文｜軒元資本
編輯｜適道
2022年是全球充滿挑戰(zhàn)的一年。就宏觀經(jīng)濟(jì)而言，疫情沖擊、俄烏沖突等地緣政治推高全球通脹，對資本市場帶來較大沖擊；美國核心通脹率創(chuàng)40年新高，美元強(qiáng)勢加息導(dǎo)致美股、債雙殺。以特斯拉為代表的新能源汽車相關(guān)公司股價出現(xiàn)較大下跌，A股行業(yè)相關(guān)公司估值跌至低位，導(dǎo)致投資者對行業(yè)產(chǎn)生謹(jǐn)慎甚至悲觀預(yù)期。隨著美元加息接近尾聲，中國貨幣政策重回寬松，全球復(fù)蘇環(huán)境出現(xiàn)邊際改善跡象，經(jīng)濟(jì)有望逐步回到正常軌道。
2022年也是中國汽車行業(yè)充滿挑戰(zhàn)的一年，面臨新冠疫情、原材料漲價、缺芯少魂、成本高漲、物流受阻等困難，但最終市場頂住壓力保持了恢復(fù)增長態(tài)勢，展現(xiàn)出強(qiáng)大的發(fā)展韌性。中國汽車工業(yè)協(xié)會最新統(tǒng)計顯示，2022年我國汽車銷售2686.4萬輛，同比增長2.1%，實(shí)現(xiàn)連續(xù)三年增長態(tài)勢。新能源汽車銷量達(dá)到688.7萬輛，同比分別增長93.4%，滲透率達(dá)到25.6%。其中純電動汽車銷量536.5萬輛，同比增長81.6%；插電式混動汽車銷量151.8萬輛，同比增長150%。
數(shù)據(jù)來源：中國汽車工業(yè)協(xié)會
經(jīng)過近十年的發(fā)展， 中國自主品牌OEM在汽車行業(yè)百年未有之大變局的背景下抓住新能源、智能網(wǎng)聯(lián)的重大機(jī)遇，推動汽車電動化、智能化升級，注重產(chǎn)品創(chuàng)新、優(yōu)化用戶體驗(yàn)。2022年自主品牌乘用車銷量1176.6萬輛，同比增長22.8%，市場份額達(dá)到49.9%，占領(lǐng)市場半壁江山。
自主品牌OEM首次在新能源領(lǐng)域躍升進(jìn)入中高端價格區(qū)間，帶動國內(nèi)汽車零部件供應(yīng)鏈的發(fā)展壯大和提升。而本土汽車零部件的綜合能力提升將進(jìn)一步反哺自主品牌OEM，形成良性的正反饋循環(huán)。隨著比亞迪以及新勢力等出海進(jìn)軍國際市場，推動中國汽車工業(yè)制造能力、品牌力外溢，中國正在從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國。
數(shù)據(jù)來源：中國汽車工業(yè)協(xié)會
2022年12月的中央經(jīng)濟(jì)工作會議提出要支持住房改善、新能源汽車、養(yǎng)老服務(wù)等消費(fèi)，將會促進(jìn)新能源汽車行業(yè)的可持續(xù)性健康發(fā)展。新能源汽車已形成汽車、能源、交通、信息通信等交叉融合的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，可以推動經(jīng)濟(jì)社會的數(shù)字化、低碳化轉(zhuǎn)型，其不僅對拉動經(jīng)濟(jì)具有巨大作用，也有望成為我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要抓手。
隨著新能源汽車滲透率逐步提升，行業(yè)貝塔屬性逐步弱化，簡單的自上而下的投資邏輯受到一定的挑戰(zhàn)。行業(yè)內(nèi)大量頭部公司實(shí)現(xiàn)IPO，一級市場投資風(fēng)險在逐步加大，可能會出現(xiàn)即便投資標(biāo)的實(shí)現(xiàn)IPO，投資人也不賺錢甚至倒掛的情況。這對投資人在行業(yè)認(rèn)知上提出更高的要求，需要結(jié)合自下而上深耕細(xì)作產(chǎn)業(yè)的方式，挖掘阿爾法的投資機(jī)會。
