三電如何催生了萬億“寧王”與“迪王”?
6月10日,比亞迪市值突破萬億,位列全球汽車企業市值前三,成爲中國第一個躋身萬億市值俱樂部的整車企業。
7月4日,比亞迪公佈了其6月及上半年銷量。其單月汽車銷量13.4萬輛,上半年累計銷量達64.1萬輛,比亞迪成功超過特斯拉上半年56.4萬輛的銷量成績,一躍成爲全球新能源汽車銷量冠軍。
“國內唯一一家可以自主生產三電系統的新能源車企”,是比亞迪核心能力之一,這也是常被其用戶津津樂道的一點。
與傳統燃油車的核心三大件——發動機、變速箱、底盤不同,新能源汽車的核心是三電系統——電池、電機、電控。
新能源汽車三電系統等結構部件的變革,給了中國汽車產業一個打破國外重重專利與產業壁壘的絕佳機會。
動力電池,中國企業穩居第一梯隊
草蛇灰線,伏脈千里,靠手機等二次充電電池業務起家比亞迪,在動力電池賽道很早就嶄露頭角,雖被寧德時代後來居上,但依然是全球頭部玩家之一。
據億歐智庫發佈的《2022全球新能源汽車動力電池發展研究》報告數據,2021年全球動力電池廠商中,寧德時代、LG新能源、松下分別以全年96.7GWh、60.2GWh、36.1GWh的裝機量,位列前三。比亞迪全年裝機量爲33.7GWh,排名第四。
2021年,在中國市場,寧德時代和比亞迪共同佔據市場近七成的市場份額。
新能源浪潮襲來,比亞迪、寧德時代等中國電池廠商在動力電池領域發揮出了主場優勢,在全球新一輪汽車產業變革中站穩了腳跟。
寧德時代的前身——ATL(新能源科技有限公司,Amperex Technology Limited),也是一家以蘋果、微軟、諾基亞等海外客戶爲主體的鋰電池廠商。
在中國本土,中國動力電池廠商掌握絕對優勢。放眼海外,寧德時代與LG新能源等國外廠商在海外市場貼身肉搏,爲爭搶2025年及以後更長遠的市場空間做出努力,技術創新則是動力電池企業在這場競爭中的核心能力。
從純電動車的製造成本來看,三電系統成本幾乎佔到整車成本的50%。三電系統中,電池製造成本超過了四分之三。
動力電池作爲新能源汽車的“力量源泉”,與汽車續航里程、產品體驗、政策補貼等方面均息息相關。
億歐智庫在《2022全球新能源汽車動力電池發展研究》報告中,將動力電池產業鏈分爲上游、中游、下游三個部分。
上游由正極、負極等原材料及零部件相關企業組成,中游包含寧德時代、LG、比亞迪等動力電池企業,下游主要是乘用車和商用車主機廠。
動力電池最初是鋰電池的細分領域,中國在3C鋰電池領域很早就形成了完備的製造產業鏈。動力電池廠商競爭格局基本形成,全球動力電池廠商前十名的市佔率合計達91.2%。
就材料創新而言,動力電池廠商主要在電池正極材料上做文章,因爲正極材料佔據動力電池的40%左右的成本。
目前正極材料主要以磷酸鐵鋰和三元鋰爲主。
磷酸鐵鋰電池原料資源豐富,在成本、循環壽命等方面優於三元鋰電池,三元鋰電池則相對擁有更高的比容量和更快的充電速度,但成本更高。
新一代鈉離子電池的研發被寧德時代等企業提上日程,若用其來替代磷酸鐵鋰,可將正極材料的成本佔比從整車的40%降至17%。
但目前鈉離子電池技術不夠成熟,其能量密度較低,將其限制在了低速車應用領域。
此外,基於電解質材料創新的固態、半固態電池也逐漸走到臺前。
電池形態也產生了諸多變化,比亞迪的刀片電池、特斯拉的大圓柱電池,都是一時風頭無兩的明星產品。
特別是今年以來,4680大圓柱電池話題持續發酵。除特斯拉外,比克電池、松下、億緯鋰能、寧德時代在此領域都有所佈局。
