蓋世汽車研究院：電控趨向多合一及深度系統(tǒng)集成發(fā)展

電機(jī)控制器作為整個制動系統(tǒng)的控制中心起著非常重要的作用，隨著電動汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的廣泛推廣，新能源汽車電機(jī)控制器也面臨著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，為進(jìn)一步解決新能源汽車補(bǔ)能時間以及里程焦慮問題，通過提高電機(jī)控制器的效率來進(jìn)一步提升整車功率尤為重要。

基于此背景，蓋世汽車研究院從電機(jī)控制器的行業(yè)現(xiàn)狀、市場分析及發(fā)展趨勢三個維度對電機(jī)控制器產(chǎn)業(yè)進(jìn)行研究分析。本報告部分內(nèi)容如下：

電機(jī)控制器主要功能有：能量轉(zhuǎn)換（將三相交流電和直流電互相轉(zhuǎn)換）、正負(fù)扭矩執(zhí)行、CAN通訊、放電以及安全保護(hù)功能，最主要的作用就是對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行控制。電機(jī)控制器主要由功率變換模塊（IGBT模組）、控制電路板、驅(qū)動電路板、電流傳感器以及殼體等組成；從成本構(gòu)成上來看，電機(jī)控制器約占整車生產(chǎn)成本的9%，其中IGBT模塊占電機(jī)控制器成本達(dá)37%。

電機(jī)控制器主流的結(jié)構(gòu)類型有單電機(jī)控制器及二合一、??三合一、多合一三大類產(chǎn)品形態(tài)，目前三合一為主流，正向多合一趨勢發(fā)展，多合一動力系統(tǒng)的典型代表為比亞迪推出的八合一動力總成，集成了電機(jī)、電控、減速器、OBC、DC-DC、配電箱、整車控制器、BMS，實現(xiàn)軟、硬件端云深度融合。

在EV市場，IGBT在各個級別的電動汽車上均有批量配套，2023年1-8月SiC功率模塊在B級車型配套量占比最多，達(dá)53%，低壓Mos管占A00級功率模塊裝機(jī)量的61.35%；隨著對續(xù)航及補(bǔ)能時間的訴求提高，各大車企都開始趨向SiC模塊的應(yīng)用。

電機(jī)控制器的技術(shù)路線發(fā)展是由功率模塊主導(dǎo)，當(dāng)前IGBT模塊仍然是電控領(lǐng)域的主流應(yīng)用，其已發(fā)展至第七代，第五、六、七代均是在第四代技術(shù)基礎(chǔ)上針對大功率、高開關(guān)頻率等需求進(jìn)行的設(shè)計優(yōu)化，目前國內(nèi)多數(shù)廠家已經(jīng)發(fā)展到了等同英飛凌的第四代和第五代技術(shù)，第四、五代 IGBT 是車規(guī) IGBT 應(yīng)用的主流技術(shù)。現(xiàn)階段車用功率模塊已從IGBT逐步進(jìn)入以SiC Mosfet為核心的發(fā)展階段，但受限于成本及技術(shù)難度等因素，目前只有少部分車型搭載SiC模塊。目前市面上汽車IGBT模塊主要封裝類型分為6類，其中以HP1全橋封裝和HPD全橋封裝居多，HP1全橋封裝散熱性好，引腳間距大，便于安裝連接，可減少電感影響，多用于中小功率車型上，包括部分A級車、絕大部分的A0、A00車，劣勢是該封裝類型尺寸及重量較大，制造工藝復(fù)雜導(dǎo)致成本較高；HPD全橋封裝有高功率承載能力、散熱性好、可靠性高，電氣性能好（如導(dǎo)通壓降、低開關(guān)損耗等），多用于中大功率型車上，包括大部分A級車及以上，與HP1全橋封裝有同樣的劣勢。

從電機(jī)控制器的產(chǎn)業(yè)鏈來看，上游IGBT行業(yè)集中度較高，TOP5企業(yè)市場占比84%，其中國內(nèi)企業(yè)占比50%；技術(shù)層面主要還是由國外主導(dǎo)，全球英飛凌處于領(lǐng)先，斯達(dá)半導(dǎo)體為國內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè)。

中游為電機(jī)控制器的制造商，市場玩家分為整車廠、第三方以及初創(chuàng)企業(yè)三類， 其中以特斯拉、比亞迪為代表的主機(jī)廠和以匯川聯(lián)合為代表的第三方占據(jù)市場主導(dǎo)。

下游應(yīng)用主要為新能源汽車、家用電器及工業(yè)控制等，其中新能源汽車占據(jù)重要市場。

從電機(jī)控制器的市場來看，行業(yè)集中度較高，TOP10市場占比76.6%， 前十企業(yè)旗下產(chǎn)品形式大多趨于三合一及以上集成化，其中已有八家應(yīng)用SiC功率半導(dǎo)體，但SiC功率半導(dǎo)體行業(yè)集中度也較高，TOP5企業(yè)市場占比90.4%且業(yè)務(wù)模式均為IDM，除比亞迪與中車時代，目前其他企業(yè)還是采用英飛凌、意法半導(dǎo)體、安森美等全球領(lǐng)軍企業(yè)的產(chǎn)品；但國內(nèi)SiC產(chǎn)業(yè)鏈布局也逐步趨向完善，據(jù)不完全統(tǒng)計，2022年國內(nèi)SiC項目投資總計金額超476億，建設(shè)內(nèi)容涵蓋全產(chǎn)業(yè)鏈。

從SiC應(yīng)用端來看，截至2023年上半年，搭載SiC模塊的車型接近40款，銷量占比平均5.7%，特斯拉 Model Y銷量最高，占比35.3%。

從電機(jī)控制器未來發(fā)展趨勢來看：硬件技術(shù)上應(yīng)用雙面水冷結(jié)構(gòu)時功率密度較應(yīng)用單面水冷結(jié)構(gòu)時可提升88%，且同等條件采用雙面水冷散熱，輸出功率能夠增加30%以上；在材料應(yīng)用方面，利用SiC技術(shù)一方面可通過提高效率來提升續(xù)航，另一方面可以通過提高峰值輸出功率來提高整車百公里加速；從產(chǎn)品形態(tài)來看，隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，新能源汽車動力系統(tǒng)核心零部件呈現(xiàn)集成化、輕量化、智能化的發(fā)展趨勢，多合一深度集成可以提高電機(jī)系統(tǒng)效率，降低能耗損失。

市場預(yù)測趨勢：2022年三合一系統(tǒng)搭載量達(dá)428萬套，同比增長139%；由于集成化的需求，預(yù)計隨著集成化產(chǎn)品滲透率不斷提升，2025年新能源車電機(jī)控制器、電驅(qū)動系統(tǒng)市場空間分別將達(dá)到135、1195億元，2021-2025年兩大產(chǎn)品年均復(fù)合增速分別為20%、37%。