2022年電驅動行業規模擴張及供應商全球化趨勢分析報告（34頁）.pdf

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1、2022 年深度行業分析研究報告 內容目錄內容目錄 1. 電機電控技術路徑迭代，高功率密度是發展方向電機電控技術路徑迭代，高功率密度是發展方向 . 5 1.1. 新能車電驅動系統詳解 . 5 1.2. 扁線化趨勢明確，雙電機占比提升 . 10 1.3. IGBT 單管并聯滲透率有望提高，高壓碳化硅趨勢明確 . 12 2. 中高端車型比例上升，電驅動行業規模加速擴張中高端車型比例上升，電驅動行業規模加速擴張 . 17 2.1. 電動化大勢所趨，中高端車型自主份額提升 . 17 2.2. 混動技術逐步突破，推動傳統汽車向新能源過度 . 20 2.3. 市場規模加速擴張，行業格局逐步清晰 . 23

2、3. 三方與主機廠并存，國內供應商的全球化三方與主機廠并存，國內供應商的全球化. 24 3.1. 電驅動行業升級，市場集中度提升 . 24 3.2. 主機廠自制與第三方供應并存，國內第三方比例持續提升 . 26 3.3. 三方供應商逐步切入國際客戶，全球化加速 . 28 4. 推薦標的推薦標的. 31 4.1. 方正電機：扁線電機龍頭，產能持續擴張 . 31 4.2. 英搏爾：單管并聯有效降本，集成芯滲透率有望提升 . 31 4.3. 巨一科技：裝備電驅雙輪驅動，新勢力客戶拓展順利 . 32 4.4. 臥龍電驅：客戶持續擴展，新能源業務加速 . 32 4.5. 金杯電工：扁線細分龍頭，產品覆蓋

3、主流車企. 33 4.6. 精達股份：深度綁定核心客戶，扁線產能擴張迅速. 34 圖表目錄圖表目錄 圖 1：電驅動系統組成 . 5 圖 2：新能車電機的分類. 5 圖 3：磁同步電機和交流異步電機的定轉子. 5 圖 4：2021 年新能源汽車乘用車驅動電機類型分布 . 6 圖 5：永磁同步電機的構成 . 7 圖 6：永磁同步電機成本構成. 7 圖 7：電機生產工藝流程圖 . 7 圖 8：電機控制器硬件構成 . 8 圖 9：電機控制器成本構成 . 8 圖 10：電驅動系統的集成. 9 圖 11：電驅動系統集成可以有效降本 . 9 圖 12：多合一集成技術迭代 . 9 圖 13：2021 年單月三

4、合一系統銷量 . 10 圖 14：三合一電驅動滲透率持續上升 . 10 圖 15：圓線繞組和扁線繞組 . 10 圖 16：扁線電機綜合性能優于圓線電機. 10 圖 17：Hairpin 工藝流程圖 .11 圖 18：Si 基器件和 SiC 器件耐壓程度對比 . 15 圖 19：SiC 功率器件對比 Si 功率器件優勢 . 15 圖 20：SiC 逆變器通過增加續航減少成本. 17 圖 21：2018-2022Q1 國內新能源汽車產銷情況（萬輛） . 17 rQqPrQpMxPmRoMmPuNnPmN8O9R6MoMnNtRnPjMpPmRjMnMuM7NrRvMuOnQpMuOrRtP 圖 2

5、2：近六個月純電動和插電混動銷量（萬輛）. 17 圖 23：近兩年新勢力車企銷量（單位：萬輛） . 18 圖 24：2021 年分價位新能車銷量及占比（單位：萬輛） . 19 圖 25：2022E 分價位新能車銷量及占比（單位：萬輛）. 19 圖 26：2021-2022E 純電動車市場份額（單位：萬輛） . 20 圖 27：2021-2022E 混動車市場份額（單位：萬輛）. 20 圖 28：HEV 工作原理. 21 圖 29：PHEV 工作原理 . 21 圖 30：近五年 BEV、HEV、PHEV 銷量（單位：萬輛） . 23 圖 31：新能源汽車銷量預測（單位：萬輛）. 24 圖 32：

6、電驅動系統市場規模（單位：億） . 24 圖 33：2021 電機銷量前 10 企業 . 24 圖 34：2021 電控銷量前 10 企業 . 24 圖 35：近五年四家公司研發投入占比 . 25 圖 36：近五年四家公司電驅動系統業務毛利率 . 25 圖 37：扁線電機的成本構成 . 25 圖 38：釹鐵硼永磁材料價格上漲（單位：萬元/噸） . 25 圖 39：2020 年和 2021 年電機裝機量 CR10. 26 圖 40：2020 年和 2021 年電控裝機量 CR10. 26 圖 41：近三年四家公司的研發投入（單位：億元） . 27 圖 42：近三年四家公司的研發人員. 27 圖

