【东吴电子王莉团队】汽车电子系列1：电动化势不可挡，汽车电子含量显著提升

1 汽车电动化势不可挡，上升为国家战略

1.1 汽车发展四大趋势明显，电动化为重要方向

随着全球能源、环境、交通安全等问题日渐突出和消费者对汽车的舒适、便利、娱乐等的要求越来越高，汽车向电动化、轻量化、智能化、联网化发展。

轻量化：主要是从材料角度讲，通过使用轻质高强新材料如铝合金、碳纤维增强复合材料等降低车重，从而达到节能的效果。智能化和网联化关系比较紧密，相互交叉部分。

智能化：主要于从控制方面讲，汽车通过搭载先进的传感器、控制器、执行器等装置，利用自动化等技术实现单车自动驾驶。

网联化：偏向于从信息方面讲，利用现代通信与网络技术，使得车与X（人、车、路、云端等）智能信息互通。

智能化+网联化，即智能网联化：发挥控制与信息的协同效应，使得V2X智能信息互通，同时具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，从而实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现智能驾驶。智能化和网联化的最终目标都是实现系统代替人驾驶。

电动化：主要是从能源动力方面讲，通过新能源电力代替化石燃料，电机代替内燃机驱动，从而减少环境污染。即新能源汽车发展趋势。

特斯拉纯电动车Model3已经量产，首批30辆已交付，年底月产量将达到2万辆。沃尔沃计划2019年开始新上市车型均将配备电动机，戴姆勒携手北汽豪掷50亿投资新能源汽车等等。这一系列的事件表明，全球汽车电动化趋势不可逆转。

新能源汽车分类

目前主要是根据动力源对汽车进行分类，包括传动的燃油汽车、混合动力汽车、插电式混动汽车、增程式混动汽车、纯电动汽车以及燃料电池汽车。

中国为了推动新能源汽车的发展出台的补贴优惠政策涉及的是纯电动汽车、插电式（含增程式）混合动力汽车和燃料电池汽车。具体享受优惠政策的车型以工信部发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》为准。

1.2 发展电动汽车是国家战略，有望弯道超车

全球环境能源问题日趋严重，节能减排势在必行。对于中国而言，除环境能源问题之外，新能源汽车有利于降低石油进口依存度，保障国家能源安全；有利于我国汽车产业乃至制造业转型升级，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。

中国传统汽车工业竞争力低

我国汽车产业起步晚、底子薄、拿市场换技术的路线并未成功，自主品牌车型的市场份额有所提升，但比例仍然较低，尤其是在核心零部件领域，更是被发达国家牢牢控制，中国在全球汽车工业的竞争中仍处于弱势地位。

新能源汽车有望弯道超车

传统的发动机技术门槛非常高，中国与欧美日的差距还很大。而电动机的技术难度远低于发动机，并且中国拥有大量电子零部件企业，涉足新兴的电动汽车技术难度要小很低。因此，相比于提高发动机零部件的精度，中国大力进攻纯电动汽车领域更容易扳回在汽车产业的劣势，从而实现弯道超车，为中国汽车产业崛起奠定基础。

发展新能源汽车已上升为国家战略

2010年，新能源汽车被正式确立为七大战略性新兴产业。2012年，节能与新能源汽车产业发展规划提出到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计销量超过500万辆。2014年5月，习近平在上海考察调研时指出，发展新能源汽车是迈向汽车强国的必由之路。2015年5月，《中国制造2025》将“节能与新能源汽车”列为十大重点领域之一。2015年，中国从购置补贴、税费减免、研发支持、生产准入、业态创新、基础设施及标准规范等方面出台了一些列重大政策措施。

从2000年至2015年的十五年间，由工信部、科技部、财政部等国家几大部委在新能源汽车领域已累计投资近200亿元,基本确立了电动汽车“三纵三横”基本技术体系的形成(三纵：燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车;三横：多能源动力总成系统、电机驱动系统和控制单元、动力电池和电池组管理系统)。其中，动力电池技术及相关产业链配套是新能源汽车发展的最大障碍。

1.3 电池技术拦路虎逐步扫除，电动化指日可待

上游原材料锂不会成为天花板

动力电池最主要的原材料为锂矿。锂在地壳中的含量约为0.0065%，根据美国地质调查局2015年发布的数据，全球锂资源探明储量约为3978万吨，储量约为1350万吨，碳酸锂当量约为5700万吨。目前，年开采碳酸锂当量约20万吨。

