電氣化是汽車工業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。以新能源汽車為載體的電氣化汽車驅(qū)動系統(tǒng)有新的電池儲能系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)，同時有超過330V電壓和超過200A電流輸出，所以對驅(qū)動電路循環(huán)中的電氣部件提出新的要求，逐步形成并帶來了與傳統(tǒng)汽車動力和電氣系統(tǒng)完全不同的產(chǎn)業(yè)化機會。伴隨汽車電氣化的推進和新能源汽車的推廣和普及，具有核心技術(shù)的汽車電氣零配件生產(chǎn)商將是這場高壁壘電氣化市場的盛宴受益者。

漸行漸近的汽車電氣化

科技的進步，推動了汽車電氣化的發(fā)展。電氣化的汽車產(chǎn)品，具有更高的能源利用效率，從而降低了能源的使用成本，并順應(yīng)了日益被關(guān)注的環(huán)保趨勢，有更少的二氧化碳和其他污染性氣體排放量。與此同時，電氣化的汽車，可在保證原有使用功能的基礎(chǔ)上，使汽車有更強的安全性，并賦予汽車更多的便捷化和智能化功能，改善消費者的使用體驗，大幅提升了汽車在日常生活中的應(yīng)用價值。

在傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車(ICE)領(lǐng)域，汽車電氣化更多的是體現(xiàn)在汽車電子的發(fā)展和繁榮上。電機動作代替了原有的機械動作，同時汽車電子在內(nèi)燃機控制、汽車安全性、車身應(yīng)用、車載應(yīng)用等方面應(yīng)用日益廣泛，是現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要的推動力。在全球汽車市場中，汽車電子產(chǎn)品的成本已超過整車成本的25%，2010年，全球汽車電子市場的市值為1,145億美元，預(yù)計2013年的市值將高達1,750億美元。

而在下一階段的電氣化進程中，汽車的內(nèi)燃機驅(qū)動系統(tǒng)將逐漸被電機驅(qū)動系統(tǒng)所替代。驅(qū)動系統(tǒng)是汽車最為核心的部件，由于汽車電機具有高達95%的能效轉(zhuǎn)換率，同時電力能源相較石油能源更加豐富，并在使用過程中無污染物排放，所以，作為驅(qū)動系統(tǒng)電氣化的新能源汽車在全球得到了廣泛的關(guān)注和重視，也被認為代表著汽車未來發(fā)展的趨勢。我們預(yù)計，就我國而言，每100萬輛新能源汽車的銷售，將為汽車電氣化系統(tǒng)帶來700~1,000億人民幣的市場容量。

汽車電氣化的產(chǎn)業(yè)機會剖析

早期的汽車電氣系統(tǒng)非常簡單，主要由汽油機的點火系統(tǒng)、起動系統(tǒng)和燈光信號系統(tǒng)構(gòu)成。由于汽車用電量較小，汽車電氣系統(tǒng)主要是電壓為6V的電路系統(tǒng)。伴隨著半導(dǎo)體器件的問世，電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，如電子控制燃油噴射、防抱死制動系統(tǒng)、主動懸架、電動助力轉(zhuǎn)向、空調(diào)系統(tǒng)等等。為了滿足日益增長的汽車用電功率需求，從上世紀五十年代開始，汽車電氣系統(tǒng)的電壓逐漸由原來的6V上升至12V。

據(jù)統(tǒng)計，自1990年開始，汽車的用電量每年以5%~8%的比例增加，在傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車領(lǐng)域，隨著汽車電子占比的增加，大幅增加了汽車線束中電流量。整車生產(chǎn)商為了降低電流傳輸過程中能源的消耗和電器部件的成本，提出42V化技術(shù)路線，也就是將傳統(tǒng)汽車中電氣系統(tǒng)電壓由12V提升至42V。該變化將會涉及到傳統(tǒng)汽車中配電系統(tǒng)、零部件、蓄電池、電容器、起動、發(fā)電機以及電力電子部件的改變。