7、43：2020 和 2021 年電機裝機量 TOP10 比例 . 28 圖 44：2020 和 2021 年電控裝機量 TOP10 比例 . 28 圖 45：海外新能源汽車銷量（單位：萬輛）. 29 圖 46：2019-2024E 方正電機營業收入及增速 . 31 圖 47：2019-2024E 方正電機歸母凈利潤及增速. 31 圖 48：2019-2023E 英搏爾營業收入及增速. 32 圖 49：2019-2023E 英搏爾歸母凈利潤及增速 . 32 圖 50：2017-2021 巨一科技營業收入及增速 . 32 圖 51：2017-2021 巨一科技歸母凈利潤及增速 . 32 圖 52：

8、2017-2021 臥龍電驅營業收入及增速 . 33 圖 53：2017-2021E 臥龍電驅歸母凈利潤及增速. 33 圖 54：2019-2024E 金杯電工營業收入及增速 . 34 圖 55：2019-2024E 金杯電工歸母凈利潤及增速. 34 圖 56：2017-2021 精達股份營業收入及增速 . 34 圖 57：2017-2021 精達股份歸母凈利潤及增速 . 34 表 1：永磁同步電機和交流異步電機的比較. 6 表 2：Hairpin 工藝的難點 .11 表 3：新能源汽車兼顧加速和高速續航解決方案.11 表 4：同步+異步雙電機搭配應用于中高端車型 . 12 表 5：2021

9、我國新能源車銷量 TOP20 中的雙電機配臵車型. 12 表 6：IGBT 和 MOSFET 性能對比. 13 表 7：IGBT 模塊的發展趨勢 . 13 表 8：“集成芯”驅動三合一體積更小 . 14 表 9：集成芯”驅動總成重量更輕，功率密度更大 . 14 表 10：影響 IGBT 均流的的因素. 14 表 11：整車廠和零件廠 SiC 布局 . 16 表 12：新勢力和傳統自主品牌 2022 年陸續推出高端車型. 18 表 13：HEV 和 PHEV 比較分析. 21 表 14：比亞迪 DM-i 超級混動車型 . 21 表 15：長城檸檬 DHT 混動系統車型. 22 表 16：吉利雷神

10、智擎 Hi X混動系統 . 22 表 17：三種具有代表性的國產混動系統. 22 表 18：國內主要三方供應商定點客戶情況 . 25 表 19：國內電驅動行業主要參與者對比. 26 表 20：第三方供應商產能擴建項目. 27 表 21：巨一科技新能源汽車新一代電驅動系統產業化項目投資具體安排. 27 表 22：國內驅動總成產品參數. 28 表 23：國外驅動總成產品參數. 29 表 24：國內第三方逐步切入國際客戶 . 29 1. 電機電控技術路徑迭代，高功率密度是發展方向電機電控技術路徑迭代，高功率密度是發展方向 1.1. 新能車電驅動系統詳解新能車電驅動系統詳解 新能源汽車的新能源汽車的電

11、驅動系統電驅動系統主要主要由由驅動驅動電機電機總成總成、電機控制器總成電機控制器總成和和傳動總成傳動總成組成組成。驅動電機驅動電機的主要功能是為新能源汽車提供動力，將電能轉化為旋轉的機械能，主要構成包括定子、轉子、結構組件和殼體；電機電機控制器總成控制器總成的作用是基于功率半導體的硬件及軟件設計，對電機的工作狀態進行實時控制，使其按照需要的方向、轉速、轉矩、響應時間工作，主要由功率組件、控制軟件和傳感器組成；傳動總成傳動總成的作用是將驅動電機的轉速降低、轉矩升高，以保證驅動電機的轉矩、轉速滿足車輛需求，主要由減速器、齒輪組、離合器和半軸組成。 圖圖 1：電驅動系統組成電驅動系統組成 資料來源：

12、精進電動招股說明書，安信證券研究中心 新能源汽車的驅動電機主要有永磁同步電機和交流異步電機。永磁同步電機的轉子是永磁體，定子繞組可以使用圓線和扁線，功率密度較高，適用于低速、高速切換以及頻繁啟停等復雜路況，是目前國內新能源汽車驅動電機的主流技術路徑。交流異步電機的定轉子均是使用圓線的繞組，適用于高速路況，在國內主要應用于四驅車型的輔助驅動系統，高速行駛時由永磁同步電機切換成交流異步電機。 圖圖 2：新能車電機的分類：新能車電機的分類 圖圖 3：磁同步電機和交流異步電機的定轉子磁同步電機和交流異步電機的定轉子 資料來源：蓋世汽車，安信證券研究中心 資料來源：蓋世汽車，安信證券研究中心 永磁同步電

13、機和交流異步電機各有優勢。永磁同步電機和交流異步電機各有優勢。永磁同步電機的優勢：1）相同重量和體積下，永磁同步電機能輸出更高的功率和扭矩；2）調速范圍大，調整電流與頻率即可在很大范圍內調整電機的功率和轉速；3）采用永磁體激磁，省去了激磁線圈工作時消耗的電能，提高了效率，延長續航里程。 交流異步電機的優勢：1）結構簡單，穩定性好，抗震動性能優異；2）永磁同步電機在高溫下會有磁性衰減的問題，而交流異步電機的磁場并不依靠磁鐵產生，不存在磁性衰退，動力下降的問題；3）磁場會根據輸入電流的變化而變化，這就使得它在空載到滿載的過程中能夠接近恒速變化，加速性能更好；4）效率相對更高，節能性更佳。 表表 1