以80KWH的电动车为例，单位KWH碳酸锂需求量为0.71g/wh，一辆电动车大约需要56kg碳酸锂。全球碳酸锂储量5700万吨约可供生产10亿辆电动车，而2016年全球汽车保有量为1.94亿辆，所以锂金属原材料不会成为电动车发展的天花板。年开采量20万吨碳酸锂当量可供生产357万量电动车，远超过现今全球电动车的销量77万量。其实，目前在锂的下游用途中，电池约占到了29%。

续航能力进入可接受区

受动力电池技术水平所限，电池储能少，导致电动汽车续航里程不高。传统汽车的续航在500-800公里，高级车甚至有超过1000公里。根据Evidence lab的调查，新能源汽车单次充电续航里程超过200英里（321公里）将会有43%的消费者考虑购买电动车。目前已有多款已发布或者即将发布的纯电动汽车续航能力超过300公里大关。

电池充电慢等难题已初步攻克

消费者购车时顾虑的新能源汽车电池充电慢、容量损耗、寿命短、充电桩少等难题，特斯拉已初步攻克，电池半小时充好，10万英里损耗不足8%，寿命8年保修，超级充电站加速建设。

Bolt用标准的120V充电需要约60小时，用240快速充电线需要约9.5小时，但如果使用直流快充则只需要约1.5小时。特斯拉用240V充电需要8个多小时，而超级充电站只需要半个多小时。

特斯拉6月公布了今年下半年在中国超级充电站建设计划。特斯拉称，至今在中国已经建成117个超级充电站，554个超级充电桩；全球范围内，已经有5400多个超级充电桩，9000多个目的地充电桩。

根据Plug In America的电动车组织报告显示：Model S车型在最初的五万英里平均会有大约5%的动力损失，接下来，这种退化速度会减慢。特斯拉Model S在多次超10万英里的测试中，其电池组的退化速度都不到8%。埃隆·马斯克曾表示：特斯拉曾经在实验室中对一组电池进行了模拟使用测试，五十万英里后，这组电池仍旧能以比原始容量80%还多一些的容量工作。

特斯拉公司保修承诺：所有特斯拉汽车都拥有针对电池和传动系统的，长达8年，可转让的，无条件的保修。

2 新能源汽车成长快速，国内外车企加码布局

2.1 全球市场飞速增长，中国市场&产业全球第一

2015年之前，新能源汽车行业处于萌发期，发展相对缓慢。2015年国家政策大力支持下，新能源汽车进入快速发展期。

全球新能源乘用车市场飞速增长

2013年全球新能源乘用车销量仅有14.7万辆。从2014年至2016年，全球新能源乘用车销量分别为35万辆、55万辆、77万辆，年复合增长率高达48.3%。

中国新能源乘用车产业&市场最大、增速最快、纯电动发展最快

据麦肯锡市场调研显示，2016年中国汽车制造商生产的电动汽车达33.1万辆，占全球产量的43%，比2015年多了3个pct。

截至2016年中国新能源汽车累计销量达65万辆，2016年车牌登记量高达35.2万辆，同比增长69%，增速远大于欧美国家。国内上路的电动汽车数量达109万，首次超越美国位列全球第一。

2016年中国纯电动车车牌登记量实现翻番，从2015年14.4万增加到2016年的27.3万，在2016年新能源汽车总车牌登记量中占比高达78%。

2017年中国新能源乘用车销量持续高增长。根据乘联会厂家数据，2017年6月新能源乘用车销量达到4.14万，环比5月增长9%，同比增速22%。2017年上半年新能源乘用车累计销量达到15.8万，同比增加31%，新能源市场保持较快的增长。

特斯拉销量国外第一，比亚迪销量国内第一

国外车企方面，2016年新能源汽车销量特斯拉第一，7.6万辆；宝马第二，6.2万辆。国内车企方面，在高额补贴的刺激下，比亚迪、吉利、北汽、众泰2016年新能源汽车销量分别为10万辆、4.9万辆、4.6万辆、3.7万辆。比亚迪毫无悬念第一名，2016年销量为100178辆，同比增幅70%。

2.2 补贴退坡+双积分，国内行业驱动力转变

现行激励政策以现金补贴为主

《全球主要市场新能源汽车政策对比研究》报告将激励工具按相关环节分为生产、购置、使用和基础设施四大类；按激励形式是否涉及资金给付分为货币和非货币两大类。中国市场正在推行的新能源汽车激励工具，从环节类别看，购置类和使用类较为丰富，基础设施类次之，生产类较为薄弱。从激励方式来看，货币类激励工具占主导地位。

