虽然2024年电驱行业受到了极大的降本压力,但电驱行业并未因此而原地踏步。在多合一趋势的引领下,电驱系统平台架构发生变化。在新一代MCU的支持下,软件架构发生重大改变。叠加碳化硅、镁合金、X-pin、国产MCU等新技术持续普及,以及整车自制,头部集中的行业大背景下,2025年电驱行业发展将更近一步。
01.
多合一推动虚拟化技术上电驱,或将出现Tier0.5企业
根据NE时代的统计,当前多合一的月度占比已经达到了25%。10合1及以上的占比超高集成产品单月装机量突破了5万套。
多合一的发展不仅体现在市场份额上,还体现在技术发展上。从6合1及以上开始,多合一已经不再是简单的物理堆砌。
星驱科技在B站发布的L401拆解很好的描述了其11合1的设计思路。除了独立布置的OBC/DCDC集成方案外,其余的控制功能统一集成在了一颗英飞凌TC397上,实现了单MCU的控制。
星驱科技的做法是将不同的功能运行在不同的MCU内核上,为此选用了拥有6个内核的TC397。作为对比,弗迪动力的12合1选择的是TI C2000系列中的双核产品。两家都采用了多核的MCU产品。
单MCU电驱方案,来源:星驱科技
初代的超高集成产品因为MCU的限制,依旧选择的是嵌入式算法方案。
随着MCU厂家产品的升级,新一代的产品都宣布支持虚拟化技术。包括英飞凌的TC4x,瑞萨的RH850/U2x以及ST的Stellar P。虚拟化技术并非是一个全新的技术方案,此前在智能座舱中已经得到大规模应用,后随着集中式EE架构的应用在区域控制器中也得到大量应用。
TC4x虚拟化介绍,来源:英飞凌
虚拟化技术对于多合一而言有着明显的优势。相比于目前的嵌入式方案,拥有虚拟化技术加持后,能够实现最大程度上的软硬件分离。这也就意味着,功能软件算法不再依赖单一的供应商,不排除催生出电驱行业Tier0.5供应企业或者单纯算法的需求。
02.
国产MCU迎来机会
对于电驱而言,虚拟化是一个全新的技术探索。国产MCU企业同样也不会错失这个机会。
紫光同芯
在2024年8月发布的其第二代MCU产品THA6同样支持虚拟化技术。THA6采用6颗来自ARM公司的Cortex-R52+内核,主频达到400MHz。
值得一提的是,紫光同芯也是国内少数几家能够在电驱中实现量产应用的MCU企业。
同样采用Cortex-R52+内核的还有芯驰科技的E3系列,同样支持虚拟化。
虚拟化固然重要,但对于国产MCU企业而言,首先还是要实现在电驱中快速量产应用。
这其中除了国产化替代的推动之外,技术层面上则是ARM生态对私有内核生态的蚕食。
以往不论是英飞凌,还是TI与瑞萨都采用的是私有内核。国产MCU行业由于起步较晚,并未建立自身的内核应用生态。如今随着ARM内核的成熟,仅英飞凌和TI还在积极坚守自身的私有内核外(TI也有混合ARM内核产品推出),瑞萨和ST都加入了ARM的生态阵营。
同样的,本轮国产MCU产品中也均采用的是ARM的内核,主要是M核和R核。紫光同芯和芯驰科技均采用的是R核,新进MCU领域的纳芯微采用的是M核。为了提升实时控制能力,加强与TI C2000系列,纳芯微还增加了eMath数学运算加速核。
纳芯微NS800RT,来源:纳芯微
03.