14、：永磁同步電機和交流異步電機的比較：永磁同步電機和交流異步電機的比較 功率密度功率密度 峰值功率峰值功率 負荷效率負荷效率 轉速范圍轉速范圍（r/min） 可靠性可靠性 結構堅固性結構堅固性 外形尺寸外形尺寸 電機重量電機重量 電機成本電機成本 控制性能控制性能 交流異步交流異步電機電機 中 90-95% 90-92% 12000-20000 好 好 中 中 較低 好 永磁同步永磁同步電機電機 高 95-97% 85-87% 4000-16000 好 一般 小 輕 較高 最好 資料來源：精進電動招股說明書，安信證券研究中心 2021 年國內新能源汽車乘用車驅動電機市場共裝配 342.5 萬臺電

15、機，其中永磁同步電機占323.3 萬臺，占比約為 94%，交流異步電機占比約為 5%，國內的驅動電機市場仍以永磁同步電機為主，主要原因包括：1）國內稀土資源較為豐富，供應鏈資源豐富；2）新能車發展初期仍以單電機的車型為主，需要相對較大的輸出功率和扭矩。純電動車型中的雙驅動電機版本，配套一臺異步電機和一臺永磁同步電機的車型較多，隨著雙電機車型的占比增加，我們認為，異步電機在國內的市場份額仍有一定提升的空間，永磁同步電機仍是行業主要的驅動電機類型。 圖圖 4：2021 年新能源汽車乘用車驅動電機類型分布年新能源汽車乘用車驅動電機類型分布 資料來源：第一電動，安信證券研究中心 在永磁同步電機成本中，

16、稀土磁鋼成本占比最高。在永磁同步電機成本中，稀土磁鋼成本占比最高。永磁同步電機的制造原材料主要有稀土磁鋼、硅鋼片、銅和鋁等，其中稀土磁鋼主要用于制造永磁體，成本構成在 30%左右；硅鋼片主要用于制作鐵芯，成本構成在 20%左右；銅主要用于制作定子繞組，成本構成在 15%左右；鋼主要用于制作電機軸等結構組件，成本構成在 10%左右；鋁主要用于制作電機殼，成本構成在 10%左右。 驅動電機行業的原材料成本占比較高，占到總成本端的 80%左右，行業的盈利能力受到原材料價格的波動影響較大，行業盈利能力的改善主要從幾個方面：1）規模效應的增加；2）行業格局的改善，逐步形成成熟的定價機制；3）產能利用率的

17、提升，驅動電機為偏定制化產品，提升行業產能利用率對改善盈利能力較為重要；4）成本端的壓力傳導；5）通過平臺化去攤薄前期開發費用。 永磁同步電機, 3233418, 94% 交流異步電機, 169181, 5% 其他電機, 22674, 1% 永磁同步電機 交流異步電機 其他電機 圖圖 5：永磁同步電機的構成永磁同步電機的構成 圖圖 6：永磁同步電機成本構成永磁同步電機成本構成 資料來源：蓋世汽車，安信證券研究中心 資料來源：蓋世汽車，安信證券研究中心 電機生產工藝流程主要包括定子鐵芯和轉子鐵芯的沖壓、疊壓、焊接，定子繞線、嵌線、浸漆，殼體和前后端蓋、變速器殼體的鑄造、數控機床精密加工，軸、齒輪

18、的鍛造和數控精密加工，以及轉子組裝，其中定子嵌線和轉子動平衡是關鍵步驟。定子嵌線是指將定子線棒嵌入電機定子槽內并固定的過程，轉子的動平衡是一種改善轉子質量分布，以使轉子在旋轉時不至于產生過量不平衡離心力的工序。由于定子嵌線過程的相對標準化，扁線電機的生產工扁線電機的生產工藝自動化程度較高藝自動化程度較高，基本已經可以實現全自動化生產的工藝流程，對生產效率和生產成本的優化較多，并且增加了產品的一致性。 圖圖 7：電機生產工藝流程圖電機生產工藝流程圖 資料來源：精進電動招股說明書，安信證券研究中心 電控是電驅動系統中的核心部件電控是電驅動系統中的核心部件。新能源汽車電控通過接受 VCU 指令，控制

19、新能源汽車電機的電流及電壓，使其按照需要的方向、轉速、轉矩、響應時間工作，此外在能量回收過程中，新能源汽車電控還起到回充動力電池的作用。電控對新能車電驅動系統的效率和功率密度有重要影響，通過 IGBT 芯片的不同結構設計可以優化所占體積，減少物料使用，從而提升電驅動系統的功率密度；通過軟件和硬件端的差異性，可以優化總成效率，從而改善續航里程。 電機控制器主要包括 IGBT 芯片、PCB 板、電容器、傳感器、殼體和控制軟件等，其中傳感器包括溫度傳感器、電流/電壓傳感器、轉子位臵傳感器等，控制軟件包括 AUTOSAR 等軟件架構。其中電機控制器根據結構的不同又可以分為 IGBT 模塊和 IGBT

