新能源背景下，汽車電子為光伏風(fēng)電/充電樁等帶來(lái)層出不窮的機(jī)會(huì)

• 陳博 2023年10月27日 來(lái)源：中研網(wǎng) 664 38
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汽車電子控制系統(tǒng)是指在汽車上應(yīng)用電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和控制。汽車電子控制系統(tǒng)主要有電子控制單元（包括軟件)、傳感器和執(zhí)行器。汽車電子控制系統(tǒng)事先將一系列的指令程序儲(chǔ)存在ECU程序存儲(chǔ)器中，這些指令程序在設(shè)計(jì)、制造時(shí)就已經(jīng)定好了，電子控制單E

欲了解更多中國(guó)汽車零部件行業(yè)的未來(lái)發(fā)展前景，可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2023-2027年中國(guó)汽車零部件行業(yè)市場(chǎng)深度全景調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》。

汽車電子控制系統(tǒng)是指在汽車上應(yīng)用電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和控制。汽車電子控制系統(tǒng)主要有電子控制單元(包括軟件)、傳感器和執(zhí)行器。汽車電子控制系統(tǒng)事先將一系列的指令程序儲(chǔ)存在ECU程序存儲(chǔ)器中，這些指令程序在設(shè)計(jì)、制造時(shí)就已經(jīng)定好了，電子控制單元輸入信號(hào)來(lái)自控制系統(tǒng)的各個(gè)傳感器。它對(duì)各傳感器輸入的電信號(hào)以及部分執(zhí)行器的反饋電信號(hào)進(jìn)行綜合分析與處理，給傳感器提供參考電壓，然后向執(zhí)行器輸出控制信號(hào)，使執(zhí)行器按控制目標(biāo)的要求進(jìn)行工作。ECU工作時(shí)接收分布在汽車各部位的傳感器送來(lái)的信號(hào)，它把這些輸入信息與存儲(chǔ)器中的“標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)"進(jìn)行比較，根據(jù)結(jié)果控制執(zhí)行器采取相應(yīng)的動(dòng)作。汽車車身控制系統(tǒng)包涵導(dǎo)航系統(tǒng)、防撞控制系統(tǒng)、智能前照燈系統(tǒng)(AFS)、車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)(VSC/DSC/ESP)。

汽車電子控制系統(tǒng)是指在汽車上應(yīng)用電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和控制。汽車電子控制系統(tǒng)主要有電子控制單元(包括軟件)、傳感器和執(zhí)行器。汽車電子控制系統(tǒng)事先將一系列的指令程序儲(chǔ)存在ECU程序存儲(chǔ)器中，這些指令程序在設(shè)計(jì)、制造時(shí)就已經(jīng)定好了，電子控制單元輸入信號(hào)來(lái)自控制系統(tǒng)的各個(gè)傳感器。它對(duì)各傳感器輸入的電信號(hào)以及部分執(zhí)行器的反饋電信號(hào)進(jìn)行綜合分析與處理，給傳感器提供參考電壓，然后向執(zhí)行器輸出控制信號(hào)，使執(zhí)行器按控制目標(biāo)的要求進(jìn)行工作。ECU工作時(shí)接收分布在汽車各部位的傳感器送來(lái)的信號(hào)，它把這些輸入信息與存儲(chǔ)器中的“標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)"進(jìn)行比較，根據(jù)結(jié)果控制執(zhí)行器采取相應(yīng)的動(dòng)作。汽車車身控制系統(tǒng)包涵導(dǎo)航系統(tǒng)、防撞控制系統(tǒng)、智能前照燈系統(tǒng)(AFS)、車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)(VSC/DSC/ESP)。

自改革開(kāi)放以來(lái)，人們生活質(zhì)量水平大幅提升，為滿足越來(lái)越多的人在日常生活中對(duì)汽車的需求，加之國(guó)家大力扶持以及電子技術(shù)等的迅猛發(fā)展，我國(guó)的汽車技術(shù)得到了空前的發(fā)展。

近年來(lái)，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用，汽車電子控制技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，尤其在控制精度、控制范圍、智能化和網(wǎng)絡(luò)化等多方面有了較大突破。汽車電子控制技術(shù)已成為衡量現(xiàn)代汽車發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

1、光伏風(fēng)電：對(duì)功率器件(IGBT、MOS)需求爆發(fā)式增長(zhǎng)

光伏逆變器作為光伏發(fā)電的核心部件，將帶動(dòng) IGBT 需求增長(zhǎng)。光伏逆變器是可以將光 伏(PV)太陽(yáng)能板產(chǎn)生的可變直流電壓轉(zhuǎn)換為市電頻率交流電(AC)的變頻器，可直接 影響光伏逆變器在下游端的光伏發(fā)電效率，是光伏逆變器提高光伏能力轉(zhuǎn)化率的核心器 件。根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，假設(shè) 2025 年光伏逆變器中功率半導(dǎo)體單位成本約為 1350 萬(wàn)元/GW，預(yù)計(jì) 2025 年全球光伏逆變器功率半導(dǎo)體市場(chǎng)新增規(guī)模將達(dá)到 40.5 億元， 2021-2025 年累計(jì)市場(chǎng)需求規(guī)模將增長(zhǎng) 176.3 億元。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器中應(yīng)用到大量功率器件。風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程，主電 路中利用 AC/DC 轉(zhuǎn)換器將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電力轉(zhuǎn)換為直流電，再通過(guò)變頻器系統(tǒng)調(diào)節(jié) 為可入網(wǎng)電流，再由逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為商用頻率的交流電。因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)中變頻 器會(huì)用到大量的功率半導(dǎo)體元件，包括 IGBT、MOSFET、GTO 等。

