2022智能汽车盘点（上）：电动化的4大趋势｜深度研报

尖端技术、数字经济

作者|尹汉，司马杰。本报告由实诚资本和光锥智能联合发布。2022年对中国汽车行业来说是极其特殊的一年，新能源汽车加速渗透，技术电动化逐渐结束。人类即将进入智能汽车的新时代。在行业展望未来的同时，传统制造商正在经历技术转型的痛苦，新玩家正在磨刀霍霍，芯片短缺导致的供需失衡给行业带来了许多未知。2022年，新能源（600617）汽车在中国的渗透率首次超过30%。在这个历史性的转折点上，这也标志着中国在现代工业体系中首次有机会超越欧美。中美之间的电动汽车游戏离不开三个核心问题：电动化、智能化和无人化。电动化：中国拥有全球最大的新能源汽车市场，拥有完善的产业链和生产优势，而美国拥有资金和技术优势，目前难以区分。智能化：中国广阔的汽车市场有利于产品的不断迭代和升级，目前在智能驾驶和座舱领域有着深厚的积累；美国拥有更多元化的国际市场经验，特斯拉是智能化的先驱，中国在中短期内略有优势。无人驾驶：未来十年汽车行业的终极问题，中美之间的对抗恰好是自行车智能与车路协同、硬件制造与软件算法以及不同系统之间的对抗。目前，美国在技术和实施方面更有优势，但最终结果尚不可知。首先，我们需要弄清楚什么是新能源汽车的智能化。我们经常将汽车的智能与手机的智能进行比较，但两者的本质并不相同。诺基亚不是被手机打败的，而是被PC打败的。智能手机智能化的本质是PC的小型化。这也解释了在同样的逻辑下，家用智能化并没有取得更大的成功。手机是信息中心，是大脑，家是四肢，是手和脚。无论四肢多么聪明，它们只能更好地执行大脑动作。回到新能源汽车，汽车本质上是一种交通工具，具有一定的载人、载货空间和移动能力。空间属性也决定了汽车的智能不仅仅是执行。当人类在汽车空间中时，他们获得的大多数信息来自路边，车辆也具有信息中心的特征。智能汽车相当于带轮子的手机，这也是新能源汽车智能化的意义所在。总之，智力可以分为早期和晚期。早期，在无人操作之前，重点是智能驾驶和智能座舱，即信息获取和执行的智能化；

在后期，无人化后，人类不需要专注于获取道路信息，而是将注意力转向其他方向，即信息类型的转换。在当前的智能化时代，我们将对新能源电动化+智能化的趋势和进展进行总结和展望。本文分为两部分。仅代表个人意见。

1、 在疫情形势下，电动化一步到位，中国汽车市场22年来增长不减。电气化的普及率创下新高。粗略地说，全球汽车销量约为全球GDP总量的110倍，中国汽车销量约是中国GDP总量的200倍。考虑到中国的购买力平价与世界水平持平，除刚性需求外，汽车作为消费品仍有一定的增长空间。从相关性角度来看，当前国内生产总值的价格与去年汽车销量的增长率高度相关，表明汽车行业对全国整体国内生产总值有一定的拉动作用。汽车行业的消费约占3%，其他行业的需求约为其自身的2.5倍。这实际上影响了GDP约10%，预计未来23年整体经济形势将升温。2022年的整体渗透率出乎意料地超过了30%大关，而在疫情好转后，成本和供应将在年底前逐步改善或对市场形成重大刺激。

数据来源：汽车行业周期上行压力加大，景气度有望在2023年上半年见顶。汽车行业具有显著的周期性，行业普遍认为一个完整的汽车周期为3-4年。主要原因是在相对稳定的社会效率下，供需不匹配。繁荣周期通常发生在库存减少周期的后期和库存增加周期的早期。2018年至2020年下半年是最新的下行周期，我们目前处于上行周期的中间。根据历史经验，这一商业周期将在23年的上半年达到顶峰。然而，考虑到疫情对整体社会效率的影响，商业周期可能只会持续到今年年底。