20、單管并聯兩種技術路徑，目前兩種方案均有車企批量應用，各有優勢和劣勢。 稀土磁鋼 30% 硅鋼片 20% 銅 15% 鋼 10% 鋁 10% 其他及制造費用 15% 稀土磁鋼 硅鋼片 銅 鋼 鋁 其他及制造費用 圖圖 8：電機控制器硬件構成電機控制器硬件構成 資料來源：英搏爾招股說明書，安信證券研究中心 成本端成本端： 以 IGBT 模塊的方案來看， 電機控制器的成本可以分解為 IGBT 模組、 控制電路板、驅動電路板、電機控制器殼體、電流傳感器、接插件、門驅動電路、電容等組件。其中 IGBT模組是電機控制器中最主要的零部件，其成本約占電機控制器總成本的 37%，控制電路板成本約占 16%，驅動

21、電路板成本約占 12%，電機控制器殼體成本約占 11%，電流傳感器成本約占 5%，接插件、門驅動電路成本約各占 4%，電容成本約占 2%，其他部件以及人力成本約各占 4%。電控的成本主要仍然以 IGBT 芯片為主，IGBT 芯片的價格波動對電機控制器的成本端影響較大。 圖圖 9：電機控制器成本構成：電機控制器成本構成 資料來源：旺財電機與電控，安信證券研究中心 電驅動系統集成化優勢顯著，未來趨勢明確。電驅動系統集成化優勢顯著，未來趨勢明確。電機、電控和減速器構成的三合一驅動總成，以及 PDU、OBC、DC-DC 構成的三合一電源總成，是目前主要的集成技術路徑，相比于獨立零部件，三合一總成節省了

22、接插件以及殼體等物料的使用，實現了重量和體積上的降低，從而在功率密度以及成本上更具優勢。此外，在三合一總成的基礎上可以實現進更深層次的集成，將三合一驅動總成和電源總成進一步集成為六合一電驅動總成產品。以英搏爾的六合一總成為例，三合一電源總成較單體零部件可以實現降本 500 元，六合一總成在三合一總成IGBT模組 37% 驅動電路板 12% 控制電路板 16% 電機控制器殼體 12% 電流傳感器 5% 接插件 4% 門驅動電路 4% 其他部件 4% 人力成本 4% 電容 2% IGBT模組 驅動電路板 控制電路板 電機控制器殼體 電流傳感器 接插件 門驅動電路 其他部件 人力成本 電容 的基礎上

23、可以實現降本 1000 元，合計降本 1500 元，電驅動系統集成化產品功率密度和成本優勢顯著，未來趨勢明確。 圖圖 10：電驅動系統的集成電驅動系統的集成 圖圖 11：電驅動系統集成可以有效降本電驅動系統集成可以有效降本 資料來源：英搏爾公司公告，安信證券研究中心 資料來源：英搏爾公司公告，安信證券研究中心 目前主流主機廠和電驅動系統供應商均已實現三合一驅動總成的量產，其中比亞迪海豚更是實現了八合一的深度集成。電驅動系統集成化趨勢明顯，電驅動系統集成化趨勢明顯，主要驅動因素包括主要驅動因素包括：1）減速器和電機采用直連、電機與電控直連，減少了傳遞路徑上的能量損耗，電驅動系統效率提升；2）可以

24、減少殼體用料、 線束和連接件等， 從而減輕重量、 降低成本， 電驅動系統功率密度提升；3）電驅動系統產品均價更高，盈利能力更強。 較獨立的電機電控系統，三合一動力總成可以優化動力總成的體積和減少物料的使用，并簡化三電系統，可實現功率密度的提升以及成本的降低。隨著汽車電子電氣架構的升級，電驅動系統下一步的集成化方向是將電源總成集成到三合一驅動總成中，域控制器方案是在多合一方案基礎上進一步集成 BMS 和 VCU。英搏爾的六合一總成是將三合一電源總成和三合一動力總成進行集成，華為的七合一總成是將六合一總成和 BMS 進行集成，比亞迪的八合一總成是將六合一總成和 BMS、VCU 進行集成。 圖圖 1

25、2：多合一集成技術迭代多合一集成技術迭代 資料來源：蓋世汽車，安信證券研究中心 2020 年新能車乘用車三合一電驅動系統滲透率為 35%，2021 年滲透率同比上升 16 個百分點，達到 51%。三合一電驅動總成滲透率穩步提高，主要驅動因素包括三合一電驅動總成滲透率穩步提高，主要驅動因素包括：1）三合一驅動系統體積更小，可以實現車輛各系統的布局可以更加靈活，增加更大的儲物空間和乘坐空間；2）三合一驅動系統重量更輕，可以實現整車重量的下降，增加汽車續航里程；3）為主機廠降低了供應商層面的管理成本、溝通成本，也減少了原有分散采購多個零部件的配套成本；4）有利于車企的平臺化設計，為不同車型搭載同一套

