車結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,功能日益多樣,導(dǎo)致線束長度與復(fù)雜度提升。線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體,其連接車上的各個(gè)組件,負(fù)責(zé)相關(guān)電力與電信號(hào)的傳輸,被譽(yù)為“汽車神經(jīng)”。汽車智能化與電氣化程度的提升,依賴于汽車傳感器、ECU(電子控制單元)數(shù)量的增加, 90 年代一輛車的 ECU 數(shù)量大約為十幾個(gè),而目前單車 ECU 數(shù)量已增至上百個(gè)。控制單元的數(shù)量的增加使得網(wǎng)線結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,大大增加了車輛中的線束長度。
圖1:汽車電氣架構(gòu)變化趨勢(shì)
資料來源:安波福
降低線束復(fù)雜程度,依賴電子電氣架構(gòu)的革新。根據(jù)博世的電子電氣架構(gòu)戰(zhàn)略圖,汽車的電子電氣架構(gòu)主要分為三大類:分布式電子電氣架構(gòu)、域集中式電子電氣架構(gòu)與車輛集中式電子電氣架構(gòu)。傳統(tǒng)汽車主要采用分布式架構(gòu),該架構(gòu)由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的 ECU 組成,各個(gè) ECU 與功能一一對(duì)應(yīng)。而線束則負(fù)責(zé)將不同的 ECU 進(jìn)行連接,以實(shí)現(xiàn)信息的交互。因此在傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)下,ECU 模塊數(shù)量的增多與分散化的布局,不可避免地會(huì)導(dǎo)致線束長度的增加,提高制造成本。目前傳統(tǒng)分布式架構(gòu)汽車的線束長度大約為 5km。
圖2:博世電子電氣架構(gòu)演進(jìn)圖
資料來源:智駕最前沿微信公眾號(hào)
特斯拉早期的 Model S 與 Model X 對(duì)架構(gòu)進(jìn)行改革,根據(jù)功能劃分域控制器,整體架構(gòu)介于分布式和域集中式之間。Model S 與 Model X 車內(nèi)僅由駕駛域、動(dòng)力域、底盤域、座艙域、車身域等域控制器構(gòu)成,因此極大減少 ECU 的數(shù)量并同步縮短了 CAN 總線的長度,Model S 線束長度約為 3km。
而 Model 3 對(duì)“域”進(jìn)行重新劃分,在 Model S 與 Model X 的基礎(chǔ)上進(jìn)行跨域融合。各個(gè) ECU 不再按功能進(jìn)行劃分,而是以物理位置直接分為 CCM(中央處理模塊)、BCM LH(左車身控制模塊,LBCM)、FBCM(前車身控制模塊)、BCM RH(右車身控制模塊, RBCM)四大部分。CCM 負(fù)責(zé)原本駕駛域與座艙域的功能需求,包括自動(dòng)駕駛模塊、信息娛樂模塊、車內(nèi)外通信連接等;BCM LH 負(fù)責(zé)左側(cè)車身轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、穩(wěn)定控制等;FBCM 負(fù)責(zé)電源分配、邏輯控制等;BCM RH 負(fù)責(zé)動(dòng)力系統(tǒng)、熱管理等。利用少量的高性能計(jì)算單元替代分散的 ECU,把需要實(shí)現(xiàn)的功能通過軟件遷移到幾大模塊中,從而進(jìn)一步提升集成度,因此,Model 3 的線束長度進(jìn)一步縮短到 1.5km。
圖3:Model 3 左、前、右車身控制模塊
資料來源:中城康帕斯科技發(fā)展(深圳)有限公司,中信證券研究部