数据来源：方正证券。然而，我们不能忽视技术驱动因素对新能源汽车渗透率的影响。渗透率的增长率通常不会以均匀的速度增加。一般来说，10%是一个常见的分水岭，在10%之前，是行业引入期。这一过程通常以年为单位。例如，19年前，新能源汽车的生产和销售不足，用户少，接受度低，导致渗透率低，并长期存在。然而，一旦超过10%，它就实现了指数级增长。40%通常是行业渗透率的上限，例如，诺基亚的市值在2007年达到顶峰，相当于全球手机渗透率的40%，直到苹果用新技术和新产品打破了现状。回到新能源汽车，我们认为中国新能源汽车的整体渗透率将面临40%的停滞期，直到新技术通过行业引入期，为渗透率的加速提供新的动力。此外，新能源汽车的全球渗透率正在过进口期，即将爆发。我们对中国汽车供应链走向全球也非常乐观。

数据来源：招商证券二期、特斯拉、造车新势力承压，微型车、出海方向有望爆发。比亚迪（002594）正在占领中端市场，高端车型竞争日益激烈

数据来源：中国汽车市场呈现出一定的纺锤形，中档a级车市场空间最大，B级车市场空间最高。A级及以上市场一直是最受欢迎的市场……

近年来竞争激烈，人们普遍认为高价车型往往对应着更高的单价和毛利率。面对激烈的竞争，很难在规模和毛利率之间取得平衡。在这个过程中，比亚迪牢牢占据了A级市场，并向上延伸，推出了更多高端车型，如唐DM、Seal和Han。从短期来看，比亚迪的中端地位很难动摇。另一个核心玩家广汽埃安，自2020年从广汽集团（601238）独立以来，凭借其超充汽车+桩端/快换的技术积累，以及在产品和渠道方面的优势，一直是市场上的成功品牌。我们认为，对于新玩家来说，目前市场上结构性车型的机会很少，MPV等小众领域可能仍有现象级的爆款车型；尽管微型车市场毛利率较低，但由于价格因素，差异化配置更加明显，在集中度较低的情况下仍会有一些机会。

数据来源：从品牌维度来看，比亚迪的销量遥遥领先，特斯拉、五菱、广汽埃安则处于第二梯队，新势力不再兴盛。对于新势力来说，尽管传统主机制造商对市场的反应缓慢，但他们凭借供应链、渠道和制造优势，通过几年的转型，已经赶上了新能源电动化。自主品牌的强势崛起以及特斯拉降价在市场上造成的挤出效应普遍表明，下半年通常好于上半年，金9银10仍然适用于新能源汽车。因此，对于主机厂来说，下半年需要充足的生产才能获得充足的现金收入。MCU和主控SOC等核心组件的库存大幅增加，尤其是今年，由于疫情、经济形势和国际的影响，数量可能会创下近年来的新高。库存增加的同时，需求没有明显增加，导致了一定程度的供需失衡。国际T1供应能力有限，有望加快核心零部件国产化进程。以特斯拉为例，7月份全球订单达到47万份，但到8月份，订单已迅速降至38万份。9月份，他们已经降至30万以下，到10月份，他们已降至28万，在中国只有1.5万份订单。特斯拉8月份的生产周期约为107天，如果超过8周，订单取消率可能会上升。当然，这与特斯拉上半年上海工厂改造和产能增加有关，但不可否认的是，特斯拉的需求正在迅速下降。特斯拉显然也注意到了这一点。从国庆节前的7000元优惠，到国庆假期的8000元优惠，特斯拉希望通过降价来促进需求侧增长。尽管有一些影响，但不可否认的是，需求端的压力将持续，换句话说，特斯拉的味道已经不好了。这不仅是因为今年的价格上涨，还因为现有老款车型的竞争力下降，以及国产新车的竞争力增强。特斯拉的降价可能会持续，并迅速蔓延到其他顶级品牌和车型，挤压高端车型的毛利和市场空间。海外市场增长迅速，除2020年受疫情影响外，增长率保持在50%以上，国产品牌占比也在同步提升。2022年，年增长率已超过70%，预计到2025年将超过90%。从市场接受度、市场规模和容量以及政策支持等方面来看，欧洲是最核心的市场，其次是东南亚。与美国的特斯拉不同，欧洲市场CR10常年保持在60%左右，集中度相对较低。我们的自有品牌仍有很大的市场空间。但需要注意的是，德国以外的欧洲基础设施相对老化，充电端改造难度较大。因此，换电模式可能成为主流选择；