26、系統。 圖圖 13：2021 年年單單月三合一系統銷量月三合一系統銷量 圖圖 14：三合一電驅動滲透率持續上升三合一電驅動滲透率持續上升 資料來源：Ne 時代，安信證券研究中心 資料來源：Ne 時代，安信證券研究中心 1.2. 扁線化趨勢明確，雙電機占比提升扁線化趨勢明確，雙電機占比提升 扁線電機是指定子繞組采用扁銅線的電機，根據其扁線形狀可以分為 Hair pin、I pin、Wave pin 三種。目前絕大多數企業都使用 Hair pin 電機，因其繞組形狀與發卡相似，所以扁線電機也被稱為發卡電機。扁線電機的優勢主要有： 1）效率高）效率高：截面設計提升槽滿率，扁線電機截面為方形，空間利用

27、率高，裸銅槽滿率較圓形電機可提升 20%-30%，能有效降低繞組電阻進而降低銅損耗；端部尺寸更短，與圓線電機繞組相比，扁線電機端部總高度縮短 5-10mm，可有效降低端部繞組銅耗，進一步提升電機效率；截面設計+縮短端部尺寸等結構設計，可以讓扁線電機的平均效率較傳統圓線提高 1%以上； 2）功率密度高）功率密度高：在相同體積情況下，扁線電機可以容納更多的定子繞組，即相同損耗下扁線電機可以輸出更高的功率和扭矩； 3）散熱能力強）散熱能力強：與圓線電機相比，扁線電機的扁線形狀更規則，在定子槽內緊密貼合，與定子鐵芯齒部和軛部接觸面積大，可有效降低槽內熱阻，提供熱傳導效率； 4）NVH 表現表現好好：一

28、方面，扁線電機使用的導線及繞組具備更好的剛度，可有效壓制噪音；另一方面，扁線繞組通過鐵芯端部插線而非槽口嵌線，因此電磁設計上可以選擇更小的槽口設計，能有效降低齒槽轉矩脈動。相較于圓線電機，扁線電機 NVH 下降 12%，電機齒槽轉矩減少 81%。 5）生產自動化程度高：）生產自動化程度高：扁線電機的生產需要先把繞組做成類似發卡一樣的形狀，穿進定子槽內，再在另外一端把“發卡”的端部焊接起來，這個過程更適合用自動化機器操作，生產效率大大提高。 圖圖 15：圓線繞組和扁線繞組圓線繞組和扁線繞組 圖圖 16：扁線電機綜合性能優于圓線電機扁線電機綜合性能優于圓線電機 資料來源：綠芯之友，安信證券研究中心

29、 資料來源： 新能源汽車扁線電機技術分析 ，安信證券研究中心 扁線電機與圓線電機在生產工藝上最大的區別在于定子的生產，定子是扁線電機最重要的組0%10%20%30%40%50%60%70%01020304050601月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 三合一 驅動電機 滲透率 0%20%40%60%80%100%20202021其他 三合一 成部分。主流的 Hairpin 繞組工藝有以下幾個關鍵步驟：1）插紙工序：扁線電機的定子槽和導體之間設有絕緣紙， 以保障異相導體之間以及導體和定子鐵芯之間的絕緣； 2） 線圈成型：通過一系列工序將線圈折成發卡的形狀；

30、3）線圈插入：將線圈插到仿形工裝內，再將所有發卡線圈整體插入到鐵芯中，并壓入到相應的設計尺寸；4）擴口：利用擴口機構拉動扁線往外移動；5）焊接：將繞組插入定子槽后，需要在另外一端把發卡的端部焊接起來。 圖圖 17：Hairpin 工藝流程圖工藝流程圖 資料來源： Hairpin扁線電機定子工藝方法比較分析 ，安信證券研究中心 隨著定子每槽發卡層數的增多，其發卡線成型的一致性、插入銅線的數量、扭轉的層數及焊點的數量都會對制造工藝方案提出更高的要求。 以 6 層 48 槽產品焊接為例， 一個產品有 100 多個焊點需要焊接，保證每個焊點的焊接質量、焊接速度及穩定性，是業內有挑戰性的一大難題。我們認

31、為扁線電機的生產工藝復雜，生產難點多，競爭壁壘較高，頭部電機廠有望放大競爭優勢。 表表 2：Hairpin 工藝的難點工藝的難點 步驟名稱步驟名稱 工藝難點工藝難點 成形成形 銅線較扁平，在折彎處漆皮容易破損，折彎后銅線會有反彈，成型時需要多次調整折彎參數以使其反彈后滿足外形尺寸的要求 扭頭扭頭 扭轉機構和扭頭工裝( 扭轉桶) 的制造非常難，產品層數越多，對于扭轉桶加工精度的要求越高，扭轉桶為多層套筒結構，相對扭轉時容易磨損 焊接焊接 焊接飛濺過大容易形成焊接缺陷，同時也表示焊接過程不穩定 涂覆涂覆 扁線 R角處涂覆難度大，很難保證絕緣層均勻性，且扁線彎折成發卡后，R角處應力集中，容易導致涂覆