軒元資本團(tuán)隊聚焦新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈投資近10年時間，用一、二級市場的視角，從宏觀、中觀、微觀多個維度，對產(chǎn)業(yè)持續(xù)、深度研究，提煉出2023年新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈10大投資熱點(diǎn)，分成電動化篇、智能化篇兩個部分,電動化包括復(fù)合集流體、鈉電池、固態(tài)電池、第三代功率半導(dǎo)體、分布式驅(qū)動。歡迎產(chǎn)業(yè)界、投資界專家以及伙伴交流探討、批評指正。
電動化篇
01復(fù)合集流體
集流體是鋰電池中承載正極和負(fù)極的活性物質(zhì)的金屬材料，作用是將活性物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流對外輸出。目前鋰電池的集流體主要是銅箔（負(fù)極）、鋁箔（正極），而復(fù)合集流體是一種“三明治結(jié)構(gòu)”的集流體復(fù)合材料，其中間的基膜通常為PET或者PP膜，在基膜兩側(cè)各鍍有1μm的銅、鋁層，形成復(fù)合型鋁膜（MA）、復(fù)合型銅膜（MC）。
當(dāng)電池中電離遷移的鋰離子數(shù)量超過負(fù)極石墨可嵌入數(shù)量，鋰離子將在負(fù)極表面結(jié)晶，稱為鋰枝晶。鋰枝晶會不可逆地造成鋰電池的容量和使用壽命衰減。若鋰枝晶繼續(xù)增大，出現(xiàn)穿透隔膜使正負(fù)極短路，電池將出現(xiàn)熱失效等安全問題。復(fù)合集流體的受熱斷路效應(yīng)可有效防止鋰枝晶導(dǎo)致的熱失效問題，大大提升了電池壽命和安全性。
資料來源：重慶金美
普通集流體銅箔、鋁箔材料穿刺時會產(chǎn)生大尺寸毛刺，造成內(nèi)短路。由于金屬層較厚，不易熔斷，在電池短路時由于無法斷開電流回路，引起熱失控，而熱失控則是新能源汽車電池爆炸起火的直接因素。
復(fù)合集流體MA/MC材料在受到穿刺時產(chǎn)生的毛刺尺寸小，并且因?yàn)楦叻肿硬牧蠈訒l(fā)生斷路效應(yīng)，可控制短路電流不增大，以有效控制電池?zé)崾Э啬酥帘ㄆ鸹?，從根本上解決了電池爆炸起火。
資料來源：重慶金美
復(fù)合集流體具有高安全性、高能量密度、低制造成本、延長電池壽命、廣泛兼容性的特點(diǎn)，正在替代現(xiàn)有金屬銅箔、鋁箔集流體。
- 極高的安全性能。極大的提高電池機(jī)械濫用的安全性，改善電芯界面，從材料端徹底解決純金屬集流體長期老化催化的可靠性問題。
- 更高的能量密度。重量更輕，面密度較傳統(tǒng)銅箔降低77%，能量密度提高5%以上MC。
- 更低的制造成本。成本比傳統(tǒng)箔材降低50%以上(箔材占儲能電池成本約10%)。
- 更長的電池壽命?？墒闺姵貕勖行嵘s5%。
更廣泛的兼容性池。高分子材料層功能銅金屬合成層復(fù)合集流體能夠直接運(yùn)用于各種規(guī)格、不同體系的動力電池如鋰電池、固態(tài)電池、鈉離子電池等。
復(fù)合集流體中間基膜通常為PET或者PP膜，目前PET薄膜厚度在4μm以上，PP薄膜可以做到2μm（薄膜電容器成熟應(yīng)用）。PP市場價格每噸在1萬元以上，而PET價格每噸在7000元左右，由于PET具有更低成本、更佳的耐高溫性能與絕緣性能，PET有望成為復(fù)合集流體主要基膜。
資料來源：Wind、軒元資本
根據(jù)中金公司研究部測算，對于具有1μm銅+4.5μmPET+1μm銅結(jié)構(gòu)的復(fù)合銅箔，其主材成本約為1.12元/平米，較6微米傳統(tǒng)銅箔下降超過60%；復(fù)合銅箔總生產(chǎn)成本有潛力降低至3.10元/平米，較6微米傳統(tǒng)銅箔下降約10%。
但由于復(fù)合銅箔加工成本明顯高于傳統(tǒng)銅箔，復(fù)合銅箔總生產(chǎn)成本較4.5微米傳統(tǒng)銅箔高約15.5%，生產(chǎn)成本暫無優(yōu)勢。若能進(jìn)一步減少聚合物層厚度，比如1μm銅+2μm聚合物+1μm銅，則有助于提高鋰電池體積能量密度，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的降本。
資料來源：中金公司研究部