我国主要采用为产品销售提供财政现金补贴（推广目录）和减免税（免购置税目录）等直接优惠，刺激需求端。较少有效运用财政投融资、优惠信贷、直接投资等激励措施和加速折旧、投资抵免等间接优惠形式。此外，北上等大城市新能源汽车提供车牌也是一项重要激励措施。不过，高额补贴下也出现了新能源车骗补现象。

新能源汽车补贴退坡幅度大

2016年四部委发布的《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》，规定2016年新能源汽车各车型推广应用补助标准，并确定2017年至2020年的补贴退坡幅度为每两年下降20%。到2020年之后将不再享受补贴，对行业带来一定影响。

双积分政策将改变行业驱动力

今年6月，发改委联合工信部发布了《关于完善汽车投资项目管理的意见》，工信部起草了《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法（征求意见稿）》，新能源汽车行业已经迎来中期拐点。

根据双积分征求意见稿，2018年度至2020年度，乘用车企业的新能源汽车积分比例要求分别为8%、10%、12%。2020年度以后的新能源汽车积分比例要求，由工信部另行制定。另外，乘用车企业平均燃料消耗量正积分可以结转或者在关联企业间转让，而新能源汽车正积分可以自由交易，但不得结转。

车企通过达成更低的平均油耗、销售出更多的新能源汽车以获得积分，积分不足的车企每年需向积分盈余的竞争对手购买积分以达标。积分比例的制定一定程度上是给新能源乘用车的发展设定了较高的增速。双积分政策对于像比亚迪、北汽、江淮这样的新能源汽车自主品牌来说是利好，因为这些企业不仅能够用新能源汽车积分抵消自身油耗负积分，还能向其他企业出售富余的新能源汽车积分来赚取利润。

双积分管理办法为2020年补贴退坡做好了政策衔接，我国新能源汽车行业将从政策驱动逐渐向市场驱动转变，市场竞争加剧，为了满足“双积分”政策，会有越来越多的企业走上新能源汽车的研发之路，通过提高技术水平和进一步降低成本占领市场。另外，一些国外厂商为了其自身燃油车销量，势必会引入或是和国内企业合作生产新能源车。这将推动新能源汽车行业不断向前发展。

2.3 国内外车企加码布局，渗透率将快速提升

车企对新能源汽车重视可谓前所未有，奔驰、宝马、大众、上汽等国内外知名车企都在积极布局新能源汽车并做出了规划。根据新浪汽车、搜狐新闻、界面新闻等公开报道，我们梳理了国内外重点汽车厂商新能源汽车发展规划：

国外车企：2025年实现新能源汽车销售占总销售的二至三成，合计将达到700万辆左右。

奔驰：2025年会推出10款电动车型，销量将会占据奔驰整体销量的15%-25%左右。

宝马：计划2017年销售新能源汽车10万辆，2018年年底之前将提出40款全新及升级的新能源汽车，2020年之前 宝马所有车系都具备电动选项，2021年推出一款续航里程较短的燃料电池车，2025年新能源汽车占其总销量的15%-25%。