另一方面，由于欧洲城市街道狭窄，微型车具有良好的通过性和实惠的价格，因此具有巨大的市场潜力。

数据来源：动力电池原材料价格上涨，供需不平衡现象持续。上游产能短期内难以释放，供应有限推高了电池价格。2021 5月，国际能源署发布了一份题为《关键矿产在新能源转型中的地位》的报告。报告指出，新能源的发展将导致对关键矿产的依赖迅速增加。对这些快速增长的关键矿产的需求可能会受到价格波动、地缘因素甚至供应中断风险的影响。报告链接：https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions/executive-summary根据IEA的估计，新能源汽车和电池所涉及的锂、钴、镍、锰等金属的需求以惊人的速度增长：到2040年，与电动汽车相关的矿产需求增长了至少30倍，其中锂增长最快，超过40倍，钴和镍也增长了约20倍。然而，目前的矿产供应和投资计划尚未达到新能源未来所需的水平，全球矿产供应的下一步很可能无法支持这一进程。国际能源署估计，到2030年，现有矿山和正在进行的项目的预期供应量将只能满足锂和钴预期需求的一半，以及铜需求的80%。

数据来源：国际能源署估计，自2021以来，随着下游新能源汽车销量的大幅增长，以及无法快速跟进上游锂矿生产能力的扩张，锂矿市场的供需矛盾一直存在。一个成熟的锂矿项目至少需要1-2年的时间才能扩大生产，而新的勘探项目的建设需要几年的时间。因此，自2021以来，碳酸锂价格一直在飙升，从2021年初的5万元/吨“疯狂上涨”到目前的59万元/顿，这已经传导到终端动力电池价格的上涨。随着上游扩张步伐的加快和下游汽车周期的上行压力，预计未来几年锂资源供应将处于紧平衡状态。

数据来源：世诚资本由于组织的稀缺矿产资源有限，行业的灰天鹅尚未消散，而且与传统石油和天然气相比，这些与新能源相关的矿产的供应更集中在地理分布上。例如，前三大镍生产国占世界总产量的50%以上；前三大钴生产商占比近80%；前三大锂生产国占世界总产量的近90%。与此同时，矿石供应链的中间冶炼过程也非常集中。

面对清洁能源需求和矿产供应之间的巨大差距，为了避免全球矿产供应链风险，国际能源署认为可以解决以下问题：1。在全球层面：增加研发、投资和资源再利用研发——控制需求：通过技术进步提高矿产利用效率，减少每单位清洁能源所需的矿产数量，或开发替代品，用其他现成材料替代这些关键矿产；投资-增加供应：指增加对相关矿山和矿山的投资；

再利用：随着清洁能源技术的推广，2030年后，电池和太阳能电池板（000591）产生的新废物流可能成为二次供应的重要来源。2.国际竞争水平：除了上述研发、投资和再利用三个环节外，促进矿产供应的多元化非常重要。以美国为例：大力打造“矿产外交圈”，同时与澳大利亚、加拿大等传统盟友保持关系，与巴西、赞比亚、刚果等主要矿产储备国制定能源资源治理计划，试图绕过中国，重建关键矿产供应链。锂矿价格上涨引发电池回收，高科技企业将跨越电池回收周期。这不仅可以实现锂电池正负极材料、镍钴锰等战略稀缺资源的回收利用，还可以实现氟、酸、碱的回收利用。从电池中回收的锂矿作为一种城市矿山，也是天然矿山的补充。当前锂矿价格的大幅上涨，使电池回收企业的利润率大幅提高。所以，无论是主机制造商、电池制造商、材料制造商，还是一些垃圾回收和贸易公司，他们都在切这块蛋糕。目前，上游动力电池回收资源仍有很大一部分集中在一些小作坊等第三方手中。目前，大部分退役的新能源汽车都是第一批、最早的，数量相对较少。它们还没有达到退役的高峰，预计3-5年后废旧锂电池的回收将达到一个小高峰。从三元锂电池和磷酸铁锂电池来看，磷酸铁锂的新增装机容量已经超过了三元锂。从长远来看，未来退役的磷酸铁锂电池的容量将非常大；目前，三元锂回收技术相对成熟，而磷酸铁锂电池的回收率还有较大的提升空间，回收成本相对较高；

