线

200级耐电晕聚酰胺酰亚胺复合聚酯亚胺漆包铜扁线

220级耐电晕聚酰胺酰亚胺复合聚酯亚胺漆包铜扁线

220级耐电晕聚酰胺酰亚胺漆包铜扁线

220.00

240.00

GB/T 7095.5

GB/T

7095.6、GB/T

21707

GB/T 21707

GB/T 21707

Q(ZY/XY)B-x/200BP 220.00

Q(ZY/XY)B-x/220BP

QXYB-x/220BP

220.00

220.00

资料来源:长城科技官网,东方财富证券研究所

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800V方案下,电机的另一个核心变化是电机轴的空心化,电机轴行业竞争格局较为分散。目前电机轴的生产多为电机/电驱厂商自制或者第三方零部件厂商生产,后者趋势越发明显。第三方竞争格局较为分散,以非上市公司居多,如浙江飞达利恩、重庆龙文、重庆创精等。上市公司层面,生产电机轴的厂商多具备齿轴等传动件的丰富生产经验,如精锻科技、蓝黛科技、铁流股份等公司。

图表 54:国内电机轴厂商产能情况

公司

精锻科技

蓝黛科技

铁流股份

项目开始时间

2022年

2022年

2021年

项目名称

新能源汽车电驱传动部件产业化项目

新能源汽车高精密传动齿轮及电机轴制造项目

年产60万套电机轴等新能源汽车核心零件项目

电机轴规划产能情况

50万件

200万件

60万套

资料来源:各公司官网,东方财富证券研究所

4.2.3. SiC功率器件:行业尚在形成,成长空间大

SiC行业参与者较多,竞争激烈。国内的SiC市场主要由英飞凌、恩智浦、三菱电机等国外厂商主导,国内厂商所占份额有限。而国内供应商大多只能从事产业链的单个或者部分环节。国内供应商可以分为三类:第一类是专注制造半导体的企业,如北方华创、士兰微、斯达半导、比亚迪半导体等;第二类是互联网科技公司,如华为、阿里巴巴等企业;第三类是以新能源汽车为代表的新能源厂商,比如蔚来、小鹏等。SiC产业链集聚了传统硅基巨头、汽车产业链巨头以及新玩家,并汇集了大量的资金投入,行业竞争激烈。

图表 55:全球SiC产业链

资料来源:各公司官网,东方财富证券研究所

目前国内的SiC器件产业化还处于初级阶段,成长空间较大。SiC比IGBT电流密度更高、能耗更低,但现阶段成本也相对较高,目前各类SiC的成本大

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约是Si的3倍。另一方面,SiC器件的生产技术难度大,且器件良率低,技术壁垒高,因此,我们预计短期内SiC器件不会大规模量产。但随着核心国内外供应商纷纷加大对SiC衬底、器件产能的扩张以及高压平台对SiC的需求,我们预计SiC市场发展空间广阔。根据Yole的预测,汽车碳化硅器件市场将从2021年的6.85亿美元增长至2027年49.86亿美元,复合增速高达39.2%。

图表 56:汽车碳化硅器件市场(亿美元)

资料来源:Yole,东方财富证券研究所

4.2.4. 高压连接器:龙头厂商加速追赶,市场增速快

高压连接器海外厂商略有优势,国内龙头企业正加速追赶以缩小差距。新能源汽车高压连接器的供应商主要包括中航光电、瑞可达、得润电子、永贵电器、航天电器、电连技术等等,行业参与者数量较多,目前国内高压连接器龙头如中航光电、瑞可达等的高压连接器的产品性能已经快接近国际龙头的水平。

图表 57:国产高压连接器性能与国际巨头接近

产品型号

额定电压(V)

额定电流(A)

工作温度范围(℃)