根據(jù) Yole 預(yù)測(cè)，在電動(dòng)汽車、新能源發(fā)電等多個(gè)領(lǐng)域需求帶動(dòng)下，2026 年硅基 MOSFET 市場(chǎng)空間有望達(dá)到 94 億美金，IGBT 市場(chǎng)空間有望達(dá)到 84 億美金。CAGR6 分別達(dá)到 3.8% 和 7.5%。

2、充電樁：800V 高壓平臺(tái)有望普及，SiC 產(chǎn)業(yè)鏈值得重視

目前汽車半導(dǎo)體主要采用硅基材料，但受自身性能極限限制，硅基器件的功率密度難以進(jìn) 一步提高，硅基材料在高開(kāi)關(guān)頻率及高壓下?lián)p耗大幅提升。與硅基半導(dǎo)體材料相比，以碳 化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子漂移速度、高熱導(dǎo)率、高抗 輻射能力等特點(diǎn)。

和傳統(tǒng)硅基材料相比，SiC 模塊的開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗顯著低于同等 IGBT 模塊，此外， SiC 器件在相同功率等級(jí)下，體積顯著小于硅基模塊，有助于提升系統(tǒng)的功率密度。更高 的電子飽和漂移速率有助于提升器件的工作頻率，實(shí)現(xiàn)高頻開(kāi)關(guān);高臨界擊穿電場(chǎng)的特性 使其能夠?qū)?MOSFET 帶入高壓領(lǐng)域，克服 IGBT 在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的拖尾電流問(wèn)題，降低開(kāi) 關(guān)損耗和整車能耗，減少無(wú)源器件如電容、電感等的使用，從而減少系統(tǒng)體積和重量。

根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù)，2019 年 SiC 全球市場(chǎng)規(guī)模為 9.84 億美元，但到 2029 年有望超過(guò) 50 億 美元，新能源汽車(包括電動(dòng)和混動(dòng))將成為 SiC 需求的最大應(yīng)用場(chǎng)景，其它的應(yīng)用場(chǎng)景 包括新能源電站、UPS 等。

2019 年，保時(shí)捷發(fā)布全球首款搭載 800V 電壓平臺(tái)的量產(chǎn)車 Taycan，充電功率最高可達(dá) 270kW，采用 800V 電壓系統(tǒng)充電 80%僅需 22.5 分鐘(400V 則需 90 分鐘)。2021 年 10月 24 日，小鵬汽車 CEO 何小鵬表示，小鵬汽車希望做到國(guó)內(nèi)首個(gè)量產(chǎn)配置 SiC 芯片的 800V 高壓平臺(tái)，支持充電 5 分鐘，續(xù)航 200 公里。同時(shí)，小鵬汽車也將推出配套的 480kW 高壓超充樁。此外，小鵬還為用戶設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能站，宣稱可一次滿足 30 輛車的超充。也就 是說(shuō)，小鵬汽車補(bǔ)能方面將推出 800V+480kW 超充+超級(jí)儲(chǔ)能站的三種方案。我們預(yù)計(jì)未 來(lái)隨著高壓平臺(tái)的快速普及，SiC 在高端車型的電機(jī)控制器領(lǐng)域滲透率將會(huì)逐漸提升，整 個(gè) SiC 產(chǎn)業(yè)鏈也將迎來(lái)爆發(fā)機(jī)遇。

Cree 是 SiC 行業(yè)絕對(duì)龍頭，國(guó)內(nèi) SiC 產(chǎn)業(yè)有望得到快速發(fā)展。Cree 成立于 1987 年，1991 年全球 率先將碳化硅商業(yè)化。2021 年更名 Wolfspeed。目前，Wolfspeed 擁有 SiC 全產(chǎn)業(yè)鏈布局，并在導(dǎo) 電型 SiC 襯底擁有超過(guò) 60%的市占率，在碳化硅功率器件的市場(chǎng)中也走在前列，II-VI 和 SiCrystal 位列全球二、三位，市占率分別達(dá)到 16%和 12%。國(guó)內(nèi) SiC 襯底環(huán)節(jié)代表廠商為天科合達(dá) (未上市)及天岳先進(jìn)(待上市)，目前仍處于追趕者地位;外延環(huán)節(jié)技術(shù)難度和壁壘相對(duì)較低， 襯底廠商普遍具備外延片的生產(chǎn)能力;器件環(huán)節(jié)發(fā)展仍受到襯底產(chǎn)能的掣肘。

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