新能源汽車，特別是較高程度的混合動力汽車和純電動汽車中，由于電動機直接參與到汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，所以對汽車的整體構(gòu)造帶來了巨大的變化。在目前主要的新能源汽車電氣系統(tǒng)中，分為12V電壓電路和高電壓電路(在不同的車型中，此部分的電路電壓在200V、300V甚至是500V以上)兩個系統(tǒng)。12V電壓電路用于沿襲傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車中的底盤、車身、車載電氣系統(tǒng)，主要考慮因素為降低開發(fā)成本，該電路系統(tǒng)中的輸電功率一般小于10kw。高電壓電路系統(tǒng)主要布局與汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，主要負載包括驅(qū)動電機，電路功率可高達70~100kw。由于高電壓電路系統(tǒng)的加入，新能源汽車電氣結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車有著明顯的不同。特別是高電壓回路中增加了大量的大功率電氣元器件和單元，例如大功率二極管、高電壓繼電器、DC/DC單元、整流單元等。同時對弱電控制模塊，如電池管理系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)等，也在大功率高電壓方面提出了更高的要求。

汽車電氣化是強化電機在汽車驅(qū)動系統(tǒng)重要性的過程

從世界三次工業(yè)革命的角度觀察，第一次工業(yè)革命是以蒸汽機的出現(xiàn)為代表，第二次工業(yè)革命是以內(nèi)燃機的出現(xiàn)為代表，而第三次工業(yè)革命則是電機為代表的電氣化革命。而汽車工業(yè)的發(fā)展也基本上在沿襲著這樣的發(fā)展趨勢。1769年世界上第一輛具有實用價值的汽車就是以蒸汽機作為驅(qū)動力，經(jīng)歷了一個多世紀的發(fā)展，1885年，德國人卡爾?奔馳和戴姆勒分別制造了世界上第一輛內(nèi)燃機三輪汽車和內(nèi)燃機四輪汽車，開啟了內(nèi)燃機汽車時代?，F(xiàn)代汽車中，內(nèi)燃機消耗了整車超過60%的能量，但能效轉(zhuǎn)化率只有25%~40%，而電機具有高達95%以上的能效轉(zhuǎn)化率，所以從汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢來看，如同第三次工業(yè)革命的出現(xiàn)與發(fā)展，終將走入電氣化時代。值得強調(diào)的是，在汽車怠速期間，驅(qū)動電機可以在增加汽車能效利用率的同時停止工作，從而大幅度減少能源的浪費。

傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車驅(qū)動系統(tǒng)中的電機主要以內(nèi)燃機起動電機和發(fā)電機的形式存在。在內(nèi)燃機的帶動下，電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能并儲存在以鉛酸電池為主的蓄電池中，同時驅(qū)動汽車中的其他電氣設(shè)備。小型汽車的發(fā)電機的功率從20年前的500w發(fā)展到現(xiàn)代汽車中的1kW~2kW，每輛傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的發(fā)電機價格為400元左右。而起動電機主要負責(zé)啟動內(nèi)燃機曲軸的旋轉(zhuǎn)。一般情況下，整車生產(chǎn)商、零配件生產(chǎn)商和主要的電氣設(shè)備生產(chǎn)商都具備汽車發(fā)電機生產(chǎn)能力，例如沃爾沃、法雷奧、通用電氣等，國內(nèi)的代表生產(chǎn)商有東風(fēng)汽車、雙宇集團等。

電機作為輔助驅(qū)動動力參與到汽車驅(qū)動系統(tǒng)最常見的是在弱混技術(shù)(Star-Stop)的混合動力汽車中(BSG或ISG電機)，電機功率一般為2kW~3kW。由于弱混系統(tǒng)較全混系統(tǒng)和純電動系統(tǒng)的成本更低，同時可實現(xiàn)節(jié)油5%~10%，所以國外許多著名的汽車公司和配件生產(chǎn)商，如Ford、Valeo、Honda、Bosch、Siemens、Fiat、Delphi等都競相研制或采用ISG技術(shù)。而國內(nèi)汽車生產(chǎn)商奇瑞、長安等，也都有意將弱混技術(shù)作為汽車的標(biāo)配技術(shù)。目前，博世生產(chǎn)的BSG電機價格為3,000~4,000元/臺，而國內(nèi)如大洋電機等生產(chǎn)商的BSG電機為1,000元左右/臺。