可以从三元锂电池中提取的三元前体的价值很高。目前，镍、钴和锰的回收率可以达到99%以上。此外，从正极材料中回收碳酸锂后，回收值远高于从相同容量的磷酸铁锂电池正极材料中提取的碳酸锂的值。然而，当前较高的碳酸锂价格也为回收企业探索提高磷酸铁锂电池锂离子回收率的技术路径留下了更多空间。我们相信，未来有技术沉淀的公司能够经受住周期的考验。随着电池回收公司在工艺和技术上的进一步优化和迭代，他们将直接提高回收率并降低加工成本，这意味着他们可以为供应商提供更高的回收价格或获得更高的回报。随着未来碳酸锂供需的进一步缓和，如果价格恢复到正常水平，留给电池回收企业的毛利空间将被压缩，回收率和成本的精益优势将直接决定企业的生存能力。例如，在锂矿周期下行期间，其技术实力将直接影响产品周转和库存，传导到公司资金的健康和业务增长，最终影响其市场竞争力。因此，如何通过技术优化来增厚回收价值，已成为直接影响企业长期竞争力的核心因素。技术路径创新，动力电池性能迭代升级。动力电池的核心关注点是续航里程、能量密度、重量、成本、安全性等方面，这也是下游动力电池的最终需求。

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数据来源：蜂窝电池技术创新曲线1。锂离子电池NCM高镍：如果电池级能量密度需要达到350Wh/kg以上，这在很大程度上取决于未来镍含量≥90%的高镍三元材料的开发。NCM低钴/无钴：全球钴资源相对稀缺，减少钴的使用可以降低成本。然而，钴对稳定阴极材料的分子结构至关重要，因此钴在短期内无法被取代。Honeycomb Energy和LG Chemical开发的NCMA四元电池通过在正极材料中添加铝，在不牺牲电池稳定性的情况下，进一步增加了镍的比例，减少了钴的含量。多极轴承：特斯拉46800电池的“无尽轴承”技术消除了传统圆柱形电池的左上和右下轴承，并每隔几厘米在阳极和阴极胶带上切割出约2毫米深的小孔。在这一操作之后，如果再次封装三层膜结构，阳极和阴极膜上的“毛刺”将卷曲并相互覆盖，起到电极耳的作用。由于电极耳过于密集，就好像没有专门制造的单个电极耳一样，马斯克将这种具有许多电极耳结构的电池称为“非电极耳”电池。因此，电流流过电池的距离大大减小，使电池的内阻降低了一个数量级，增加了电流，达到了提供21700电池6倍功率的效果。

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数据来源：东吴证券轻量化综合：减轻车身重量可以降低能耗，缩短制动距离，提高汽车加速性能。在电动汽车中，电池约占总重量的20%，电池组减重一直是电池制造商和车企探索的方向。改变电池单元的形状和电池组的分组方法可以更有效地减轻电池组的重量。此外，减少中间结构部件的数量也是一种简单有效的方法。2020年，比亚迪推出CTP电池。尽管CTP取消了模块，但重量超过100公斤的外壳仍然存在。2020年，特斯拉宣布了CTC技术，该技术将电池单元和底盘集成在一起，节省了370个组件，车身重量减轻了10%，电池成本每瓦时降低了7%。2021年初，宁德时报（300750）宣布将推出……

2025年左右的CTC技术，可以使电动汽车的续航里程超过800公里。

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数据来源：华泰证券2。固态锂离子电池固体锂离子电池有效地解决了液体锂离子电池自燃安全隐患和液体电解质对能量密度的限制这两大问题。首先，由于固态电池不具有液体产生气体的化学副作用，它们不太害怕压缩、刺穿，也不太容易短路，从而使固态电池的安全性高得多；其次，由于中间的固态层兼作电解液和正负电极之间的隔板，固态电池不需要电解液或隔板。同时，通过改变电解质的形态，在电池的紧凑空间中节省了很大一部分空间，可以均匀分布到正极，容纳更多的锂离子。因此，即使完全不调整传统锂离子电池的正负电极材料，固态电池的设计自然在能量密度方面具有显著优势。目前，固态锂离子电池的应用面临两大困难：在没有电解质的情况下，电池内部离子和电极接触表面的渗透程度远低于有电解质的情况，因此锂离子的传输速度会慢得多；由于离子和电极之间的接触不足，电流集中在几个接触点，而不是电极的整个表面积，导致电池运行期间的高接触电阻和显著的能量耗散。以上两点限制了固态电池的充电和放电电流不是很大。因此，尽管固态电池具有较高的安全性和能量密度，但它们在电动汽车领域的应用仍需要时间。3.在元素周期表中，钠离子电池与锂属于同一家族。钠离子电池的工作原理与锂离子电池类似，是通过在正负电极之间移动钠离子来实现充电和放电过程。钠离子电池的优点主要在于其低成本、高安全性以及低温性能。首先，地球上的钠含量很高，与锂相比，更容易获得钠。其次，钠不与铝发生反应，电池的正极和负极都可以选择成本较低的铝箔。因此，总体成本相对较低。安全性能：如果在钠离子电池中使用集流铝箔，它不太容易氧化，电池可以完全放电，使运输过程更安全。此外，与锂电池相比，钠电池不太可能导致过热和火灾事故，从而具有更好的安全性能。低温性能：钠电池能够保证高低温下的高容量保持率，这决定了其在冬季的放电性能优于磷酸铁锂电池。钠离子电池的关键指标，如能量密度、功率密度等，都比锂离子电池差得多。由于单位质量的钠可以提供更少的活性电子，钠离子电池的单位质量能量仅为锂离子电池的50%-60%左右。但钠离子电池的循环次数接近磷酸铁锂电池，明显超过三元锂电池，可达到3000次左右；