代工,2025年Tier1们不得不面对的一个选择
此前,主机厂自制已经进入了常态化。最突出的代表是比亚迪,吉利、广汽、奇瑞、长安、北汽等也都进行了不同程度上的自制。
Tier们很早就感受到了自制的危险,应对的方式也比较简单直接。将总成能力打散,不管是定子、转子还是控制板,驱动板,客户需要什么,便供应什么。逆变砖便是这种模式下的典型产物。Tier们将功率模块、薄膜电容与电路板集成后交付整车企业,大幅降低了整车企业产品开发和生产能难度。也是因为如此,部分电控企业开始涉足功率模块领域,因为打散之后,功率模块成为价值量最大的零部件。
打散供应环节短期的供需压力,但随着主机厂自制能力的不断加强,Tier们在部件领域的能力也在不断被蚕食。
如今多合一技术的升级,将彻底打消Tier们自研自制总成的想法。加速推动电驱供应链技术进一步分散。
这时候新的模式便出现了,那便是代工。
业内比较知名的代工企业有博格华纳(原天津松正)、卧龙电驱、信质电机、威灵电机、索恩格、方正电机、势拓御能等,大多数集中在定子和转子的代工领域。
虽然代工企业们在产品研发能力上存在一定欠缺,如果按照以往的模式,单独进行项目竞争肯定无法与Tier们进行进行。但在生产制造方面,极高的成本竞争优势使得其成为整车企业优质的合作伙伴。不完全统计,吉利、华为数字能源、蔚来驱动科技等都与外部供应商保持一定的代工合作。
在这种情况下,Tier们的竞争对手就不只有整车企业,还有代工企业。
在2024年,已经有部分Tier1新增了代工业务。比如巨一科技就开始为蔚来驱动科技的多款产品提供代工服务。汇川联合动力与小米共同研发V6s,但生产则完全由汇川联合动力负责。
而随着整车企业自制能力的进一步加强,2025年代工业务将体现的更加多样而且全面。而加入代工行列的Tier1们也会越来越多。
通过汇川联合动力发展过程可以看出,第三方电驱企业如果想谋求更大的发展,规模是不得不考虑的一个问题。
04.
碳化硅,国产是看点
碳化硅是2024年增速最快的一个电驱行业细分,单月同比增速超过了140%,单月市场份额超过了14%。
从当前出货量来看,ST依靠特斯拉带动依然位居头部,但比亚迪半导体、芯聚能等国产企业正在疯狂追赶。
虽然早早开始了价格竞争,2025年单颗碳化硅芯片价格甚至可能降到4美元以下,但对于新型功率模块企业而言,碳化硅依然是难得的机会。
当前在碳化硅功率模块领域已经取得一定进展的企业主要有芯联集成,士兰微,基本半导体,海姆希科,悉智科技等,此外诸如林众电子,钧联电子当前出货量虽然比较少,但更多的只专注在碳化硅功率模块领域。
2025年碳化硅的市场份额势必将进一步扩大,但同时随着越来越多国产芯片供应商的加入,碳化硅功率模块的价格将进一步走低。
据NE时代了解,2025年部分企业4并的碳化硅功率模块产品或将下探至1600元以下。在这个价格目标下,外资功率模块企业的先发优势将会被进一步蚕食,也将出现新的强势碳化硅功率模块企业。
同时,2025年也是国产碳化硅芯片爆发的一年。目前芯联集成、方正微、士兰微都已稳定交付了电驱所用的碳化硅功率芯片,随着产能逐步爬坡以及包括中车半导体、比亚迪半导体等企业的加入,国产碳化硅芯片的占比2025年也将进一步提升。
05.
800V高压平台在插混车型中进一步扩展
2024年快充已经在插混车型上实现应用。蜂巢能源、宁德时代等电池企业也均推出了面向插混车型的快充电池方案。
800V高压平台已经普遍应用于纯电车型,更有甚者在研发1000V平台。但对于插混车型而言,目前电池电压平台依然是400V电压平台。包括比亚迪在内的部分企业通过升压的方式在其混动系统中采用800V电压平台,P4电机依旧为400V平台。
随着插混电池的不断加大,尤其是增程车型,预计2025年将会出现电量在60度左右的增程车型。其所用的电池与将与纯电车型实现一定程度的共用。
因此对于插混车型而言,以理想汽车为例,整个电池平台将升级至800V电压平台。这也就意味除混动系统外,P4电机也将采用800V电压平台,高压电驱在插混车型中的份额将进一步扩大。
06.