32、層破損 資料來源： Hairpin扁線電機定子工藝方法比較分析 ，安信證券研究中心 新能源車加速及爬坡時需要低轉速大扭矩，高速行駛時需維持高轉速，因此驅動電機工況更為復雜，調速范圍更寬。在低速重載、高速輕載等情況下，電驅動系統效率會比峰值效率下降 2030%，為兼顧加速和高速續航，通常有如下方案：1）單電機+單檔變速器；2）單電機+兩檔變速器；3）永磁同步電機+交流異步電機；4）永磁同步電機+永磁同步電機。目前主流的雙電機方案是永磁同步電機搭配交流異步電機，其優勢在于增加扭矩和功率，擴大系統高效區，高效能量回收，我們認為在未來雙電機滲透率不斷提升的情況下，此方案將會得到更廣泛的應用。 表表 3

33、：新能源汽車兼顧：新能源汽車兼顧加速和高速續航加速和高速續航解決方案解決方案 單電機單電機+單擋變速器單擋變速器 單電機單電機+兩兩擋擋變速器變速器 雙電機雙電機 永磁同步+交流異步 永磁同步+永磁同步 特特點點 單個電機滿足復雜工況，具有高性能和高轉速范圍要求 電機配合兩擋位變速器 永磁同步與交流異步搭配，充分發揮其優勢，實現“1+12”效果 前驅、后驅搭配兩個功率不一樣的電機，分別兼顧低速與高速工況 優優點點 制造簡單，目前為主流三合一方案 同時保證高速行駛和低速爬坡的動力性需求，系統高效區有一定擴大 增加扭矩和功率，擴大系統高效區， 高效能量回收，為主流雙電機方案 有利于兩個電機都保持在

34、高效的工作區間，全方位提高整車的效率 缺缺點點 系統效率低于其他方案 普遍存在換擋沖擊的頓挫感，甚至導致動力中斷等問題 1）實現多電機與變速箱、減速箱的匹配、耦合技術難；2）協調兩個電機的平衡，多電控技術要求更高； 3）成本高于單電機驅動 應應用用 Model 3 保時捷 Taycan Model S、蔚來 ES6 等 比亞迪 唐新能源 兩檔電驅系統將變速箱、電機及逆變器進行一體化設計，由于兩個檔位速比差別比較大，換擋需要的同步時間較長。 雙電機搭配以分別滿足低速與高速運轉工況，并在一定范圍內同時工作提高輸出功率，兼顧低速爬坡和高速續航， 資料來源：各公司官網，汽車之家，安信證券研究中心 雙電

35、機搭配分別滿足低速與高速運轉工況，并在一定范圍內同時工作提高輸出功率，兼顧低速爬坡和高速續航，從根本上改變了新能車機動性能。相比單電機方案，雙電機方案具有以下優勢：1）在整個運行過程中動力無中斷，連續無卡頓；2）提升整車系統效率的同時獲得更大扭矩；3）降低電機單體的制造難度與開發成本；4）提高制動能量回收的效率。其中不同功率的同步電機與異步電機搭配可以做到優勢互補，被中、高端車型廣泛應用，如特斯拉model Y、model X、蔚來 ES6、ET7 等，同步電機與異步電機搭配逐漸成為核心配臵。為解決續航問題同時滿足高性能的追求，雙電機驅動在中、高端車型中廣泛應用，2021 年銷量前 5 款熱銷

36、車型中有 4 款配有雙電機升級版，我們認為雙電機占比有望逐步提升。 表表 4：同步：同步+異步雙電機搭異步雙電機搭配應用于中高端車型配應用于中高端車型 車型車型 Model Y 2022 款款 長續航全輪驅動版長續航全輪驅動版 Model X 2021 款款 雙電機全輪驅動板雙電機全輪驅動板 蔚來蔚來 ES6 2020 款款 465KM 性能版性能版 蔚來蔚來 ET7 2022 款款 75kWh 電動機總功率電動機總功率(kW) 331 493 400 480 電動機總扭矩電動機總扭矩(Nm) 559 - 725 850 前電動機最大功率前電動機最大功率(kW) 137 - 180 180 后

37、電動機最大功率后電動機最大功率(kW) 194 - 240 300 電機類型電機類型 前感應異步+ 后永磁同步 前永磁同步+ 后交流異步 前永磁同步+ 后交流異步 前永磁同步+ 后交流異步 電機布局電機布局 前臵+后臵 前臵+后臵 前臵+后臵 前臵+后臵 價格（萬元）價格（萬元） 37.59 93.99 39.80 44.80 資料來源：汽車之家，安信證券研究中心 表表 5：2021 我國我國新能源車銷量新能源車銷量 TOP20 中的中的雙電機配臵雙電機配臵車型車型 品牌品牌 特斯拉特斯拉 特斯拉特斯拉 理想理想 比亞迪比亞迪 小鵬小鵬 比亞迪比亞迪 蔚來蔚來 車型車型 model y 全輪驅