与磷酸铁锂电池相比，钠离子电池在低温下的表现要比磷酸铁锂锂电池好得多。总体而言，钠离子电池最有前景的应用前景是储能。对于钠离子电池来说，寻找低成本、结构稳定的正负电极材料，并在更大程度上提高其循环寿命，是其技术得到广泛推广和实施的首要任务。由于钠离子的体积较大，对正负电极材料的要求也会更高，否则正负电极材料在充放电过程中容易坍塌。钠金属电池的原理与离子电池不同：金属电池本质上控制金属氧化反应的速度，并以电能的形式输出反应过程中释放的能量。金属电池内部的电流是通过电子的流动来实现的，而离子电池内部的流动是通过阳离子的运动来实现的。虽然钠离子电池在荷电财产和转换效率方面不如锂离子电池，但金属钠的反应比锂离子电池强烈，这意味着钠金属电池具有更高的功率密度：锂离子电池的电压通常在3.5到3.7V之间，钠离子电池通常小于2.5V，而钠金属电池可以达到4V左右的最大电压。从能量密度来看：主流锂离子电池的能量密度在300Wh/kg左右，实验室的前沿突破是700-800Wh/kg，而钠金属电池的能量强度可达9000Wh/kg。早期人类试图开发钠金属电池，但由于它们无法充电和回收，后来被锂离子电池淘汰。2021，美国科学院戴洪杰院士领导的研究小组利用材料合成技术解决了钠电池的一个关键应用瓶颈，使钠金属电池重新进入人们的视野。戴洪杰的研究团队使用斯坦贝克方法，首先将介孔二氧化硅分子筛碱化，然后用酸中和。使用这种方法，戴洪杰的团队合成了纳米级碳球，这些碳球不仅导电，而且内部有许多大小合适的孔，刚好足以让钠原子通过。这种材料被用作钠电池的正极材料，氯气作为氧化剂，一种名为亚硫酰氯的物质作为电解质。在这个体系中，钠原子不仅可以在碳球中被氧化，而且在这些材料的作用下发生可逆反应，从而实现充电的功能。更令人兴奋的是，戴洪杰课题组的成果不仅对钠金属电池有效，而且可能适用于通过金属氧化反应放电的一大类电池。在钠金属电池取得突破后，研究团队在实验室中制备了可充电锂金属电池。5.石墨烯电池的名称通常与正极材料一致。所谓石墨烯电池是指具有石墨烯正极材料的电池。然而，石墨烯本身无法承担传输电子的责任，因为石墨烯是一层碳原子膜。一旦这种单层碳膜的结构被破坏，我们就看不到石墨烯所具有的特性。也就是说，如果碳原子成为电池中负责电子传输的材料，那么石墨烯的结构就不能再维持了。因此，“石墨烯”电池在理论上是不可能的。

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市场上讨论的“石墨烯电池”是指在锂电池的正极或负极中添加非常精细的石墨粉，作为导电剂，降低电池的接触电阻。因此，严格地说，添加到电池中的“石墨烯”是石墨，在科学上不能称之为石墨烯，因为它不再具有石墨烯的超级神奇财产，尽管它可能已经被精炼到20层碳膜的水平。从成本角度也可以判断市场上的石墨烯电池是否添加了“石墨烯”：石墨烯每克售价，每克高纯度石墨烯的价格约为24K黄金的十倍，约为3000-500……