而在新能源汽車領(lǐng)域，電機將深度直接參與到汽車的驅(qū)動過程，需要扮演主要驅(qū)動機和發(fā)電機的角色。例如，在豐田混合動力汽車Prius第三代產(chǎn)品中，除了內(nèi)燃機以外還有兩個電機，輸出功率分別為10kW和50kW。其中，10kW電機承擔(dān)驅(qū)動和發(fā)電的作用，50kW電機主要承擔(dān)驅(qū)動功率的輸出。起動階段電機承擔(dān)40%的汽車驅(qū)動力輸出，在高速行駛階段電機也承擔(dān)25%左右的驅(qū)動力輸出。

從技術(shù)發(fā)展趨勢來看，目前汽車高效電機以永磁同步電機和三相異步電機兩種為主。其中，永磁同步電機由于單位體積輸出功率密度高，主要用于對空間要求比較高的小型汽車，而三相異步電機常見于大型客車中。

汽車高效電機行業(yè)的核心競爭在于電機物理結(jié)構(gòu)的設(shè)計和加工，以及控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車中的電機，新能源汽車對電機有著更加嚴苛的要求。汽車運行中惡劣的環(huán)境和高頻度的顛簸要求電機具備良好的環(huán)境適應(yīng)性和抗振性，而且在實際運行中，電動汽車電機單位質(zhì)量功率輸出高達1.5kw/kg，所以對電機的加工要求非常高。因此，就要求企業(yè)采用強制水冷結(jié)構(gòu)、高電磁負荷、高性能磁鋼、高轉(zhuǎn)速和超短端部長度等技術(shù)，減少線圈不必要的熱釋放，并使電機小型輕量化。而在控制方面，由于起步、高速行駛、爬坡等行駛狀態(tài)以及路況差異，對電機的扭矩、轉(zhuǎn)速等要求有非常大的跨度。同時為了保證汽車的安全性靈活性，需要電機控制具備快速的相應(yīng)能力和穩(wěn)定持久的處理能力。

在市場容量方面，傳統(tǒng)燃油汽車中的電機主要應(yīng)用于內(nèi)燃機的啟動、自動升降車窗、雨刷等方面，以直流有刷電機為主，每輛車的電機成本一般只有幾百元到上千元。而在新能源汽車領(lǐng)域，電機的成本有了大幅度的增加。以高效電機采購成本600~1,000元/kW為基礎(chǔ)進行測算，每一輛新能源汽車中的電機新增成本高達1萬~3萬。那么每100萬輛新能源轎車的銷售將為汽車高效電機帶來100~300億的市場容量。

目前國內(nèi)臥龍電氣、大洋電機、南車時代等專業(yè)的汽車電機生產(chǎn)商已深度參與到了我國新能源汽車電氣系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的探索中，為國內(nèi)多家新能源汽車生產(chǎn)商提供驅(qū)動電機產(chǎn)品，并與部分整車廠建立技術(shù)合作關(guān)系。在電機控制方面，南車時代和比亞迪已具備了電機控制系統(tǒng)關(guān)鍵零部件IGBT的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)，特別是比亞迪在多款新能源汽車中已經(jīng)開始使用自己生產(chǎn)的IGBT產(chǎn)品；臥龍電氣與國內(nèi)領(lǐng)先的新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)集成商上海大郡進行戰(zhàn)略合作，并為青年汽車提供電控總成；寧波韻升在具備永磁電機關(guān)鍵稀土資源的同時投資國內(nèi)領(lǐng)先的新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)集成商上海電驅(qū)動；大洋電機和匯川技術(shù)等也具備一定的汽車電控技術(shù)和總成的能力。