38、動版 model 3 全輪驅動版 ONE 漢 EV P7 562N版 唐 EV ES6 最大功率最大功率(kW) 331 357 245 363 316 380 320 最大扭矩最大扭矩(Nm) 559 659 455 680 655 680 610 馬力馬力(Ps) 450 486 333 494 430 517 435 0-100Km 加速加速(s) 5 3.3 6.5 3.9 4.3 4.6 5.6 價格價格(萬元萬元) 34.8 34 33.8 27.9 34 28.4 34.7 同款車型銷量排名同款車型銷量排名 2 3 4 5 11 15 17 資料來源：汽車之家，安信證券研究中心

39、1.3. IGBT 單管并聯滲透率有望提高，高壓碳化硅趨勢明確單管并聯滲透率有望提高，高壓碳化硅趨勢明確 新能源汽車電控的功率組件有兩種技術方案： IGBT 模塊和 IGBT 單管并聯， 兩者主要的區別是封裝形式的不同，目前 IGBT 的主要技術路徑是模塊。單管并聯技術主要用于 MOS 管，主要應用平臺是低速電動車，如 6072V 或者是 96V 等電壓平臺系統，而涉及高電壓、大 電流平臺 IGBT 單管并聯方案主要的使用者包括特斯拉和英搏爾。 表表 6：IGBT 和和 MOSFET 性能對比性能對比 MOSFET IGBT 開關容量開關容量 100A/500V 1.2kA/1.6kV 開關頻

40、率開關頻率 50kHz 20kHz 通態損耗通態損耗 高 低 門柵極驅動功耗門柵極驅動功耗 低 很低 控制方式控制方式 電壓 電壓 反向電壓阻斷能力反向電壓阻斷能力 0 200-2500V 正向電流范圍正向電流范圍 12-100V 100-400V 正向導通電流密度正向導通電流密度 6A/cm2 60 A/cm2 資料來源： MOSFET和IGBT性能的比較 ，安信證券研究中心 IGBT 模塊將多個 IGBT 芯片以絕緣方式組裝在金屬基板上， 用空心塑殼封裝， 用高壓硅脂或者硅脂作為絕緣材料，主要優勢包括：1）溫度一致性更好，IGBT 模塊將多個 IGBT 芯片組裝同一個金屬基板上，相當于在獨

41、立的散熱器與 IGBT 芯片之間增加了一塊均熱板；2）參數一致性更好，模塊內的多個 IGBT 芯片經過了模塊制造商的篩選，參數一致性比市售分立元件要好。綜合來看，IGBT 模塊的方案相對較為成熟，穩定性相對較高，新能車電控中滲透率較高。但是 IGBT 模塊作為標準模塊，在電動汽車驅動電機控制系統中存在不同功率應用時容易出現容量受限及結構安裝等問題。 表表 7：IGBT 模塊的發展趨勢模塊的發展趨勢 指標指標 發展趨勢發展趨勢 運行結溫運行結溫 經過持續不斷的結構改進和工藝提高，現在的高壓 IGBT 模塊最高允許結溫已經提高到 175 ，最高允許運行結溫提高到 150，逼近到了 Si 材料的理論

42、極限，要想進一步提高允許運行結溫，只能尋找新的芯片材料。 功率密度功率密度 IGBT 模塊內部通常包含多個芯片，尤其是高壓 IGBT 模塊，是由很多功率半導體芯片并聯構成的。目前，受材料特性和熱性能限制，單一芯片所能承載的額定電流是有限，進一步提高單一芯片的電流承載能力，提高功率密度，從而減小封裝尺寸和體積，是高壓 IGBT 模塊的發展趨勢之一 集成度集成度 更高的集成度意味著更高的智能化，這也是功率半導體器件的發展方向之一。智能功率模塊是集成化和智能化的典型產品。智能功率模塊(IPM)是將 IGBT 和反向恢復二極管芯片與驅動、檢測和保護等功能集成在一起的功率模塊，具有短路、過溫、欠電壓等保

43、護功能，目前已經在電動汽車低壓領域得到了廣泛應用 散熱能力散熱能力 直接散熱和雙面散熱是 IGBT 模塊散熱技術的發展方向，汽車用 IGBT 模塊已經實現了直接散熱 資料來源： 大功率 IGBT 模塊及驅動電路綜述 ，安信證券研究中心 IGBT 單管并聯單管并聯是指將 IGBT 分離器件按照 PEBB 的理念制作功率模塊進行工藝布局，這種設計方法可以針對不同客戶的多樣化需求，在生產工藝結構不變的前提下，進行功率單元排列組合和積木式搭配，然后在底層控制程序對編碼器、油門、汽車通訊、控制器內核等針對性處理，實現客戶定制化、動態化需求。 目前，主要有特斯拉和英搏爾使用 IGBT 單管并聯技術，以英搏

44、爾為例，我們對比了英搏爾的“集成芯”驅動總成和傳統驅動總成，總結出幾點使用 IGBT 單管并聯技術的驅動總成的優勢： 優勢一： 體積更小。優勢一： 體積更小。 在 “集成芯” 驅動總成中， 英搏爾用 IGBT 單管并聯方案替代傳統的 IGBT模塊方案，使電機和電機控制器的一體化程度更高，進而使“集成芯”的體積更小。 “集成芯 ” 的X 軸 /Y軸 /Z軸 長 度 為438mm/483mm/283mm, 與 傳 統 驅 動 總 成 的526mm/483mm/429mm 相比，X軸長度和 Z 軸長度分別減小了 88mm 和 146mm，體積有明顯的減小。 表表 8： “集成芯”驅動三合一體積更小“