元。因此，制造商不可能使用石墨烯作为导电剂。在具有高倍率充放电特性的电池中，石墨烯除了可以提高导电性外，还可以在充放电过程中起到缓冲电极体积膨胀和收缩的作用。其他用途仍处于理论研究和实验室实验阶段。4、 电动驱动系统日趋成熟，技术创新有望使新一代乘用车电动驱动陷入红海。技术创新优化成本效率，电控驱动电机系统是新能源汽车的核心系统之一。它的性能决定了汽车驾驶的主要性能指标，如爬坡能力、加速能力和最高速度。它还影响驾驶员的操控体验，电机在动能回收中也扮演着发电机的角色。目前，市场上常见的类型包括直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机。新能源汽车驱动电机的特殊性能要求主要体现在功率密度高、转速范围宽、起动转矩大、效率范围宽、散热需求强。高功率密度：电机的尺寸和重量直接影响汽车的功率性能和驾驶体验。电机设计的方向和难点在于体积小、重量轻、功率大，并尽可能提高功率重量密度和功率体积密度。

宽调速范围：宽调速范围可以帮助新能源汽车消除对多速变速器的需求，只使用固定齿轮组，方便电动机和减速器集成为三合一产品，有效降低成本。因此，新能源汽车驱动电机的转速范围越宽越好，最高转速可达基准转速的4倍以上。特斯拉Model S基本型的最高电机转速可达18000转/分，而比亚迪E平台3.0的最高电机速度超过17000转/分。高启动扭矩：由于新能源汽车对100公里/小时加速等性能指标的重视，一些主机制造商甚至可能会选择双永磁同步电机方案来满足加速需求。新能源汽车的驱动电机在启动或低速时需要超高扭矩，以尽可能快的方式将车速泵送到预期速度。效率范围广：电机的效率直接影响范围，因此对电机的效率要求很高。新能源汽车的驱动电机需要有尽可能宽的高效工作范围。在正常路况下，汽车不会频繁起步，也不会继续以超高速行驶。相反，它们以恒定的速度加速或减速，这使得中间部分的效率尤为重要。目前，永磁同步电机的核心问题是高效段转速低。一旦达到高速，弱磁场将导致效率线性下降。散热需求旺盛：由于新能源汽车驱动电机的功率密度要求较高，散热问题也随之出现。一个150KW的传统动力总成，体积约为409L。峰值功率为150KW的电动汽车的动力总成体积仅为82L，仅为传统动力总成的20%左右。小体积中的高功率会导致散热、机械振动、电磁兼容性和NVH呼啸等问题，这些问题都需要解决。电动机的能量转换效率约为90%或以上，峰值效率约为95%，平均能量损失约为10%。这10%的能量损失大多以加热的形式反映，因此驱动电机的散热需求很强。针对上述要求，我国新能源汽车多采用永磁同步电机，其主要包括功率密度高、效率高、结构紧凑、扭矩大、运行平稳、调速性能好等优点。它们几乎已经成为乘用车发动机的首选解决方案。对于电机本体，近年来，乘用车领域的技术创新点集中在以下几个方面：高速油冷趋势：驱动电机的发展方向围绕着高功率密度和小体积，旨在降低功耗和……