根據(jù)行業(yè)調(diào)研，每GWh鋰電池約需用復(fù)合銅箔1200萬平方米，目前每平方米復(fù)合銅箔初期約7-8元，大規(guī)模生產(chǎn)后約5元/平方米，后期有望降低至3元/平方米。按照3元/平方米計算，每GWh鋰電池對應(yīng)復(fù)合銅箔價值量3600萬元。
據(jù)GGII、EVTanK等預(yù)測，2023-2025年儲能電池以及動力電池需求共為991GWh、1341GWh、1734GWh，假設(shè)到2025年復(fù)合銅箔滲透率為30%， 市場容量為187億元?？紤]到鋰電池市場容量后期會進(jìn)一步擴(kuò)大、滲透率繼續(xù)提升，市場容量將會超過500億元。復(fù)合鋁箔亦有數(shù)百億市場空間。
復(fù)合銅箔業(yè)內(nèi)有兩種制備工藝，一種是兩步法，即先磁控濺射再電鍍；第二種是三步法，先磁控濺射，再真空鍍膜，再電鍍。業(yè)內(nèi)也有嘗試采取一步法的工藝，但還處在產(chǎn)品試制階段，具體能否量產(chǎn)有待觀察。
根據(jù)天風(fēng)證券預(yù)測，假設(shè)單臺磁控濺射設(shè)備價值量為1000萬、單臺電鍍設(shè)備價值量為800萬、設(shè)備利用率提升到70%、2025年復(fù)合銅箔滲透率20%，預(yù)計2025年P(guān)ET銅箔磁控濺射新增設(shè)備市場空間約36億元，鍍銅設(shè)備新增市場空間約24億元，設(shè)備總市場空間合計60億元。復(fù)合鋁箔的生產(chǎn)主要采用直接蒸鍍的工藝，將鋁沉積至PET薄膜上即可獲得復(fù)合鋁箔，帶來新增設(shè)備價值量較小。
復(fù)合集流體對現(xiàn)有普通集流體進(jìn)行技術(shù)迭代，帶來新的市場，產(chǎn)生新的投資機(jī)會，需要觀察最終技術(shù)路線和工藝的確立，可能會一種工藝通吃也可能多工藝并存。在投資復(fù)合集流體領(lǐng)域材料公司的同時，設(shè)備公司也是個合適的投資機(jī)會。
02鈉電池
鈉離子電池最早在20世紀(jì)80年代初進(jìn)入應(yīng)用，隨后由于鋰離子電池在消費(fèi)電子領(lǐng)域廣泛使用，技術(shù)進(jìn)步較快、性能表現(xiàn)更優(yōu)異，鈉離子電池的研究一度停滯。2022年新能源汽車爆發(fā)式增長帶動電池級碳酸鋰從每噸5萬元上漲到最高60萬元左右，盡管短期有所下跌但目前依然在50萬元左右，而電池級碳酸鈉每噸價格僅僅3000元左右，極具成本優(yōu)勢的鈉電池重回市場視野。
除了碳酸鈉以外，鈉電池在其他材料上也具有成本優(yōu)勢，比如相比于三元鋰電池，鈉離子電池中不需使用昂貴的鈷、鎳等金屬。鈉電池中正、負(fù)極集流體均可采用廉價的鋁箔，不需要鋰電池中較貴的銅箔做負(fù)極集流體；鈉離子電池電解質(zhì)中溶質(zhì)用量可大大減少。
根據(jù)中科海納披露，采用銅鐵錳酸鈉層狀氧化物做正極、軟碳做負(fù)極的鈉離子電池的成本，相比采用磷酸鐵鋰做正極、石墨做負(fù)極的鋰電池，材料成本有望降低30%~40%。
資料來源：中科海納官網(wǎng)
鈉離子電池基本原理與鋰離子電池類似，被稱作“搖椅式電池”。鈉離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理基本與鋰離子電池相同，很多材料和工藝可以復(fù)用，也主要由正極、負(fù)極、隔膜、電解液和集流體等組成，性能各有特點(diǎn)。
鈉電池的能量密度低于鋰電池，循環(huán)壽命也比鋰電池短；跟鉛酸電池相比，鈉電池能量密度更高、循環(huán)壽命長。
鈉電池、鋰電池、鉛酸電池基礎(chǔ)性能對比
資料來源：中科海納官網(wǎng)
鈉離子電池的正極材料可以主要分為三類：層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士系列化合物，其中層狀氧化物是鈉離子電池的主流方向，其他路線并存。
資料來源：寧德時代
層狀氧化物：跟三元材料相似都是嵌入型化合物，生產(chǎn)工藝、產(chǎn)線共用，工藝的成熟度也比較高，有望率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。由于層狀氧化物比容量高、壓實(shí)密度高等，比較適用應(yīng)用于動力和性能要求較高的領(lǐng)域。業(yè)內(nèi)在加速布局層狀氧化物正極材料，大部分企業(yè)已經(jīng)完成了從小試到中試的過程，預(yù)計在接下來的兩年將陸續(xù)有新增產(chǎn)能的建設(shè)與投產(chǎn)。