45、集成芯”驅動三合一體積更小 傳統驅動三合一傳統驅動三合一 “集成芯”驅動三合一“集成芯”驅動三合一 X 軸長度（）軸長度（） 526 438 Y 軸長度（）軸長度（） 483 483 Z 軸長度（）軸長度（） 429 283 資料來源：英搏爾公司公告，安信證券研究中心 優勢二：重量更輕。優勢二：重量更輕。在“集成芯”產品中，由于實現了電機和電機控制器的高度一體化，這就可以省略裝電機控制器的模塊與外部結構件，重量得以下降， “集成芯”的重量是 67kg，與傳統驅動總成的 83kg 相比，重量下降了 16kg，即下降了 20%左右。 優勢三：功率密度更大。優勢三：功率密度更大。與傳統驅動總成相比，

46、 “集成芯”的體積更小，重量更輕，但系統功率同樣是 160kW，在功率密度上更有優勢， “集成芯”的功率密度達到了 2.38kW/kg，相比傳統驅動總成的 1.92kW/kg，大了 0.46kW/kg。 表表 9：集成芯”驅動總成重量更輕，功率密度更大：集成芯”驅動總成重量更輕，功率密度更大 指標指標 傳統驅動三合一傳統驅動三合一 “集成芯”驅動三合一“集成芯”驅動三合一 電驅總重量（電驅總重量（kg） 83 67 功率密度（功率密度（kW/kg） 1.92 2.38 資料來源：英搏爾公司公告，安信證券研究中心 優勢四：成本更低。優勢四：成本更低。與功率器件相比，模塊的價格更高。使用 IGBT

47、 單管并聯方案時，英搏爾不需要購買 IGBT 模塊，只需要購買 IGBT 單管進行并聯，因此降低了成本。以 160kW 的模塊為例，使用 IGBT 模塊方案成本約為 1500 元，而使用單管并聯解決方案成本大約降低40%。 IGBT 并聯方案并聯方案技術壁壘較高技術壁壘較高：1）電流一致性問題，需要使得每一個 IGBT 單管通過的電流完全相同，因為只要有一個單管出現問題，就會加劇其他管子的工作負荷，甚至失控；2）溫度一致性問題，由于每個單管布臵位臵和參數一致性等問題，會導致單管溫度不一致從而影響性能發揮。我們認為，兩種方案在未來仍將處于共存的狀態，但是 IGBT 單管并聯的方案滲透率有望逐步提

48、升。IGBT 單管并聯方案的優勢明顯，但是峰值輸出功率越大，并聯的IGBT 芯片數量越多，一致性的控制難度越高；IGBT 模塊的方案功率密度和效率相對較低，但是可靠性相對較高，并且已經在大部分新能車上批量使用。 表表 10：影響：影響 IGBT 均流的的因素均流的的因素 影響因素影響因素 重要性重要性 回路寄生參數回路寄生參數 重要 器件參數器件參數 重要 驅動信號驅動信號 重要 工作結溫工作結溫 重要 柵極寄生參數柵極寄生參數 一般 資料來源： 大功率 IGBT 器件并聯均流研究 ，安信證券研究中心 在工作過程中，電機控制器會在直流母線電壓基礎上產生電壓浮動。因此，在 450V 直流母線電壓

49、下，IGBT 模塊承受的最大電壓應在 650V 左右，若直流母線電壓提升到 800V 以上，對應的功率器件耐壓水平則需提高至 1200V 左右。目前主流 Si 基 IGBT 在 800V 高電壓平臺上存在著損耗高、效率低的缺點。 圖圖 18：Si 基器件和基器件和 SiC 器件耐壓程度對比器件耐壓程度對比 資料來源：ROHM，安信證券研究中心 SiC 功率器件不僅在耐壓和損耗水平上都能滿足 800V 電壓平臺的需求，還具備進一步拓展至 1200V 電壓平臺的潛力，SiC MOSFET 功率半導體正被逐步運用到高電壓平臺上?？傮w上，對比硅基器件，SiC 功率器件主要有三大優勢： （1）耐高溫、高

50、壓：）耐高溫、高壓：SiC 功率器件的工作溫度理論上可達 600以上，是同等 Si 基器件的4 倍，耐壓能力是同等 Si 基器件的 10 倍，可承受更加極端的工作環境； （2）器件小型化和輕量化：）器件小型化和輕量化：SiC 器件擁有更高的熱導率和功率密度，能夠簡化散熱系統，從而實現器件的小型化和輕量化，SiC 器件體積可減小至 IGBT 整機的 1/3-1/5，重量可減小至40-60%； （3）低損耗、高頻率：）低損耗、高頻率：SiC 器件的工作頻率可達 Si 基器件的 10 倍，且效率不隨工作頻率的升高而降低，可降低近 50%的能量損耗，同時因頻率的提升減少了電感、變壓器等外圍組件體積，從