傳統(tǒng)汽車現(xiàn)階段電子化程度不高,對
PCB的需求量較小,PCB價值量也比較低。 PCB在整個電子裝置成本中的占比約為2%左右,平均每輛汽車的PCB用量約為1平方米,價值60美元,高端車型的用量在2-3平米,價值約120-130美元。
在傳統(tǒng)汽車的電子元器件中,動力系統(tǒng)需求PCB最多,份額為32%,主要包括發(fā)動機(jī)控制單元,啟動器,發(fā)電機(jī),傳輸控制裝置,燃油噴射,動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等;車身電子系統(tǒng)25%,主要包括汽車照明、HVAC、動力門和座椅、TPMS等;安全控制系統(tǒng),占比約22%,主要包括ADAS、ABS、安全氣囊等;其他還包括顯示、娛樂等車載電子系統(tǒng)。
圖 1:汽車各系統(tǒng)PCB價值分布
圖 2:不同車型PCB需求量
與傳統(tǒng)汽車相比,新能源車由于其獨(dú)特的動力系統(tǒng),因而對PCB的需求有顯著提升。
新能源汽車主要分為純電動汽車和混合動力汽車,純電動汽車的動力系統(tǒng)僅由電動機(jī)和動力電池構(gòu)成,驅(qū)動系統(tǒng)簡單。而混合動力汽車既包含了發(fā)動機(jī),也包含了電動機(jī),正常行駛過程中主要由燃油發(fā)動機(jī)驅(qū)動,電量充足時由電動機(jī)驅(qū)動。純電動汽車中的動力系統(tǒng)采用電驅(qū)動,會完全替換掉傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動系統(tǒng),因此產(chǎn)生PCB替代增量,這部分替代增量主要源于電控系統(tǒng)(MCU、VCU、BMS)。對于混合動力汽車,在保留傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動系統(tǒng)的同時,引入了一套新的電驅(qū)動系統(tǒng),從而也會產(chǎn)生車用PCB的疊加增量。
圖 3:傳統(tǒng)汽車與新能源汽車主要差別在動力系統(tǒng)
可見,新能源汽車所帶來的汽車PCB價值增量包含兩部分,即混合動力汽車所帶來的疊加增量和純電動汽車所帶來的替代增量。
就汽車電子價值而言,混合動力汽車所產(chǎn)生的疊加增量與純電動汽車所產(chǎn)生的替代增量大小基本相同,可以認(rèn)為二者所帶來的汽車板增量也基本相同,因此在后續(xù)的汽車板增量測算中不再對混動汽車和純電動汽車進(jìn)行區(qū)分。
不論是混動還是純電動,其PCB增量的具體來源都主要是三大動力控制系統(tǒng)(BMS、VCU和MCU):
VCU:由控制電路和算法軟件組成,是動力系統(tǒng)的控制中樞,作用是監(jiān)測車輛狀態(tài),實(shí)施整車動力控制決策。VCU 中的控制電路需要用到 PCB,用量在 0.03 平米左右。
MCU:由控制電路和算法軟件組成,是新能源車電控系統(tǒng)的重要單元,作用是根據(jù)VCU發(fā)出的決策指令控制電機(jī)運(yùn)行,使其按照VCU的指令輸出所需要的交流電。MCU中控制電路PCB用量在0.15平米左右。
BMS:BMS 是電池單元中的核心組件,通過對電壓、電流、溫度和 SOC 等參數(shù)的采集和計(jì)算,進(jìn)而控制電池的充放電過程,實(shí)現(xiàn)對于電池的保護(hù)和綜合管理。BMS 硬件由主控(BCU)和從控(BMU)組成,從控安裝于模組內(nèi)部,用來檢測單體電壓、電流和均衡控制;主板位置比較靈活,用于繼電器控制、荷電狀態(tài)值 (SOC)估計(jì)和電氣傷害保護(hù)等。
BMS 一般采用穩(wěn)定性更好的多層板,單體價值較其他電路板高。作用是監(jiān)測單體電池的電壓、電流等指標(biāo),實(shí)現(xiàn)均衡控制,防止出現(xiàn)過壓過流等損傷電池壽命和性能的情況。BMS 由于架構(gòu)復(fù)雜,需要用到大量的 PCB, 主控電路用量約為 0.24 平米,單體管理單元則在 2-3 平米。
由于不同控制單元對于PCB板的工藝要求不同,產(chǎn)品的價格也有較大差異,例如,BMS 單元的主控線路板單價可高達(dá)20000元/平方米,從控板價格則在 1500-2000元/平米左右,而相較之下,VCU 與MCU 所用的PCB為普通板,附加值并不算高,價格在1000元/平米。同時,各類BMS的單體管理單元數(shù)量也有所不同,導(dǎo)致不同車型的PCB用量存在差異,平均在3-5平米左右,整車PCB用量在5-8平米之間,價值約為2000元左右,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的高級轎車。
圖 4:PCB在新能源汽車動力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
圖 5:新能源汽車動力控制系統(tǒng)
近年來,全球新能源乘用車市場飛速發(fā)展,據(jù)統(tǒng)計(jì),2013年全球新能源乘用車銷量僅有14.7萬輛。從2014年至2016年,全球新能源乘用車銷量分別為35萬輛、55萬輛、77萬輛,年復(fù)合增長率高達(dá)48.3%。
中國作為全球最大的新能源汽車市場,市場規(guī)模擴(kuò)張速度高于全球平均水平,2015-2016 年,國內(nèi)新能源汽車分別實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量 37.9 萬輛和 51.7 萬輛,綜合考慮政策目標(biāo)、積分制影響和車企銷售規(guī)劃等因素,保守預(yù)計(jì) 2017-2020年國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量分別為70萬輛、100萬輛、120萬輛和150萬輛,對應(yīng)的市場滲透率也會逐步提高至5%左右。
以此測算,到2020年,新能源汽車至少給國內(nèi)汽車板市場帶來30億元的市場增量。而根據(jù)全球能源署(IEA)統(tǒng)計(jì),到2020 年全球新能源汽車總銷量將達(dá)到600萬輛,以此測算新能源汽車將會給全球汽車板市場帶來近120億市場增量。
圖 6:新能源車帶來的單車汽車板增量
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