由于新能源汽車目前在國內(nèi)的普及率相較于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車微不足道，所以國內(nèi)的汽車電機及配套系統(tǒng)生產(chǎn)商還沒有經(jīng)過大規(guī)模運行的考驗。依照汽車產(chǎn)業(yè)過去的發(fā)展歷史來看，成本控制力差、技術(shù)研發(fā)能力弱的企業(yè)最終將會出局，而精密電機制造、精益生產(chǎn)管理的企業(yè)將脫穎而出。

熱敏電阻PTC受益于鋰離子電池應(yīng)用的推廣和普及

電池用PTC

電池系統(tǒng)在汽車電氣化的進程中，從汽車電子的蓄能系統(tǒng)逐漸走向了驅(qū)動系統(tǒng)的動力能源系統(tǒng)，在汽車成本中的比重也越來越重要。在傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車中，基本上絕大多數(shù)的蓄電池是鉛酸電池，電池容量大部分分布在0.5kWh~1kWh，價格在300元~500元之間。隨著汽車電氣化程度的加深，對電池的容量和功率有了新的要求，1997年豐田推出的普銳斯第一代產(chǎn)品中，汽車核心儲能電池已成為鎳氫電池，而在近幾年發(fā)展迅速的PHEV和純電動汽車中，核心動力電池已變成了鋰離子電池。

在新能源汽車中，電池組容量與其在整車成本中的占比呈正相關(guān)。例如，日產(chǎn)Leaf中的電池容量為24kwh，電池成本占整車總成本為30%左右。而Tesla的ModelS汽車，由于電池容量高達85kwh，電池成本在整車成本中占比高達55%。目前，鉛酸電池還是汽車電池中最主要的電池類型，新能源汽車的推廣和發(fā)展將大幅度提振汽車動力電池的需求，特別是未來將拉動鋰離子電池的需求。

另一方面，鋰離子電池使用量的增加，又拉動了PTC材料在整車中的使用量。通常意義上的PTC是指一種以鈦酸鋇為主要成分的高技術(shù)半導(dǎo)體功能陶瓷材料，具有電阻值隨著溫度變化而變化的特性，特別是在居里溫度點附近電阻值躍升有3~7個數(shù)量級。此種PTC利用其最基本的電阻溫度特性及電壓-電流特性與電流-時間特性，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)電子設(shè)備、汽車及家用電器等產(chǎn)品中，以達到自動消磁、過熱過流保護、馬達啟動、恒溫加熱、溫度補償、延時等作用。

電池內(nèi)的PTC與上述PTC并不相同，通常被稱之為“自恢復(fù)保險絲”，其含義為高分子聚合物開關(guān)，它是近幾年出現(xiàn)的新型正溫度系數(shù)過流過溫保護元件，它的特點是當(dāng)溫度達到某定值時，其電阻值會顯著增加，呈高阻狀態(tài)，相當(dāng)于斷開回路，而當(dāng)溫度降低后，它便自動復(fù)位導(dǎo)通，恢復(fù)至低阻狀態(tài)，并且這種斷開-自動恢復(fù)過程可重復(fù)數(shù)千次。

汽車電氣化進程中，電池的安全性已引起了汽車產(chǎn)業(yè)的高度重視，在純電動汽車中，電池的安全性已成為決定產(chǎn)品能否普及的三大核心因素之一。在電池系統(tǒng)發(fā)生事故時，常常遇見異常電池瞬間大量放出熱能，導(dǎo)致周圍的電池環(huán)境溫度瞬間變高，從而發(fā)生連鎖式的電池燃燒和爆炸。而PTC是一種熱敏電阻，在電芯的結(jié)構(gòu)中常常設(shè)置在正負極的連接處。在正常情況下，其阻值很小，損耗也很小，不影響電路正常工作；但若有過流(如短路)發(fā)生，其溫度升高，它的阻值隨之急劇升高，達到限制電流，阻斷電池正負極的，從而能夠一定程度上緩解和阻止后續(xù)的連鎖式燃燒和爆炸等危險情況。