TPAK的春天来了
此前TPAK主要受到特斯拉的影响,但由于HPD产品的完善,该方案在主流市场上逐步被放弃。仅有包括巨一科技在内的少数企业在A00车型上应用TPAK方案。
究其原因,TPAK代表的并联路线虽然方案灵活,但其加工工艺难度较大,额外带来的产品成本和良率的不确定性。代表企业特斯拉采用的是银烧结的工艺,其材料成本就大幅高于钎焊工艺。因此在纯电车型上,更倾向于采用成熟的HPD或者DCM的完整模块产品。
但TPAK灵活的特点在混动车型上得到了重视。
从领克08开始,吉利并与阳光电动力合作,采用了TPAK的控制器产品,器件产品来自士兰微。
阳光电动力TPAK逆变砖,来源:阳光电动力
此后,吉利开始大规模推广TPAK方案。在后续的领克06,领克07,包括刚上市的星舰7中同样采用了TPAK方案。不仅如此,吉利在除阳光电动力供应之外的领域同样选用了TPAK的方案,包括星驱科技,以及正在进行中的联合电子。
之所以选择TPAK,无外乎关注其小型化和灵活的特性。阳光电动力最新发布的基于TPAK的逆变砖(功率&电容&驱动板)可以做到比苹果手机还小。TPAK可以根据电机功率需求灵活确定所需要的个数,并且可以焊接在同一块散热器的正反两面,极大发挥其小型化的特定优势。
当然,模块方面同样在进行满足小型化的产品探索,比如开发双面冷却功率模块或者MiniHPD产品。但最终还是要回到成本对比方面来。根据阳光电动力发布的数据来看,下一代的TPAK Pro产品单个器件的输出电流将达到300A的水平,对应的数量也将降低。这也就其成本也将极具竞争力。
07.
X-Pin抢跑,波绕挪步
电机如何做小,降低端部尺寸是不得不考虑的方案之一。对应的便是X-Pin和连续波绕。一个是从优化焊接方面着手,降低焊接直线段尺寸。另外一个则无需焊接,直接成型。
从产业应用来看,除博格华纳早期在其P2的方案中大规模应用连续波绕方案后,连续波绕更多的只存在海外的一些高性能车型中。最近的应用的是蔚来,其乐道L6和ET9均采用了连续波绕的方案,当然方案有所不同。除此之外,连续波绕更多的还只停留在项目规划方案中。
X-Pin技术此前在日本爱信已经大规模实现量产,在国内则主要是联合电子推动,包括X-Pin的名称也来自于联合电子,核心设备则来自于博世BMG。
从市场应用来看,虽然联合电子仅为第三方企业,但X-Pin的方案已经在上汽荣威、奇瑞等车型上实现批产。在2024年11月底,达成了10万的里程碑。
继联合电子之后,吉利旗下的威睿也实现了X-Pin方案的批产,设备来自于国内企业,豪森智能。另外,据NE时代了解,小米也在积极推动X-Pin的量产。而两者的加入,进一步加速了X-Pin应用的速度。
之所以出现这种情况,核心的原因是X-Pin只需要解决焊接工艺的问题即可,其整个电机设计,甚至是前道自动化成型、插线工艺均不需要改变,升级幅度相对较少。而连续波绕是一个系统化的工程,由于绕线工艺的限制甚至电磁方案都需要重新开发,不仅如此,在加工过程中还需要考虑嵌线、槽满率的问题,如果没有绝对的优势很难得到快速应用。
08.