縮短線束長度是提升產(chǎn)品續(xù)航與制造效率的共同需求。傳統(tǒng)汽車線束的重量約占整車的 5%,長度的縮短能夠?yàn)槠囋O(shè)計(jì)讓出更多的物理空間,并能減輕汽車總重從而減少油耗提升續(xù)航。同時(shí),線束種類多樣、布局復(fù)雜且質(zhì)地較軟,因此線束的生產(chǎn)與安裝都主要依賴于人工。根據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù),95%的線束需要人工生產(chǎn),線束低自動(dòng)化的生產(chǎn)模式限制了車廠進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能。針對(duì)這一問題,Model 3 通過革新架構(gòu)縮短線束長度,減少其對(duì)產(chǎn)能提升的阻滯。
表1:汽車線束主要線束產(chǎn)品及基本功能
資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,中信證券研究部
圖4:BCM RH(右車身控制模塊)周圍線束展示
資料來源:中城康帕斯科技發(fā)展(深圳)有限公司,中信證券研究部
圖5:部分低壓線束展示
資料來源:中城康帕斯科技發(fā)展(深圳)有限公司,中信證券研究部
除了架構(gòu)調(diào)整縮短線束長度,拆解發(fā)現(xiàn),Model 3 在高壓線束中采用鋁導(dǎo)線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅導(dǎo)線,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕量化。鋁與銅的密度分別為 2.7kg/m?、8.9 kg/m?,且鋁料的成本較銅便宜一半以上。即使考慮鋁在導(dǎo)電性能上的劣勢(shì),增大線徑的鋁導(dǎo)線(增大約 1.6 倍) 依舊可以進(jìn)一步減少車身重量(約 21%),降低制造成本。
圖6:Model 3 高壓鋁材質(zhì)導(dǎo)線及其結(jié)構(gòu)圖
資料來源:電動(dòng)知家
但使用鋁導(dǎo)線代替銅導(dǎo)線也會(huì)面臨諸多問題,使得此前車廠不敢輕易嘗試高壓鋁導(dǎo)線。首先,鋁的導(dǎo)電率明顯低于銅如若要達(dá)到相同的導(dǎo)電性能,需要進(jìn)一步加大導(dǎo)線線徑;鋁 的抗拉強(qiáng)度更低,影響機(jī)械性能;鋁和銅在膨脹系數(shù)的差異,也會(huì)使得鋁導(dǎo)線與銅端子在 結(jié)合界面產(chǎn)生空隙,導(dǎo)致阻抗的增加;鋁極易氧化,且絕緣的氧化鋁可能影響接觸性能。
雖然鋁導(dǎo)線在汽車領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛,但基本都在低壓領(lǐng)域,Model 3 在高壓導(dǎo)線領(lǐng)域使用鋁導(dǎo)線,是其利用自身技術(shù)稟賦實(shí)現(xiàn)成本管理與技術(shù)提升的重要表現(xiàn)。
表2:鋁、銅各性能系數(shù)對(duì)比
資料來源:線束世界,中信證券研究部
圖7:Model 3 高壓線束展示
資料來源:中城康帕斯科技發(fā)展(深圳)有限公司,中信證券研究部
從行業(yè)看,線束行業(yè)的單車價(jià)值量相對(duì)穩(wěn)定,單價(jià)主要受車型的不同、項(xiàng)目定價(jià)的差異及結(jié)構(gòu)影響。在新車型和改款車型上市的初期,由于車輛的售價(jià)較高,相應(yīng)的零部件定價(jià)也相應(yīng)較高。而隨著推出時(shí)間的增長及新車型的推出,整車廠會(huì)對(duì)原有車型進(jìn)行降價(jià), 同時(shí)也要求汽車零部件生產(chǎn)商降價(jià),從而降低公司產(chǎn)品的銷售價(jià)格。根據(jù)滬光股份招股說明書,2019 年公司成套線束(構(gòu)成車身的主要線束組合,不包括發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的線束)、發(fā)動(dòng)機(jī)線束、其他線束單價(jià)分別為 1587 元/套、199 元/件、29 元/件。相同車型的線束單價(jià)相對(duì)穩(wěn)定,單價(jià)差異主要取決于車型的不同,2019 年,公司不同車型成套線束的單價(jià)普遍在 1000 到 3000 元之間。