聚陰離子化合物：具有穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)、優(yōu)越的熱穩(wěn)定性、循環(huán)壽命長、電壓平臺高等特點(diǎn)，跟磷酸鐵鋰材料有點(diǎn)像。由于大質(zhì)量的陰離子基團(tuán)較多，導(dǎo)致材料的導(dǎo)電性和比容量較差，且能量密度相對低，適宜在儲能、混動車、UPS等領(lǐng)域應(yīng)用。盡管含釩聚陰離子材料（NVPF）結(jié)構(gòu)具有相對較好的能量密度、功率密度等優(yōu)點(diǎn)，但由于原材料五氧化二釩價格太高，單噸理論原材料成本高達(dá)5.74萬元/噸，限制其未來應(yīng)用前景。而硫酸鹽聚陰離子材料具有較強(qiáng)的電負(fù)性和氧化還原電勢，盡管能量密度低了些，但成本可控，理論原材料成本在500元左右，未來有望加速應(yīng)用。
普魯士系列化合物：具有電化學(xué)性能好、成本低、能量密度高的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是材料的結(jié)晶完整性問題和結(jié)晶水問題，導(dǎo)致導(dǎo)電性能比較差、熱穩(wěn)定性差、循環(huán)壽命低，且合成條件苛刻，氰化物具有潛在毒性。上游原材料以氰化鈉和二價錳材料為主，這兩種原材料產(chǎn)能充足，產(chǎn)業(yè)化不存在供給端擔(dān)憂，只是應(yīng)用場景會相對受限。
鈉電池三種主流技術(shù)路線材料及性能對比
資料來源：高工鋰電、軒元資本
總體而言，目前鈉電池的能量密度已逼近磷酸鐵鋰，經(jīng)過技術(shù)優(yōu)化循環(huán)壽命也在逐漸提升當(dāng)中，有望在對能量密度要求不高、成本敏感性較強(qiáng)、對體積不太敏感的儲能、低速交通工具以及部分低續(xù)航乘用車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)替代和應(yīng)用，未來還存在著“鋰鈉混搭”的可能性。
根據(jù)浙商證券研究所預(yù)計，到2025年鈉離子電池全球需求量有望達(dá)到98GWh，其中兩輪車、儲能、A00+A0級車、A級車的全球需求量分別為6.4GWh、55.5GWh、18.4GWh和17.5GWh。
鈉電池作為新的電化學(xué)體系帶來新的投資機(jī)會，相對而言鈉電池正、負(fù)材料極的投資價值會更大些。就鋰電和鈉電兩者的市場機(jī)會而言，未來是鋰電為主，鈉電作為補(bǔ)充?？紤]鈉電池跟鋰電池的產(chǎn)線80%相似，不少鋰電池公司紛紛切入制造鈉電池，如寧德時代、比亞迪、孚能科技等，所以對于一級市場核心技術(shù)掌握有限的鈉電池公司需要保持謹(jǐn)慎。
03固態(tài)電池
液態(tài)鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，小到數(shù)碼產(chǎn)品、電動工具；大到電動自行車、新能源汽車、醫(yī)療設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域，中國也誕生了寧德時代、比亞迪等動力鋰電池領(lǐng)域的國際巨頭。但液態(tài)鋰離子電池面臨著安全性不足、循環(huán)壽命不夠、能量密度受限等挑戰(zhàn)，而基于固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池是下一代電池技術(shù)中最具潛力的方向之一。近年來，中國、日本、韓國、美國在固態(tài)鋰離子電池的基礎(chǔ)科學(xué)研究及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展中都取得了諸多突破。