镁合金,引领材料轻量化
轻量化是电驱绕不开的一个话题,实现轻量化的路径主要就两个,一个是结构,另外是材料。
镁合金壳体便是从材料层面着手来实现轻量化的目标。
上汽一直是镁合金领域坚定的支持者,初代镁合金已经在其电驱产品中实现大规模应用。但业内其他企业并未大规模跟进,近期只有汇川联合动力发布了样品。除了镁合金存在一些制约因素外,一方面是由于镁合金加工工艺有待提升,成本高,另外一方面从全产业链考虑镁合金产品的成本要远高于铝合金壳体。
上汽初代镁合金壳体应用车型,来源:上汽
上汽在2024年改进镁合金的加工工艺,改为半固态工艺。和此前压铸工艺相比,半固态工艺可以精准控制镁合金材料在铸造凝固过程中的工艺参数,从而改善成型质量。
得益于半固态工艺出色的性能表现,今年预计包括上汽大众,吉利等整车企业将陆续跟进。
09.
上市希望重启
新年开始,电驱行业传来了两则提振士气的消息。
◎根据深交所消息,苏州汇川联合动力创业板IPO获批,拟募集资金约48.57亿元。
◎根据国投招商官微消息,国投招商领投扁线电机设备企业巨力自动化。
作为新能源汽车中最重要的部件之一,电驱在单车中价值量并不低。多合一、碳化硅的电驱总成的价值量甚至是仅次于动力电池总成,排在第二的位置。
但在资本市场中,电驱的受欢迎程度却要远远小于电池。
纵观国内上市中,电驱相关企业数量虽然并不少,包括巨一科技,英搏尔,卧龙电驱,大洋电机,精进电动,时代电气,阳光电源,正海磁材,方正电机等都涉及有电驱业务。
但真正在新能源汽车发展中受益的企业却很少。
从上市时间来看,只有精进电动、巨一科技是2018年之后上市的。其中,巨一科技的装备业务占比大幅超过电驱业务,因此真正从车载电驱市场中获益的只有精进电动。往前推是英搏尔,依靠在低速电动车领域的优异表现,在2017年上市成功。
这其中,持续亏损是电驱企业在资本市场屡受冷落的核心原因。
以精进电动为例,在上市之时在业务利润层面就存在很多争议,上市之前三年累计亏损超过7亿元。上市之后,精进电动依旧没有改善其盈利状况,2024年半年报显示,精进电动依旧未能走出亏损的阴影,半年亏损2.85亿。
造成这一现象的原因有多个方面。
◎一是新能源汽车行业初期高度依赖补贴,造成整个市场过于分散。商用车、乘用车、低速车虽百花齐放,但一直未能形成合力。同时各家营业收入受补贴政策影响较大,表现非常不稳定。
◎二是早期头部电驱企业,比如早期的上海大郡、上海电驱动、精进电动、天津松正这几家企业中,只有精进电动独立上市。其余几家在发展早期阶段已经尝试资本化运作。上海大郡被正海磁材控股,上海电驱动被大洋电机控股,后两者又先后陷入剧烈的团队调整中,错过了最佳的窗口期。天津松正则直接被博格华纳全资收购。
因此从结果上来看,新能源汽车行业的发展并未给老牌电驱行业带来太多新的机会。
2018年之后,随着三合一总成的快速普及,整车企业选择自制,电驱企业越来越往头部集中。
根据NE时代长期的统计数据来看,在电驱总成领域,主机厂自制已经成为绝对主流,第三方的交付量集中在汇川联合动力、联合电子、中车电驱少数几家第三方企业中。尤其以汇川联合动力和联合电子的市场表现最为稳定,同时两家的表现也反应了整个市场的发展方向。
本次汇川联合动力的成功受理至少在融资市场方面是一个积极的信号。作为头部电驱供应商,汇川联合动力在持续投入多年之后终于好转。近三年(2021-2023)的营业收入分别为29.23亿元、50.05亿元、93.87亿元,净利润分别为-1.19亿元、-2.03亿元、2.61亿元。2024年上半年,汇川联合动力的营业收入为60.55亿元,净利润2.85亿元。