表3:2019 年滬光股份成套線束主要項(xiàng)目銷售單價(jià)及毛利情況
資料來源:滬光股份招股說明書,汽車之家,中信證券研究部
Model 3 等新能源車發(fā)展方興未艾,量價(jià)提升打開線束行業(yè)成長空間。目前線束行業(yè)為存量市場(chǎng),市場(chǎng)規(guī)模依賴下游汽車的銷售情況,汽車“新四化”趨勢(shì)下 2021 年我國汽車產(chǎn)銷量分別為 2608.2 萬輛與 2627.5 萬輛,結(jié)束了 2018 年以來連續(xù)三年的下降局面。同時(shí),高壓線束的增量需求與輕量化趨勢(shì)提升單車價(jià)值量,行業(yè)空間進(jìn)一步打開。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),傳統(tǒng)低、中、高端汽車的線束單車價(jià)值量約為 2500、3500、4500 元, 而新能源車線束單車價(jià)值平均提升至 5000 元左右。若以 3000 元的單車價(jià)值量計(jì)算,2021年線束市場(chǎng)規(guī)??蛇_(dá) 782 億元。
從盈利上看,成本沖擊使得行業(yè)毛利率表現(xiàn)不佳。線束行業(yè)屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)、產(chǎn)品成本受銅等原材料價(jià)格影響嚴(yán)重,因此行業(yè)內(nèi)公司毛利率較低。在人力成本與原料成本的負(fù)面沖擊下,近年來線束行業(yè)毛利率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。
圖8:不同車型線束單車價(jià)值量分布(元)
資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,中信證券研究部
圖9:國內(nèi)線束廠商毛利率變化趨勢(shì)
資料來源:wind,中信證券研究部
而從格局上看,線束行業(yè)與整車廠商合作穩(wěn)定,市場(chǎng)集中度較高。汽車線束行業(yè)發(fā)展高度依賴汽車行業(yè),大部分品牌車廠擁有較成熟穩(wěn)定的汽車配套體系。長期以來,對(duì)零部件的高標(biāo)準(zhǔn)要求使得線束供應(yīng)商與汽車企業(yè)的合作相對(duì)穩(wěn)定。目前,全球汽車線束市場(chǎng)主要由日本的矢崎、住友電氣、藤倉,韓國的欲羅、京信以及歐美的萊尼、安波福、科侖伯格舒伯特公司、德克斯米爾、李爾等線束廠商主導(dǎo)。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,2018 年前五大廠商矢崎、住友電氣、德爾福、萊尼、李爾分別占比 29.81%、24.38%、16.71%、6.05%、4.70%,CR5 為 81.65%。
就國內(nèi)市場(chǎng)而言,大型自主品牌車廠大多擁有穩(wěn)定配套生產(chǎn)的本土線束廠,而外資以及合資整車廠,對(duì)線束的要求較高,選擇的線束廠家大多為國際零部件廠商在國內(nèi)的獨(dú)資或者合資廠商,例如住潤電裝主要為廣州本田、東風(fēng)本田配套。近年來,由于國際汽車廠商越發(fā)重視成本控制,汽車零部件的本土化采購日益加強(qiáng),國內(nèi)廠商正逐步進(jìn)入國際汽車廠商的供應(yīng)鏈。
表4:汽車整車制造商對(duì)應(yīng)主要線束供應(yīng)商
資料來源:滬光股份招股說明書,中信證券研究部