新能源汽車未來采用的電池PTC將數(shù)十倍于智能終端電池PTC市場，且產(chǎn)品技術(shù)含量和市場定位高端(智能手機大部分屬于低端市場)，為PTC市場打開一片廣闊的天空。特斯拉最新的一輛新能源中采用PTC約8,000多片，按照每片0.4元測算，一臺車需要采用PTC約3,000元左右，而一臺Iphone5手機采用的PTC價值僅0.6元；按照到2020年全球新能源車銷量1,000萬輛，按照一臺新能源車采用PTC約1,500元測算，年全球新能源汽車用電池PTC市場空間約在150億元，我們預(yù)計這個市場只能被極其少數(shù)兩到三家企業(yè)，如美國瑞侃、長園集團等分享。

電氣系統(tǒng)用PTC

車電氣系統(tǒng)中使用的PTC主要是在過壓或過流的情況下，起到保護電路板、執(zhí)行器等的功能。相對于熔斷絲而言，PTC阻斷相應(yīng)時間更快，響應(yīng)時間是熔斷絲的1/5~1/10，且具有可恢復(fù)性，可反復(fù)多次使用，從而為客戶免去了更換熔斷絲的麻煩。

目前在國內(nèi)上百家生產(chǎn)PTC電阻的廠家中，90%以上只能生產(chǎn)工藝簡單的作為加熱功能的PTC產(chǎn)品。而在PTC熱敏電阻領(lǐng)域，很多廠家由于原材料的選擇和過程工藝控制不夠，常常在經(jīng)受耐流沖擊實驗中，PTC片出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，同時機械強度明顯下降，通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)片內(nèi)存在異常晶粒的成長。

瑞侃(美國泰科的子公司)是全球聚合物PTC自復(fù)式元件最大的供應(yīng)商，已開發(fā)出若干專門用于保護電池應(yīng)用的材料平臺。每種材料平臺都可提供不同的性能特征，可使工程師得到更大的設(shè)計靈活性。該公司PTC年銷售額約2億美元，產(chǎn)品毛利率高達50%。排名第二的供應(yīng)商為臺灣上市公司聚鼎科技(國內(nèi)的工廠是昆山聚達)，該公司2012年全球市場占有率為12%，營業(yè)額為14億新臺幣(約5千萬美元)，毛利率為45.6%。

在國內(nèi)，如長園維安、沃爾核材、上?？铺亍⑽溥M威瑞，已具備此類PTC產(chǎn)品的技術(shù)和生產(chǎn)能力。特別是長園維安，在2007年100%控股固派電子后，成為國內(nèi)最大的PTC電路保護元件的生產(chǎn)企業(yè)。該公司PTC產(chǎn)品性能與瑞侃相當(dāng)，但是成本只有瑞侃的50%左右。

在PTC熱敏電阻行業(yè)中，關(guān)鍵原材料質(zhì)量的選擇、過程生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和檢測手段的健全，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提。同時，具有自動化生產(chǎn)設(shè)備的廠商可保證產(chǎn)品的合格率達到80%，而國內(nèi)部分廠商的手動生產(chǎn)線合格率只有40%~50%。同等重要的是，豐富的產(chǎn)品種類和規(guī)格，系列化的產(chǎn)品體系，快速的新品研發(fā)能力，才能滿足客戶在不同場合下的需求。

據(jù)臺灣聚鼎科技公司公布的數(shù)據(jù)，2012年P(guān)TC在電池領(lǐng)域的市場容量為4.05億美元，貼片式PTC產(chǎn)品(SMD，主要集成于電子電路板中)的市場容量大約為1億美元，全球PTC市場容量合計大約為6億美元。PTC在傳統(tǒng)18,650電池中每片成本大約為0.5元。再加上PTC在汽車電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，以此測算，每100萬輛新能源汽車的銷售將為PTC帶來5~10億人民幣的市場容量。受益于智能手機、筆記本電腦等電子消費品對電池需求的拉動，以及汽車電氣化對電池需求量的提升，預(yù)計PTC市場將保持10~20%的增長率。

汽車電氣化是薄膜電容器逐漸替代鋁電解電容的過程

當(dāng)前，陶瓷電容和鋁電解電容是市場上最為常見的電容類電子元器件，廣泛的應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中，主要在電路系統(tǒng)中的起濾波、調(diào)頻、隔直流及時間控制等作用。