需要指出的是，跟鈉電池全新的電化學(xué)體系有所不同，固態(tài)鋰電池還是基于鋰離子作為電荷傳輸載體建立的跟液態(tài)鋰電池有所差異化的電化學(xué)材料體系，可以看作是液態(tài)鋰電池的升級版本。
資料來源：李泓，《儲能科學(xué)與技術(shù)》
相對于液態(tài)鋰離子電池，固態(tài)電池有諸多優(yōu)勢：
- 高安全性能：無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)材料不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，聚合物固體電解質(zhì)相比于含有可燃溶劑的液態(tài)電解液，電池安全性也大幅提高。
- 高能量密度：固態(tài)鋰電池負(fù)極可采用金屬鋰，電池能量密度有望達(dá)到300～400Wh/kg甚至更高;其電化學(xué)穩(wěn)定窗口可達(dá)5V以上，可匹配高電壓電極材料。
- 長循環(huán)壽命：有望避免液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中持續(xù)形成和生長SEI膜的問題和鋰枝晶刺穿隔膜問題，大大提升金屬鋰電池的循環(huán)性和使用壽命。
- 寬工作溫度范圍：固態(tài)鋰電池針刺和高溫穩(wěn)定性極好，如全部采用無機(jī)固體電解質(zhì)，從而避免正負(fù)極材料在高溫下與電解液反應(yīng)可能導(dǎo)致的熱失控。
- 具備柔性優(yōu)勢：全固態(tài)鋰電池可以制備成薄膜電池和柔性電池，相對于柔性液態(tài)電解質(zhì)鋰電池，未來可應(yīng)用于智能穿戴和可植入式醫(yī)療設(shè)備等。
固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)高能量密度、高循環(huán)穩(wěn)定性和高安全性能的關(guān)鍵，可以分為氧化物、硫化物、聚合物三大方向。
資料來源：軒元資本整理
- 氧化物：優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電性和穩(wěn)定性較好，離子電導(dǎo)率比聚合物更高，熱穩(wěn)定性高達(dá)1000度，同時機(jī)械穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性也都非常好。缺點(diǎn)是，相對于硫化物其電導(dǎo)率偏低、倍率性能較差。氧化物固態(tài)電池比較適合于消費(fèi)電子場景和部分動力場景
- 硫化物：優(yōu)點(diǎn)是電導(dǎo)率高，電化學(xué)穩(wěn)定窗口較寬（5V以上）。缺點(diǎn)是熱動力穩(wěn)定性很差，無法避免鋰枝晶的產(chǎn)生，且制備工藝比較復(fù)雜，容易產(chǎn)生硫化氫劇毒氣。硫化物比較適合于新能源汽車等動力場景。
- 聚合物：優(yōu)點(diǎn)是易加工，與現(xiàn)有的液態(tài)電解液的生產(chǎn)設(shè)備、工藝都比較兼容。缺點(diǎn)是電導(dǎo)率太低，需要加熱到50度高溫才能正常工作；不易適配于高電壓的正極材料，難以提高能量密度和性能。聚合物固態(tài)電池適合應(yīng)用于消費(fèi)場景。
氧化物、硫化物、聚合物性能蝙蝠圖
資料來源：衛(wèi)藍(lán)新能源
固態(tài)電池充滿廣闊的市場前景，但在應(yīng)用過程中存在諸多挑戰(zhàn)，其中最為突出的問題如界面問題、阻抗較大、鋰離子傳輸較慢、功率密度較低。展望未來發(fā)展趨勢，固態(tài)電池將逐漸減少液態(tài)電解質(zhì)的使用，從半固態(tài)電池到準(zhǔn)固態(tài)電池，最終邁向無液體的全固態(tài)電池。中科院院士歐陽明高曾預(yù)測，固態(tài)電池真正投入大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的大概時間在2025年-2030年之間。
資料來源：軒元資本