連接器:電氣化催生增量應(yīng)用,設(shè)計(jì)革新持續(xù)優(yōu)化
連接器常在導(dǎo)線的兩段,同樣用于兩個(gè)有源器件之間的連接,其形式和結(jié)構(gòu)多樣,但通常由接觸件、絕緣件、殼體、附件組成。接觸件是連接器完成功能的核心零件,其通過陰、陽兩個(gè)接觸件的插合完成電連接;殼體是汽車連接器的外罩,提供機(jī)械保護(hù)與固定連接器的作用;絕緣體的作用是使接觸件按規(guī)定的位置和間距排列,并提供絕緣保護(hù);附件可進(jìn)一步分為結(jié)構(gòu)附件和安裝附件,結(jié)構(gòu)附件包括卡圈、定位鍵、定位銷、導(dǎo)向銷、聯(lián)接環(huán)等,安裝附件包括螺釘、螺母、螺桿、彈簧圈等。按照性能及應(yīng)用場(chǎng)景的不同,車用連接器可以分為高速連接器、低壓連接器和高壓連接器。
表5:車用連接器種類及應(yīng)用場(chǎng)景
資料來源:智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng),中信證券研究部
高壓連接器是汽車電氣化背景下的關(guān)鍵組件。根據(jù)線束世界資料,一臺(tái)現(xiàn)代車輛包含的連接器數(shù)量多達(dá) 700 個(gè)。而在汽車電氣化趨勢(shì)下,車內(nèi) 60V 電壓以上的場(chǎng)景迅速增加。車輛的驅(qū)動(dòng)離不開高電壓大電流電路的驅(qū)動(dòng),這為高壓連接器提供巨大的增量需求。拆解發(fā)現(xiàn),Model 3 中的高壓連接器數(shù)量也線性增加,功能與形態(tài)也有相應(yīng)的變化。
圖10:高壓連接器在新能源整車系統(tǒng)中的應(yīng)用
資料來源:鼎通科技招股說明書
在高壓快充連接器上,Model 3 使用的是由 TE(泰科)定制的插片式高壓連接器 HC Stak 35,其作用是連接汽車電池與充電線束。插片結(jié)構(gòu)是特斯拉一貫的選擇,其能夠增加鋁導(dǎo)線的焊接選擇,與同等的圓柱式端子相比,其尺寸更小,載流更好(提升約 20%),能為電氣系統(tǒng)布局盡可能地節(jié)約空間。
圖11:Model 3 片式高壓快充連接器所在位置
資料來源:特斯拉官網(wǎng)-用戶手冊(cè),中信證券研究部
圖12:插片式與圓柱式高壓連接器尺寸對(duì)比
資料來源:線束世界微信公眾號(hào)
從設(shè)計(jì)上看,HC Stak 35 的端子通過銅板(35mm 厚)與 35 片刀叉型端子連接,由于插座端的端子是由 35 片 DEFCON 端子疊加形成,所以其能類似積木一樣,根據(jù)不同端口的需求不同,通過改變疊片數(shù)量來構(gòu)成不同型號(hào)的連接器,這一模塊化設(shè)計(jì)方式能夠進(jìn)一步降低端子加工成本。HC Stak 35 搭配 95 mm?的高壓線束,能夠支持 Model 3 充電 15分鐘增加 279 公里的快速充電與長效續(xù)航。但插片式連接器同樣有其缺點(diǎn),其不耐拔插, 插片容易變形導(dǎo)致正負(fù)極插片無法保持在同一水平面上。
圖13:多片疊加的刀叉型端子結(jié)構(gòu)示意圖
資料來源:線束世界微信公眾號(hào),中信證券研究部
在動(dòng)力電池—電驅(qū)高壓線束的連接器上,Model 3 采用的是 TE 的 HC Stak 25。其結(jié)構(gòu)和功能與 HC Stak 35 類似,不同點(diǎn)在于尺寸的大小,可以看到,HC Stak 25 比 HC Stak 35 更小,因此 HC Stak 25 插座端的端子是 20 片 DEFCON 端子組成(HC Stak 35 為 35 片),不同的型號(hào)共用相同的連接器端子。連接器端子通過數(shù)量堆疊的變化能夠快速完成不同型號(hào)的組裝,這體現(xiàn)了連接器模塊化生產(chǎn)帶來的成本管控優(yōu)勢(shì)。
圖14:動(dòng)力電池-電驅(qū)高壓連接器所在位置