大众：在2025年前会有30款电动汽车上市。电动车年销量达到200-300万辆，占总销量的20%—25%。

福特：计划到2020年投资45亿美元，推出13款新能源汽车，销量占全部款型销量的40%。未来新能源车将以插电式混动以及混动技术为主。

日产：到2020年日产销售车辆的20%均将为零排放车辆。

现代：到2020年现代汽车集团在新能源汽车市场的年销量有望达到30万台。

国内车企：到2020年，主流厂商销量预计突破350万辆

北汽新能源：在十三五末期形成80万辆以上生产能力，年产销50万辆规模。

比亚迪：未来三年的目标是实现销量每年翻一倍，预计将达60万辆

奇瑞：奇瑞公司在2015年8月表示，将投资数百亿元，到2020年实现销量目标70万辆，其中新能源车将达20万辆，占比28.6%。

广汽：未来基于插电式PHEV、纯电动EV、混合动力HEV三大新能源平台推出7款车型，力争到2020年集团新能源汽车产销规模力争突破20万辆

上汽：上汽计划2020年力争新能源产品销量达到60万辆，联手宁德时代，保证上汽的动力电池供应。

长安：在2020年新能源车累计销量达到40万辆，至2025年，新能源车累计销量突破200万辆。而整体销售目标为450万辆。

吉利：吉利未来4年的新能源汽车规划，未来纯电动车、混合油电车、插电式混合动力车比例将占其总销量的9成。2020年将占吉利汽车总销量90%以上。

东风：根据东风的规划，到2020年，东风在新能源汽车市场的占有率要达到15%~18%，销量要达到30万辆。

新能源汽车渗透率将快速提升，市场份额大幅增加

据彭博新能源经济资讯(BNEF)的最新研究报告显示，到2040年，电动车销量将占据全球新车销量的半数以上(54%)，占路面上行驶的轻型车总量的33%，全世界电动车保有量将达5.3亿辆。据BNEF预计，截止至2040年，电动车占欧洲新车销量的近67%、占美国新车销量的58%、占中国新车销量的51%。截止至2040年，上述三国将在电动车市场取得领先地位。

3 电动化带来汽车电子用量显著提升

据strategy analytics 2015数据，传统汽车的汽车电子成本大约在315美金，而插混汽车和纯电动汽车的汽车电子含量增加超过一倍，插混汽车大约在703美金，纯电动汽车大约在719美金。

插混汽车和纯电动汽车半导体成本的提高主要来源于动力系统变化。插电混合汽车在传统发动机作为动力系统的基础上，增添了一套由电动机、BMS与动力电池组成的电动力系统，这是纯增量。纯电动汽车没有了传统的发动机动力系统，而用电动力系统代替，相比插混汽车的电动力系统，纯电汽车的电动力系统的中动力电池的容量要大得多，对电动机等其他配置的要求也要高得多。

电动力系统中AC/DC整流器、DC/DC变换器、DC/AC逆变器以及BMS等将显著增加汽车功率半导体、MCU、被动器件、PCB板和连接器等用量。

AC/DC整流器： 车载AC充电器将电网的高压交流电转成直流电给锂电池充电，发电机产生的交流电转成直流电，都需要AC/DC整流器。典型的整流器主要包括变压器、整流桥、滤波器和稳压器。变压器把高压交流电变为所需要的低压交流电;整流器把交流电变为脉动直流电;滤波器滤除直流中的交流成分;稳压器把波动较大的直流电压变为稳定的直流电压输出。电路中包含二极管、三极管等功率半导体以及电阻、电容、电感等被动器件。

DC/DC变换器： 将动力锂电池高压直流电转成低压直流电。DC/DC变换器主要由斩波电路和平滑电路组成。电路中包含二极管、三极管等功率半导体以及电容、电感等被动器件。

DC/AC逆变器： 将动力锂电池交流电转成电动机用的交流电。电路主要由三极管和二极管等功率半导体组成。

3.1 功率半导体：单车增量高达300美金

AC/DC、DC/DC以及DC/AC电路中的二极管和三极管都属于功率半导体。二极管按功能可分为整流、稳压、高频二极管。用于整流和稳压的二极管都属于功率二极管。

三极管基于结构不同可以分为三类：双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor），金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。 IGBT是由BJT和MOSFET组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点。 BJT饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

传统汽车的功率半导体价值量大约为71美金。而纯电动汽车功率半导体价值量高达387美金，是传统汽车功率半导体价值量的5倍多。相比于传统汽车，纯电动汽车的单车功率半导体价值增量超过300美金。

IGBT模块价值量更高

AC/DC、DC/DC以及DC/AC电路的功率半导体一般做成IGBT模块。IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极型晶体管芯片）与FWD（续流二极管芯片，FRD或SBD）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点，前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT也指IGBT模块。IGBT是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。

汽车上单个的二极管、三极管功率半导体价值大约为几美金，而IGBT模组的价值大幅增加，宝马i3和特斯拉model S上的单个高端IGBT模组超过200美金。IGBT模块占电动汽车成本将近10%，占充电桩成本将近20%。充电桩中的IGBT模块作为开关元件使用。

中国功率半导体市场占全球市场的50%以上，但中高端IGBT严重依赖进口，被欧美日企业垄断。2015年全球IGBT市场规模约为48亿美元，预计到2020年市场规模可以达到80亿美元，年复合增长率约10%。