億歐智庫認爲,大圓柱4680動力電池依靠“無極耳”的創新性結構設計,有效地解決發熱問題,使高鎳低鈷或高鎳無鈷電池的量產成爲可能。億歐智庫預測,到2025年圓柱形動力電池的市場份額將達到30%左右。
總體來看,在動力電池這條細分賽道上,中國動力電池企業牢牢佔據第一梯隊,在面向未來的技術研發上均有所佈局。
寧德時代穩居鰲頭,但蜂巢能源等後起之秀的出現爲中國動力電池的持續發展增添新生力量。
我有資源,你有技術,卻互相傷害
相較傳統燃油車的發動機,新能源汽車的驅動電機承擔着將電池電能轉化爲機械能的作用,是車輛動力的直接來源。
根據NE時代數據,2022年1-5月中國新能源乘用車市場驅動電機配套企業裝機量TOP15中,比亞迪旗下弗迪動力以26.32%的市佔率佔據榜首,特斯拉則以7.94%的市佔率位居第三。
位居第二的方正電機也是中國第三方電機供應商龍頭企業,其合作車企包括長城、吉利等頭部主機廠。
在中國市場,國產驅動電機企業佔據第一梯隊,比亞迪、上汽等已經擁有自主研發生產能力的主機廠,和以方正電機、精進電動爲代表的第三方供應商,已可以生產出媲美國際先進水平的新能源汽車驅動電機。
新能源汽車的驅動電機按整體技術可以劃分爲四大類:直流電機、交流異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機。
其中,直流電機和開關磁阻電機因爲技術缺陷等原因逐漸被淘汰。交流異步電機和永磁同步電機是目前新能源汽車主要的電機類型。
交流異步電機在歐美車系裡運用較多,以特斯拉作爲主要代表,在中國最常見到的驅動電機種類是永磁同步電機。
相較交流異步電機,永磁同步電機體積更小,能耗較低,能量轉換效率高,市面90%以上的新能源汽車都是使用永磁同步電機。特斯拉部分車型也開始採用永磁同步電機。
針對永磁同步電機,中國存在一個得天獨厚的優勢——稀土資源。
永磁同步電機核心零部件定子與轉子的主要原材料爲釹鐵硼,釹鐵硼永磁體具備高效率、小型化、輕量化等優勢。
這種材料從稀土中才能提煉出來,公開資料顯示,中國佔據了全球60%以上的稀土產能,和85%以上的釹鐵硼產能。
隨着中國新能源汽車市場的進一步發展,釹鐵硼產量還在不斷增加。
4月29日,工信部發布公告稱2022年一季度中國主要稀土功能材料產量保持平穩增長。其中,稀土磁性材料方面,燒結釹鐵硼毛坯產量6.85萬噸,同比增長30%;粘結釹鐵硼產量2520噸,同比增長20%。
中國擁有完整的稀土產業鏈,針對燒結釹鐵硼永磁材料產業,國內已發展出中科三環、金力永磁等一批中國廠商。
需要關注的是,燒結釹鐵硼的相關高端技術專利,絕大部分被掌握在日立金屬等國外企業中。日立金屬保有600多項燒結釹鐵硼的專利,中科三環等國內廠商也是在取得日立金屬專利授權後,才得以將產品出口至海外。
中國和國外企業形成了在資源和技術兩個領域互相卡脖子的尷尬局面。
不過近年來,中國在釹鐵硼磁體制造技術上進步顯著,在生產裝備上也有所突破,燒結釹鐵硼磁體已實現快淬甩帶和氫破制粉工藝以及設備的國產化。
國外主機廠則想通過開發新技術或研發稀土含量更低的永磁電機,來減少對稀土材料的依賴,大衆、寶馬等均有過嘗試。
痛並追趕着
去年8月,比亞迪發佈第三代純電專屬平臺e3.0,其電驅系統採用更加集成的八合一結構。
比亞迪八合一電驅總成包含驅動電機、減速器、電機控制器、高低壓直流轉換器、雙向車載充電器、高壓配電箱、電池管理器、整車控制器八大模塊。