資料來源:特斯拉官網(wǎng)-用戶手冊(cè),中信證券研究部
圖15:HC Stak 35(左)與 HC Stak 35(右)尺寸比較
資料來源:中城康帕斯科技發(fā)展(深圳)有限公司,中信證券研究部
材料方面,Model 3 連接器材料為尼龍塑料材料,但我們認(rèn)為金屬合金外殼的應(yīng)用未來會(huì)愈加普及。雖然金屬材料連接器相比尼龍材料的成本更高,但其強(qiáng)度更高,不會(huì)出現(xiàn)插件受力處開裂或沖擊后斷裂的情況;同時(shí)快充功能要求連接器短時(shí)間內(nèi)能夠耐受更高的電流,金屬材料的良導(dǎo)熱性有利于更好地進(jìn)行升溫控制,因此我們認(rèn)為,金屬外殼在未來的應(yīng)用中會(huì)愈加普及。可能也正是基于以上考慮,特斯拉的 Model Y 已將其高壓連接器外殼由塑料材料替換成金屬材料。
圖16:Model 3 材料高壓連接器外殼
資料來源:新能源高壓連接器聯(lián)盟,中信證券研究部
圖17:Model Y 鋁合金高壓連接器外殼
資料來源:新能源高壓連接器聯(lián)盟,中信證券研究部
從競(jìng)爭(zhēng)格局來看,汽車是連接器最大應(yīng)用場(chǎng)景,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)充分,海外龍頭積淀深厚。2020 年,汽車領(lǐng)域連接器規(guī)模占連接器總規(guī)模的 22%,是最大的連接器細(xì)分市場(chǎng),電氣化與智能化趨勢(shì)有望進(jìn)一步提高汽車連接器市場(chǎng)空間。同時(shí),行業(yè)內(nèi)廠商頭部化趨勢(shì)愈加明顯,1980 年全球前 10 大連接器供應(yīng)商的市場(chǎng)份額為 38.0%,而在 2019 年前十大供應(yīng)商的份額提升至 60.2%。2019 年全球前十大連接器廠商分別為泰科、安費(fèi)諾、莫仕、安波福、鴻海精密、立訊精密、矢崎、JAE、JST、羅森伯格。
圖18:2020 年全球連接器按應(yīng)用領(lǐng)域市占率
資料來源:Bishop & associates, Inc.,中信證券研究部
圖19:2019 年全球連接器廠商競(jìng)爭(zhēng)格局
資料來源:Bishop & associates, Inc.,中信證券研究部
未來,新能源車的進(jìn)一步發(fā)展與放量有望推動(dòng)連接器需求數(shù)量延續(xù)高速增長態(tài)勢(shì),但單價(jià)可能呈下降趨勢(shì)。以國內(nèi)連接器龍頭瑞可達(dá)為例,2019 年其新能源連接器營收同比下降 17.62%,主要為產(chǎn)品售價(jià)降低導(dǎo)致,當(dāng)年國家新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)平均退坡 50%, 沖擊新能源汽車市場(chǎng)需求。2020 年度,新能源汽車市場(chǎng)逐步回暖,公司成為蔚來汽車、美國 T 公司及上汽集團(tuán)等新能源汽車車企的供應(yīng)商,銷量同比增加 37.18%,銷售額同比增加 3,737.02 萬元。2021 年,汽車“新四化”進(jìn)一步落地,公司成功進(jìn)入國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)客戶供應(yīng)鏈,包括美國 T 公司、蔚來汽車、上汽集團(tuán)、長安汽車、比亞迪、江淮汽車、金龍汽車、小康股份、安波福、寧德時(shí)代、鵬輝能源等。但伴隨行業(yè)規(guī)模效應(yīng)、生產(chǎn)工藝的成熟與競(jìng)爭(zhēng)加劇影響,連接器價(jià)格平穩(wěn)下降。
表6:瑞可達(dá)新能源連接器產(chǎn)品收入及其變動(dòng)
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