EVH1

1000

中航光电

EVH4

1000

DLQ4

1000

REG

750

瑞可达

REB

1000

HVP800

1000

泰科

HVP1100

750

最大250 130~200 300 — — 200AMP@85℃ 300A@85℃

-40~125

IP67、-40~140

IP67、IP6K9K、IPXXB

-40~125

IP68、IPX8(单座)、IPXXB

-40~140

IP68、IP6K9K、IPXXB

-40~140

IP68、IP6K9K、IPXXB

-40~140 -40~125

防护等级 IP6K9K、IPXXB

IP67、IPXXD IP67、IP6K9K

资料来源:瑞可达招股说明书,各公司官网,东方财富证券研究所

高压架构有望促进高压连接器市场快速增长。随着新能源汽车渗透率持续提升以及高压架构的覆盖,汽车高压连接器单车价值量会持续走高,高压连接器市场会快速增长。根据中商产业研究院预测,2025年中国市场新能源汽车高压连接器的市场规模预计达249.2亿元,2021至2025年年均复合增长率预计为43.7%。

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图表 58:2021-2025年中国高压连接器市场规模预测

32E2023E市场规模(亿元)资料来源:中商产业研究院,东方财富证券研究所

100%80%60%40%20%0%2024E增速2025E

4.2.5. 高压直流继电器 & 接触器:市场集中,龙头抢占市场份额

高压直流继电器市场集中,竞争局面呈现一超多强。中国本土企业包括宏发股份、三友联众、宁波福特等,外资企业包括泰科、松下、海拉电子、GRUNER等。由于高压直流继电器市场进入门槛相对较高,且投资成本大,导致市场资源主要集中在少数龙头企业中,行业龙头近年来迅速扩张实现规模化生产,因此市场集中程度较高,整体呈现一超多强的竞争局面。根据长江商报,2021年,宏发股份继电器全球市占率超17%,已连续多年保持全球第一,市场规模达464亿元。随着未来800V高压充电技术逐步渗透,技术壁垒加厚,我们预计市场集中度有望进一步提高。

图表 59:高压直流继电器制造商

高压直流继电器制造商

中国本土品牌

外资或合资品牌

宏发股份,国力股份,三友继电器,双环集团,汇港中心,天波港联,苏继电气

欧姆龙,泰科电子,松下,富士通, GIGAVAC,电装,西艾爱

资料来源:头豹研究院,东方财富证券研究所

高压直流接触器市场集中程度高,国内供应商一家主导。由于技术壁垒高,高压直流接触器市场主要由国外供应商主导,比如泰科、松下、GIGAVAC等。根据立鼎产业研究院,宏发股份在国内厂商中占据龙头地位,2021年市场份额约40%。

图表 60:2021年全球高压直流接触器市场 图表 61:2021年国内高压直流接触器市场

4%8%28%36%松下宏发电装12%24%其他21%19%8%40%宏发比亚迪松下上海西艾国力其他

资料来源:立鼎产业研究中心,东方财富证券研究所

资料来源:立鼎产业研究中心,东方财富证券研究所

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陶瓷高压直流接触器的技术壁垒高,行业进入门槛高。通用工序中包括原材料及零件、进料检查和电真空表面处理。其中,电真空表面处理的过程中需要把控镀层结合力、镀层厚度均匀性等指标,陶瓷金属化工艺,国内能够完全掌握的供应商较少。陶瓷高压密封直流接触器工艺难度更高,需要完成部件和接触点的焊接并进行多次检漏,直至确保完全密封。

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5投资建议

5.1. 投资建议

看好800V高压快充产业新方向,建议布局产业链相关机会。在快充方案里,800V方案在成本、效率、性能、技术难度等方面都有优势,产业链厂商和整车厂商纷纷布局。建议关注800V快充方案相关细分产业链投资机会,重点关注:

热管理:银轮股份(电池水冷板领域)、盾安环境(电子膨胀阀领域)。

电机:金杯电工,精达股份(扁线)。

精锻科技、蓝黛科技、铁流股份(空心电机轴领域)。

小三电(OBC、DC/DC转换器、PDU):得润电子。

高压连接器(电子组覆盖):瑞可达、永贵电器、徕木股份。

电气部件(电子组覆盖):宏发股份(高压直流继电器和接触器领域)、法拉电子(薄膜电容领域)、中熔电气(熔断器领域)。

5.2. 盈利预测

图表 62:行业相关重点公司

代码 简称

总市值

(亿元)

97.67

133

147.1

59.74

59.54

376.51

379.8

113.68

2021

0.28

0.442

1.23

0.36

-0.9801

1.4267

3.6916

1.2142

EPS(元/股)

2022E

0.57

0.8676

2.41

0.53

0.1723

1.2771

4.6061

2.3738

2023E

0.73

0.7603

3.72

0.69

0.6656

1.6353

6.1227

4.0668

2021

44.86

31

113.24

35.23

-14.91

52.32

62.95

125.28

PE(倍)

2022E

22.87

16.5

60.17

21.88

57.17

27.86

36.65

72.26

2023E

17.79

18.99

38.94

16.81

14.8

21.76

27.57

42.18

股价

(元)

13.38

15.3

136.29

12.4

9.85

36.11

168.8

171.52

评级

已评级

未评级

增持

增持

未评级

未评级

未评级

未评级

银轮股份

盾安环境

瑞可达

精锻科技

得润电子

宏发股份

法拉电子

中熔电器

资料来源:Choice,东方财富证券研究所(总市值和股价为2022年10月15日数据,未评级数据来自choice一致预期)

敬请阅读本报告正文后各项声明

30

[Table_yemei]

汽车行业专题研究

2017

6风险提示

大功率充电桩等基础设施建设不及预期:大功率充电桩的覆盖程度取决于政府对充电基础设施的投资力度,覆盖率低会降低高压平台的推广程度。

关键技术发展速度不及预期:800V高压架构融合了多条产业链的技术,如果未来部分技术突破实现速度较慢,会影响800V平台的推广。

原材料的成本下降不及预期:SiC功率器件的制造很大程度上取决于上游衬底的成本,如果SiC成本下降速度慢,SiC渗透率提高速度慢,则会影响800V核心零部件的供应。

敬请阅读本报告正文后各项声明

31

[Table_yemei]

汽车行业专题研究

2017

东方财富证券股份有限公司(以下简称“本公司”)具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格

分析师申明:

作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响,特此声明。

投资建议的评级标准:

报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级(另有说明的除外)。评级标准为报告发布日后3到12个月内的相对市场表现,也即:以报告发布日后的3到12个月内的公司股价(或行业指数)相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中:A股市场以沪深300指数为基准;新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为基准;香港市场以恒生指数为基准;美国市场以标普500指数为基准。

股票评级

买入:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅15%以上;

增持:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于5%~15%之间;

中性:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-5%~5%之间;

减持:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-15%~-5%之间;

卖出:相对同期相关证券市场代表性指数跌幅15%以上。

行业评级

强于大市:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅10%以上;

中性:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%~10%之间;

弱于大市:相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上。

免责声明:

本研究报告由东方财富证券股份有限公司制作及在中华人民共和国(香港和澳门特别行政区、台湾省除外)发布。

本研究报告仅供本公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。

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在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议,也没有考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需求。客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况,若有必要应寻求专家意见。本报告所载的资料、工具、意见及推测只提供给客户作参考之用,并非作为或被视为出售或购买证券或其他投资标的的邀请或向人作出邀请。

本报告中提及的投资价格和价值以及这些投资带来的收入可能会波动。过去的表现并不代表未来的表现,未来的回报也无法保证,投资者可能会损失本金。外汇汇率波动有可能对某些投资的价值或价格或来自这一投资的收入产生不良影响。

那些涉及期货、期权及其它衍生工具的交易,因其包括重大的市场风险,因此并不适合所有投资者。

在任何情况下,本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任,投资者需自行承担风险。

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