IGBT技术集成度高，芯片设计制造、模块封装、失效分析、测试等核心技术仍掌握在发达国家企业手中。全球IGBT市场集中度高，主要由英飞凌、仙童、恩智浦、瑞萨、三菱、ABB、西门康、东芝、等国际厂商占领。

近几年，在国家政策大力支持和市场需求增加的刺激下，中国IGBT产业得到了快速发展，IGBT国产化的进程加快，有望摆脱进口依赖。

3.2 电容器：量与质变化利好薄膜电容

量的方面，新能源汽车电动力系统中电机驱动、电源管理、D/A转换电路中新增大量的电容器件；质的方面，汽车电路系统的电压和输出功率有了大幅度提升，关键部件对电容的稳定性、安全性、耐压性和抗冲击性等要求更加严格，而汽车内部通常工作环境恶劣，要求电容器耐高温性能强、可靠性高，寿命长。

电容器根据材质的不同可分为陶瓷电容器、电解电容器、云母电容器和薄膜电容器等。薄膜电容是以金属箔或金属化薄膜作为电极，以有机塑料薄膜作为介质，通过卷绕或叠片方式制成的电容器，根据塑料薄膜的种类又被分别称为聚乙酯电容（又称Mylar 电容），聚丙烯电容（又称PP 电容），聚苯乙烯电容（又称PS电容）和聚碳酸电容。薄膜电容具有无极性、绝缘阻抗高、频率响应宽、温度特性好、寿命长、安全稳定性较高等优势，价格相对其他类型电容器较高。目前，薄膜电容在新能源汽车中主要用在电机驱动、电源管理、D/A转换电路等系统上。

自从丰田第二代Prius采用薄膜电容后，薄膜电容已在新能源汽车得到普遍应用，特斯拉的所有车型采用的都是薄膜电容，国内比亚迪在F3DM、秦、唐、E6等车型上也采用了薄膜电容。预计单台新能源乘用车的薄膜电容价值在80-100美元左右，单台新能源客车薄膜电容价值在150-300美元左右。

此外，汽车电动化发展还有利于超级电容发展。因为新能源汽车锂电池能量密度相对较高，但电流较小，功率密度较低。超级电容则相反，其电流较大，功率密度高，但受限于材料等因素，能量密度较低。而锂电池与超级电容组合技术可实现优势互补，有助于共同推动新能源汽车发展。比如特斯拉、本田都用了车载的超级电容，在汽车瞬间启动的时候扮演辅助动力的角色，可以更省电、启动速度更快。超级电容单车价值量约为大几十美金。

3.3 PCB板：BMS带来新增用量

PCB汽车电子市场正快速发展。PCB即印刷电路板，是电子元器件的基础载体，可以分为硬板、软板（FPC）和金属基板（MPCB）等，下游应用领域几乎涉及所有电子产品，主要包括通信、消费电子、汽车电子等行业。根据Prismark预测，2009-2015年，汽车电子领域的PCB需求占比由3.76%增长到6.34%，成为继通信领域（由22.18%-28.21%）后PCB应用增长最快的领域。IMS称，2020年全球汽车电子产品市场的产业规模预计达到2400亿美元，与2010年相比提升50%。

新能源汽车中BMS大大提升了PCB用量。传统汽车PCB在汽车电子中的应用有多媒体娱乐、车载屏、车门、仪表屏、ECU系统等。新能源汽车用PCB主要含汽车电子用板、电池模组用板、电控用板，其中电池模组用板（BMS板）是新能源汽车所特有的，使新能源汽车的PCB用量较传统汽车更大。

电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）是电池与用户之间的纽带，能有效提高电池利用率，延长电池使用寿命和监控电池状态，保证电池组应用的安全，增加续航里程。因此，BMS一般采用稳定性更好的多层板，单体价值较其他电路板高。以新能源汽车代表特斯拉为例，Model S电池组板由16组电池组串联而成电池板，每一组电池组的侧面都有其独立的电池管理系统，整个电池板的输出端同样有电池板的管理系统，共计带来17块PCB板的增量。

从价值量看，传统高级轿车大约在500-1000元；而特斯拉BMS的17块PCB板大约带来1500-2000元增量，使得单车PCB板价值量提高1-3倍。

3.4 Busbar软连接：电池新增与线束替代

动力电池需用Busbar软连接。以特斯拉Model S电池组板为例，其电池组板由16组电池组串联而成，并且每组电池组由6包电池包组成，每个电池包74节并联形成。因此特斯拉Model S电池组板由7104节18650锂电池组成。