除汇川联合动力之外,阳光电动力,中车电驱以及臻驱科技也在积极布局。
相比于电驱企业,国产扁线电机设备企业在2019年之后获得了巨大的机会。受益于国内产能的快速扩张,以及疫情造成海外交货能力急剧下降,国产设备企业很好的抓住了这次机遇。
这其中除了已经上市完成的豪森智能(传统设备业务占比远超电驱业务)外,铭纳阳、跃科、邦迪在2022年左右均完成了融资并开始上市布局。
在行业和资本的共振下,国产扁线电机企业迅速抢占市场,设备单价也随之快速下降。
进入2024年之后,电机市场迎来阶段性饱和,设备行业迎来了市场需求下滑和单价下滑的双重打击。下半年随着博世BMG的加入,整个设备行业竞争再次加大。
作为老牌电机设备企业,巨力自动化设备单价一直保持在行业头部。并且先后创造了国内第一家交付自动化设备产线以及国内第一家整线出口欧洲的行业纪录。如今在行业需求低迷的情况下,得到国投招商的青睐,势必也将重新带动对设备行业的认可。
10.
CIPB、非晶定子、AI、槽内油冷,尚需时日
除了上述变化之外,还有多项新技术预计将在2025年继续亮相,不过从进程来看,依然无法支撑大规模量产。
◎CIPB(Chip Inlay Power Board)是一项已经研究多年的技术方案,该技术可以将功率半导体直接嵌入PCB中,做到真正的小型化。如果做对比的话,采用CIPB可以实现整个电控比手机还要小,而非仅是逆变砖。目前主要是外资企业在积极推广应用,尤其是采埃孚和英飞凌。英飞凌在2024年欧洲和中国的PCIM期间都展示其embedding技术,引发行业关注。但该技术在电驱大功率中应用的话,还需要解决热管理和工艺难题,PCB供应链的不足也是制约其快速发展的一个核心因素。
◎非晶定子目前广汽已经在推动量产,但非晶定子的成本,工艺难题以及供应链问题依然没有看到有效的解决方式。当前推出一个非晶定子产品的样品并不难,但大规模量产还需一定时日。
◎AI是当前的一个热门话题。包括英飞凌的TC4x系列中也增加了PPU以支持AI实现,TI新推出的C2000系列产品也增加了NPU支持AI。但AI在电驱中的应用最大的挑战并不来自芯片本身,而在于场景。当前AI最大的应用可能在功率器件寿命的动态预测,在功能和性能提升上还未有很明确的方向提出。
◎槽内油冷可以提升电驱持续功率输出,甚至超过75%的峰值功率。但槽内油冷对于滴漆工艺而言是个巨大的挑战,控制不好极有可能造成喷油口堵塞。发泡绝缘可以解决这个问题,爱信此前在丰田的车型上便量产了发泡绝缘。但对于国内而言,发泡绝缘还处于非常早期,此前豪森智能发布过发泡绝缘的设备方案,但其发泡绝缘材料均来自海外。
End.
回望2024年,电驱行业的降本诉求盖过了技术创新。纵然有诸多新技术的提出和初步量产,但整体处在一个青黄不接的时间段。旧的技术平台持续降本,新的技术平台又迟迟无法推出。虽然有包括非晶定子、发泡绝缘、槽内油冷等全新技术的推出,但由于只是局部创新亦或过于前瞻带来量产的不确定性。
如今,随着汇川联合动力、巨力自动化融资项目的顺利推进,多家企业的扭亏为赢,对电驱行业的信心重新建立。
而随着多合一占比提升,基于多合一衍生的多项技术将对控制和算法领域带来全新的影响。叠加碳化硅、国产化、镁合金等为代表的多项新技术持续规模化量产,2025年对于电驱行业而言势必将迎来全新的篇章。