由于固態(tài)鋰離子電池的正極材料跟液態(tài)鋰離子電池幾乎一樣，負(fù)極可以用現(xiàn)有的石墨體系，也可以使用硅負(fù)極或者金屬鋰，隔膜減少或作為固態(tài)電解質(zhì)支撐而沿用，電解液隨著液態(tài)比例降低而減少。固態(tài)電池是確定性趨勢，除了關(guān)注固態(tài)電池的投資機(jī)會外，固態(tài)電解質(zhì)材料的投資價值也非常值得重視。
04第三代功率半導(dǎo)體
功率半導(dǎo)體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，目前新能源汽車功率半導(dǎo)體還是以硅基的IGBT、MOSFET為主。由于第三代半導(dǎo)體材料SiC、GaN具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強(qiáng)等特性，SiC、GaN材料制成的第三代半導(dǎo)體器件相比硅基器件具有耐高壓、耐高溫、功耗低、體積小、重量輕等優(yōu)勢。
在整車性能方面，搭載SiC的車輛損耗將會降低80%，充電速度可提高2倍。如果電機(jī)逆變器采用SiC模塊，其功率密度提升80%，體積減小43%，重量可以減少6公斤。
資料來源：博世官網(wǎng)
碳化硅在新能源車中的主要應(yīng)用場景為主逆變器、車載充電器與 DC/DC 變換器，其中約80%的市場規(guī)模來自于汽車主逆變，17%來自于車載充電器 OBC。車載領(lǐng)域，SiC功率器件主要應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、車載充電系統(tǒng)（OBC）、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（車載DC/DC轉(zhuǎn)換器）、非車載充電樁等核心電控領(lǐng)域，提供更高效的電能轉(zhuǎn)換。
資料來源：英飛凌官網(wǎng)、天科合達(dá)招股書
盡管目前新車普遍電池容量可做到100kWh，續(xù)航多在500km上下，甚至高達(dá)700km，但基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善、充電體驗(yàn)感不夠好，消費(fèi)者還是存在里程焦慮。要實(shí)現(xiàn)“充電5分鐘，續(xù)航200km”，高壓快充可以解決這個痛點(diǎn)：讓充電性能大幅提升，快速提升電池充電速度；提高整車運(yùn)行效率，在同等電量情況下，延長續(xù)駛里程。800V平臺架構(gòu)成為高壓快充的重要解決方案。
在800V甚至更高水平的平臺上，高壓快充會涉及到車內(nèi)電源到車外充電整個強(qiáng)電鏈路。原本的硅基IGBT芯片達(dá)到了材料極限，而具備耐高壓、耐高溫、高頻等優(yōu)勢的碳化硅（SiC）器件，無疑成為最佳的替代方案。
隨著SiC成本下降以及800V高壓平臺架構(gòu)的應(yīng)用，SiC MOSFET有望迎來規(guī)模上車。2019年保時捷在Taycan搭載了800V高壓快充平臺，小鵬汽車、廣汽埃安、e平臺、吉利極氪、理想汽車、比亞迪、北汽極狐等車企陸續(xù)發(fā)布了搭載800V高電壓平臺的車型。
資料來源：保時捷官網(wǎng)
受益于智能汽車電動化、智能化，功率半導(dǎo)體的使用量增幅大幅攀升，根據(jù)Strategy Analytics數(shù)據(jù)，預(yù)計2025年全球新能源汽車銷量將達(dá)到2240萬輛，功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將突破100億美元，而中國新能源汽車功率半導(dǎo)體市場2025年則將達(dá)到61.39億美元，保持20%以上的增長速度。
全球第三代半導(dǎo)體龍頭Wolfspeed預(yù)計2026年的碳化硅器件市場結(jié)構(gòu)中，新能源汽車將占據(jù) 52%，其余射頻、工控與能源將分別占據(jù)33%、16%。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，預(yù)計到2025年新能源車將貢獻(xiàn)15.53億美元的SiC功率市場，年復(fù)合增長率達(dá) 38%。第三代半導(dǎo)體正處于爆發(fā)式增長的階段，是個投資確定性比較高的細(xì)分領(lǐng)域。