其整體性能較上一代功率密度提升20%,整機重量降低15%,系統綜合效率達到89%。
廣義上講,電控系統則包括整車控制器、電池管理系統和驅動電機控制器等部分。其核心組件包含逆變器、驅動器、電源、控制器、保護模塊、散熱系統、信號檢測模塊等部件。
近年來,驅動電機、電機控制器與減速器“三合一”集成化,及至BMS、VCU等“多合一”的電驅動系統,成爲新能源汽車的主要發展趨勢。
原來的新能源汽車動力系統各部件“各自爲戰”,此類一體化集成電驅系統在整體體積、能量損耗等方面均有所優化,且利於新能源汽車動力系統形成標準化。
這也要求車企更高額的前期研發投入,以及更加精密的技術與生產標準,對車企與供應商之間的協作能力也提出考驗。但其帶來的輕量化、更低的成本、更高的效率等諸多優勢,以及對車企平臺化設計等方面的助力,註定讓集成化電驅系統成爲車企們爭相搶奪的“香餑餑”。
當前量產的純電動汽車領域中,“三合一”電驅系統已經成爲主流。
針對電驅系統集成化的研發,國內外相關企業沒有明顯的“時差”。國外特斯拉、博世、大陸博格華納等主機廠或供應商均推出了電驅動一體化總成產品。
中國則主要以比亞迪、蔚來、上海電驅動、精進電動等企業爲代表。
NE時代數據顯示,2022年1-5月中國新能源乘用車市場電驅動系統配套企業裝機量top15榜單中,比亞迪弗迪動力、特斯拉兩大廠商以23.92%和13.89%的市佔率穩居前二,但其主要用於自供。
隨着新能源汽車電子電氣架構逐漸走向域控制和中央控制,作爲動力域的核心,集成化已成爲電驅總成技術升級的必然趨勢。
電機控制器,電源管理系統BMS等電控系統組成成分,作爲新能源汽車的核心控制板塊,是主機廠的重點集成對象。
事實上,相較中國在電池、電機領域的發展,國內電控系統的自主化程度還有所不如。主要原因是中國車企和供應商在IGBT等核心零部件板塊被扼住了咽喉。
整個電控產業鏈中,最關鍵的是上游的元器件供應,逆變器的核心模塊:IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),成本可以佔到整個電控系統的40-50%。
據Yole預測,2020年-2026年,新能源車用IGBT市場將會以23%的複合年增長率飛速發展。至2026年,新能源汽車IGBT市場規模將達到17億美元。
但長期以來中高端IGBT主流器件英飛凌、三菱、ABB等國外廠商壟斷,國內雖出現斯達半導、比亞迪等廠商,相較英飛凌等龍頭企業技術,仍存在一定的差距。
但這種差距正在逐漸縮小,斯達半導在2021年成功研發出基於第七代微溝槽Trench Field Stop技術的新一代車規級650V/750V/1200V IGBT芯片,並於2022年開始批量出貨。
針對更具潛力的第三代SIC半導體,6月20日,比亞迪半導體全新推出1200V 1040A SiC功率模塊。
結語
中國新能源汽車憑藉着三電系統、自動駕駛等技術的發展,正走向世界,並催生出比亞迪、寧德時代等龍頭企業,但繁花錦簇之中也多帶刺薔薇。
車聲鼎沸的新能源浪潮之下,比亞迪也只是中國新能源汽車市場飛速發展的一角剪影。
中國車企需繼續發揚市場優勢,也要認清劣勢並加以補足,雖然半導體等核心技術研發不可一蹴而就,開拓海外市場困難重重,但至少比亞迪等企業還在堅持,寧德時代還在海外與LG新能源拳拳到肉地爭搶市場。
未沉醉於一時的歡喜,這是中國汽車企業呈現給市場的最好形象。