增加续航里程，同时保持相同的功率输出。因此，电动机的高速发展是不可避免的。油冷电机由于其更好的散热和绝缘性能，有望取代水冷和风冷解决方案。特斯拉、宝马、比亚迪和丰田等多家原始设备制造商的一些车型已经配备了油冷电机。扁线趋势：与传统的漆包圆线相比，扁线的槽位填充率更高，可以有效地减少电机体积，提高功率密度。通常，我国扁线电机的理论功率密度可以达到5kw/kg，比普通圆线电机高3kw/kg。扁线电机的整体材料成本也比圆线电机低15%，并且可以降低15%的电力消耗成本。同时，扁线电机生产过程的自动化水平比圆线电机高出10%，也有利于扩大规模化产能。双电机方案：永磁同步电机起动转矩大，高速工况弱，而感应异步电机起动转矩小，高速工况强，两者互补。以特斯拉、比亚迪为代表的电动汽车龙头企业，往往会选择前驱感应异步电机与后驱永磁同步电机相结合，形成双电机系统。同时，一些原始设备制造商选择双永磁同步电机方案来加速性能，牺牲高速条件下的续航能力。保时捷等国外原始设备制造商也选择单电机+变速箱的形式来获得相同的动力输出。电子换挡电机：通过半导体元件切换绕组，获得不同工况下的电机特性；例如，低速时的高扭矩和高速时的效率提高有望取代乘用车中的双电机解决方案或商用车领域的电机+变速箱解决方案。目前，它们还没有大规模生产或发货。轮毂/轮毂电机：由于成本因素，分布式驱动尚未得到广泛推广，目前主要用于商用车和军事场景。主要使用国外的转子解决方案，而国内的选择大多是内部转子。目前，电机散热和簧下重量的难题尚未完全解决。驱动单元集成和系统效率显著提高了原始设备制造商在动力和经济性方面的整车需求，这迫使电动驱动产品向低成本、高性能、小型化和轻量化发展。装配产品通过集成不同部件实现更高的功率密度和冷却性能，同时降低了电驱动系统的成本。国内外主流车企的电驱动系统集成形式多种多样，包括三合一、四合一、六合一、七合一等。其中，三合一电驱动系统=驱动电机+电机控制器+减速器。2019年之后，三合一驱动系统开始逐步量产；

2020年，集成电力驱动系统的比例超过50%。根据《东北时报》发布的数据，2021，三合一及以上产品占新能源乘用车电气传动系统总装机容量的53.85%。目前，比亚迪/福特动力的“八合一电动动力总成”具有较高的集成水平，集成了驱动电机、电机控制器、减速器、车载充电器OBU、DC/DC转换器、配电箱PDU、车辆控制器VCU和电池管理器BMS。随着集成度的进一步提高，与散热相关的结构设计、系统稳定性和生产工艺成熟度已成为需要解决的核心问题。

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SiC MOSFET取代了Si IGBT，高压平台的趋势决定了电机控制器通过接收来自车辆控制器的驱动控制命令来控制电机的转矩和速度，从而驱动车辆。车辆价值占20%。电机控制器由两部分组成：一个逆变器和一个控制器。逆变器的核心部件是IGBT模块，控制器主要由控制电路、驱动电路和电流传感器组成。一方面，逆变器将动力电池端的直流电转换为交流电，为驱动电机提供能量。另一方面，控制器接收来自加速踏板、制动踏板和变速箱齿轮输出的控制信号，并监测电机状态。通过调节驱动电机输入侧的电流和电压，控制驱动电机的正常运行。最后，它通过减速器、传动轴、差速器和半轴等机械传动装置驱动车轮旋转。

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数据来源：新能源汽车电控系统需要适应频繁的启停、加减速、扭矩变化，并且具有较大的传动范围；混合动力汽车的电控系统还需要处理启动驱动电机、发电和能量回收等功能。因此，对电机控制器的高控制精度、高动态响应率、高安全性和可靠性提出了要求，这直接影响到车辆的整体性能。IGBT功率模块作为电子控制系统的主要功率转换部件，占电机控制器成本的近三分之一，是电机控制器的核心。我们可以将单个IGBT芯片视为理想的开关，并在模块内部构建多个IGBT芯片的并联-串联结构。当直流电通过模块时，通过快速断开不同的开关组合，改变电流的方向和频率，从而输出交流电。IGBT长时间在高负载下工作，其内部芯片温度可达50-80℃；