05分布式驅(qū)動
2023年1月5日，比亞迪以顛覆性技術(shù)打造高端品牌——仰望，推出了基于四輪驅(qū)動技術(shù)方案的“易四方”平臺。裝有麥克納姆輪的比亞迪仰望U8像螃蟹一樣橫著出場，前輪正裝正轉(zhuǎn)，后輪反裝麥輪并且反向轉(zhuǎn)動，提供相同的橫向力矩，同時抵消前后方向力矩，實(shí)現(xiàn)水平橫向運(yùn)動。
比亞迪仰望在前后橋使用一個二合一的控制器進(jìn)行左右兩個電機(jī)的控制，使用一個主控芯片，給左右電機(jī)的協(xié)調(diào)控制提供了電子層面的硬件保障，四輪驅(qū)動的架構(gòu)做到了多種車輛動力學(xué)的控制，成為第一個將分布式驅(qū)動方案進(jìn)行量產(chǎn)的企業(yè)。
資料來源：比亞迪官網(wǎng)
電動汽車的電驅(qū)有集中式和分布式兩種。集中式的方式與傳統(tǒng)的燃油車動力傳輸方式類似，即一臺電機(jī)控制左右兩個車輪甚至是四個輪子，分布式電機(jī)是四個輪子各配備一個電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，每個輪子都可以單獨(dú)進(jìn)行驅(qū)動控制。分布式驅(qū)動的優(yōu)勢是傳動距離短，效率高，結(jié)構(gòu)相對緊湊，而且可以實(shí)現(xiàn)多種車輛動力學(xué)的控制。
分布式電機(jī)又分為輪邊電機(jī)和輪轂電機(jī)兩種細(xì)分類型，輪轂電機(jī)是直接把電機(jī)裝到了輪轂里面與車輪同心布置，相比較集中式的布置方式，省去了半軸，二級差速器以及差速器；輪邊電機(jī)是把電機(jī)裝在輪子旁邊，通過輸出軸傳給輪子。輪邊電機(jī)的結(jié)構(gòu)更接近集中式電機(jī)驅(qū)動架構(gòu)，不像輪轂電機(jī)一樣受到簧下質(zhì)量、防水、防塵以及成本等因素的限制，底盤布置也更加靈活多樣，還可以在總成中集成水冷系統(tǒng)和減速器。
分布式的驅(qū)動控制可以使得車輛在轉(zhuǎn)彎時一側(cè)制動，另外一側(cè)驅(qū)動產(chǎn)生橫擺力矩，提高車輛在轉(zhuǎn)彎時的速度。此外，轉(zhuǎn)彎的橫擺力矩和車輛本身的質(zhì)心力矩是相反的，傳統(tǒng)集中式驅(qū)動架構(gòu)下，單獨(dú)依靠橫擺力進(jìn)行控制很難將兩者進(jìn)行解耦。在分布式的驅(qū)動架構(gòu)下，分布式電機(jī)驅(qū)動加集成的轉(zhuǎn)向控制，可以很好地將橫擺力矩和質(zhì)心的側(cè)傾力矩進(jìn)行解耦，分別單獨(dú)進(jìn)行控制，極大地提高了車輛的操控性和穩(wěn)定性。
分布式驅(qū)動具有以下幾個特點(diǎn)：
- 分布式驅(qū)動電動汽車為驅(qū)動防滑與制動防抱死控制提供更迅速更精確的執(zhí)行器，但其對狀態(tài)估計的精度和控制算法的魯棒性要求也進(jìn)一步提高。
- 分布式驅(qū)動電動汽車直接橫擺力矩控制與傳統(tǒng)的直接橫擺力矩控制相比，涵蓋從常規(guī)到極限的全工況范圍，因此算法需對非線性的輪胎特性有更好的自適應(yīng)性。
- 分布式驅(qū)動電動汽車取消了傳統(tǒng)車輛中的發(fā)動機(jī)、離合器、變速箱、傳動軸等部件的機(jī)械連接，電機(jī)、電池以及電機(jī)控制等部件相對更容易布置，分布式驅(qū)動的電機(jī)布置就更加的靈活。
- 分布式驅(qū)動系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況條件下的高精度、高魯棒性狀態(tài)/參數(shù)估計和高效、高安全性整車主動安全控制技術(shù)的發(fā)展方向，也有望成為投資領(lǐng)域新的趨勢和熱點(diǎn)。
以上是軒元資本對2023年新能源汽車產(chǎn)業(yè)電動化層面5個投資熱點(diǎn)的總結(jié)，下篇將介紹智能化領(lǐng)域5個投資熱點(diǎn)。