它的一般预期寿命大于20年，功率循环为数万甚至数百万次。因此，需要通过热循环、热冲击和功率循环等一系列测试，以确保其可靠性和散热性，并且车辆规格要求非常严格。数据显示，我国新能源汽车IGBT电子产品约90%为进口产品。特斯拉是第一个使用碳化硅MOSFET代替硅IGBT的公司。与硅基器件相比，SiC器件具有体积小、功率高、频率高、能耗低、损耗低、耐压高等优点。随着电压水平、功率水平和开关频率的提高，SiC的优势逐渐显现。它在新能源汽车方面的优势体现在能耗低、续航里程增加。SiC模块的带隙比Si的带隙大得多，这使得开关损耗和导通损耗显著低于同一IGBT模块，有助于降低电池消耗。更小的封装尺寸，提高功率密度。在相同的功率水平下，碳化硅功率模块的体积明显更小。实现高频开关，可承受高电压。SiC材料的电子饱和漂移率是Si的两倍，这有助于提高器件的工作频率。高临界击穿电场的特性使其能够承受高电压，克服IGBT在开关过程中的拖尾电流问题，减少能量损失，并减少电容器和电感器等无源器件的使用，从而减少系统体积和重量。耐高温，散热能力强。SiC的带隙和热导率约为Si的三倍，这使其更容易释放热量并承受更高的温度。冷却部件的小型化有利于系统的小型化和轻量化。然而，SiC器件的当前成本相对较高。未来，随着全球半导体制造商加快研发和扩大生产，衬底产量和晶圆利用率逐渐提高，器件成本将有效降低。BMS在电池安全管理中的重要性得到了进一步放大。BMS通过收集和计算电压、电流、温度和SOC等参数来监测和管理电池，从而控制电池的充电和放电过程，以保护电池，延长其使用寿命，提高其整体性能。它是连接蓄电池和车辆的重要环节。目前，新能源汽车80%的故障来自电池组，80%的电池组故障来自BMS。BMS应用的主要背景是，锂离子电池的质量在量产过程中很难把握，出厂时电池容量可能会略有差异。此外，由于操作环境的变化等因素，电池之间存在显著的不一致性。因此，有必要通过BMS准确测量电池组的使用状态。BMS根据其拓扑结构可分为集中式和分布式。集中式通常用于低容量、低总压、电池系统体积小的场景，如机器人、物联网智能家居、电动低速车。从2-3个子板分布式收集所有电池模块，具有高通道利用率、成本节约和系统配置的高灵活性。随着乘用车动力电池系统向高容量、高总压、大容量发展，混合动力和纯电动车型主要基于分布式架构。BMS的核心在于SOC的估计算法，SOC属于BMS的核心控制算法。其准确性和鲁棒性极为重要，国内主流制造商在室温下通常可以达到6%以下的精度。在高温和低温以及电池衰减下进行估计是困难的。在实际应用中，多种算法往往是混合的。此外，随着汽车的高端化发展，主动平衡算法技术也将成为未来的发展趋势。目前，被动均衡管理由于其低成本、复杂性和失败率而被广泛使用。但主动平衡是将能量从更多的单体转移到更少的单体，而不会造成能量损失。它可以消除电池单体的不一致性，减少桶短板效应的影响。然而，它的结构复杂，成本高，而且……

它对电气元件有很高的要求。三元锂电池的安全性能稍逊，容量较小，单个电池数量较多，BMS在其中发挥着至关重要的作用。例如，特斯拉18650电池包含7000多个单独的电池，这使得BMS非常困难。未来，BMS将朝着以下方向迭代发展：1）边缘云集成：数值计算在云中进行，管理计算依赖云计算能力。2） 无线BMS解决方案：由德州仪器公司（TI）于1月22日发布，功耗低，可扩展性强，减少了电缆和连接器，提高了整体能量密度，主从板之间没有高电压风险。它可以显著提高电池管理的可靠性和准确性，并降低整体成本。5、 在经历了2022年新能源汽车的快速增长后，我们认为未来汽车电动化将有几个主要趋势：1。在市场层面，预计2023年上半年将进入下行周期，需求不足导致市场竞争加剧，传统主机厂优势明显。新势力可能面临巨大的现金压力，新能源汽车的整体渗透率将放缓。然而，进入海外市场的机会仍然很大；2.由于上游原材料的结构性短缺和制裁的影响，缺芯缺电的局面将持续，国内替代路径将继续优化。同时，我们也预计未来各类电池回收企业将迎来黄金三年发展期，包括但不限于各类电池的拆解利用，以及其他路径的电池材料生产工艺；3.电池功率密度在短期内达到瓶颈，电驱动控制方向的优化有利于提高车辆续航里程。国产替代的需求导致了供应链体系的变化，创业公司仍有机会进入特定领域，这对工程能力构成了重大挑战；4、新能源电动化趋势已经结束，三电系统和基础硬件平台基本确定。初创公司的产品已逐步得到验证并大规模生产。在现有体系下，市场不再有结构性投资机会，但我们仍然期待其他电池路线和氢能等颠覆性创新应用。本文首发于微信公众号：Light Cone Intelligence。文章内容属于作者个人观点，不代表和讯网络的立场。投资者应据此操作，并承担风险。

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