文｜光锥智能 尹汉 司马洁

2022年对于中国汽车产业来说是极其特殊的一年，新能源汽车加速渗透，技术上的电动化逐步进入尾声，人类即将进入智能化汽车的新元年。在行业纷纷展望未来的同时，传统厂商的技术转型经历阵痛，新玩家进入正磨拳擦掌，芯片短缺带来的供需失衡，均为行业带来诸多未知。

并且2022年中国新能源汽车渗透率首次超30%，在这个历史性的拐点时刻，这也标志着我国在现代工业体系下首次有机会实现对欧美的弯道超车。而中美的电动车博弈离不开三个核心议题：电动化、智能化、无人化。

电动化：中国拥有全球最大的新能源汽车市场，掌握完善的产业链和生产优势，而美国掌控资本和技术优势，目前难分伯仲。

智能化：中国庞大的汽车市场有利于产品的不断迭代与升级，目前在智驾和智舱领域已有较深的积累；美国更具备多元化的国际市场经验，特斯拉更是智能化的先驱，短中期中国略微占优势。

无人化：未来十年汽车行业的终极问题，中美的对抗恰巧是单车智能与车路协同的对抗，亦是硬件制造与软件算法的对抗，更是不同体制的对抗。目前从技术与落地角度美国更具优势，但是终局尚未可知。

首先我们需要明确什么是新能源汽车智能化，我们常常把汽车智能化类比于手机智能化，但两者的本质并不相同。诺基亚不是被手机打败的，而是被PC打败的，手机智能化的本质是PC的小型化。这也解释了在相同的逻辑下家居的智能化并没有取得更大的成功，手机是信息中心，是大脑，而家居是四肢，是手脚，四肢再智能也只是更好的执行了大脑的动作。回归到新能源汽车，汽车本质上是交通工具，交通工具的特性是具备一定的空间载人载物并且能够移动。空间属性也决定了汽车的智能化并不仅仅是执行的智能化，当人类身处汽车空间的时候，人类获取的最多信息是来自于路端，车辆也具备了信息中心的特性，智能汽车等同于带轮子的手机，这也是新能源汽车智能化的意义。

总结一下，智能化可以分为前期和后期，前期在无人化之前，聚焦智能驾驶与智能座舱，即信息获取的智能化与执行的智能化；后期则是无人化后人类不用聚焦于路段信息的获取，而将注意力转向其他方向，即信息类型的转变。

在智能化方兴未艾的当下，我们将围绕新能源电动化+智能化的趋势及进展进行总结与展望，本文分为上下两篇。仅仅代表个人观点。

一、疫情形势下，电动化已实现一步到位

（一）22年中国汽车市场增量未减，电动化渗透率再创新高

粗略统计全球汽车销量（万辆）约为全球GDP总量（万亿美元）的110倍，中国汽车销量（万辆）约为中国GDP总量（万亿美元）的200倍，考虑到中国购买力平价与世界水平持平，汽车除刚性需求外作为消费品仍存在一定上涨空间。从相关性角度考虑，GDP现价与去年的汽车销量增速呈现高度相关，表明汽车行业对于整体国民GDP存在一定的拉动效应，汽车行业消费量占比约为3%，对其他产业的需求拉动约为自身的2.5倍，则实际影响GDP10%左右，23年整体经济形势有望转暖。2022年整体渗透率出乎意料的突破30%大关，疫情形势改善后成本及供应将逐步改善或将对年底市场形成较大刺激。

数据来源：势乘资本整理

（二）汽车行业周期上行压力加大，景气预计23年上半年见顶

汽车行业存在显著的周期性，通常行业认为一个完整的汽车周期为3-4年，主要原因是在社会效率相对稳定的情况下供需的错配，景气周期通常出现在减库存周期的后期与加库存周期的前期。2018年-2020年下半年是最近一次的下行周期，目前我们处于上行周期的中段，从历史经验来看，本次景气周期将于23年上半年见顶，但考虑到疫情对于整体社会效率的影响，景气周期也有可能仅维持到今年底。

数据来源：方正证券

但是同样我们不能忽视技术驱动对于新能源汽车渗透率的影响，渗透率的增速通常并不为匀速上升，一般情况下10%作为普遍的一个分水岭，10%以前为产业导入期，这个过程通常会以年为单位。例如新能源车在19年以前产销量不足，用户少、接受程度低导致低渗透率维持了很长时间，但是一旦超过10%之后即获得指数级增长。而40%通常为产业渗透的上限，例如诺基亚2007年市值见顶对应全球40%手机渗透率，直到苹果通过新技术新产品打破现状。回归到新能源汽车也一样，我们认为整体中国新能源汽车的渗透率在40%的时候将面临一段时间的滞涨，直到新技术度过产业导入期，为渗透率加速提供新动量。另外全球新能源汽车渗透率正迈过导入期，即将迎来爆发，我们也非常看好中国汽车供应链出海市场。

数据来源：招商证券

二、特斯拉及造车新势力承压，微型车及出海方向有望爆发

（一）比亚迪占领中端市场，高端车型竞争愈发激烈

数据来源：势乘资本整理

中国汽车市场呈现一定的纺锤型，中端A级车市场空间最大，B级往上次之。A级以上市场为最近数年竞争最激烈的战场，普遍认为高价位车型往往对应更高的单价与毛利，竞争激烈的情况下规模和毛利难以平衡。在这个过程中比亚迪牢牢占据A级市场，并且向上延伸推出更为高端的唐DM、海豹、汉等车型，短期来看比亚迪的中端的地位难以撼动。另外的一个核心玩家广汽埃安，自2020年从广汽集团独立以来，凭借着超充车+桩端/快换的技术积累以及产品、渠道等优势，跟随策略非常成功，已成为市场上不可忽视的品牌。我们认为对于新玩家而言，目前市场上结构型的机会已经不多，诸如MPV等细分领域仍有可能出现现象级的爆款车型；微型车市场虽然毛利水平低，受限于价格因素，差异化配置更明显，低集中度下仍会存在一定机会。

数据来源：势乘资本整理

从品牌维度，比亚迪销量遥遥领先，特斯拉、五菱、广汽埃安处于第二梯队，新势力风光不再。对于新势力而言，传统主机厂虽然对市场反应较慢，但经历几年的转型凭借供应链、渠道及制造优势在新能源电动化层面已经迎头赶上。

（二）自主品牌强势崛起，特斯拉降价引发挤出效应

从市场的普遍规律来看，下半年通常会优于上半年，金9银10对于新能源汽车依旧适用。因此对于主机厂而言，下半年需要足够的产量来获得足够多的现金收入，核心零部件例如MCU、主控SOC等备货显著上升，尤其是今年受到疫情、经济形势与国际政治的影响，可能从数量上会达到近年新高（20-30%提升）。库存加大的同时，需求并没有显著的提升，导致了一定程度上的供需失衡。国际T1供应能力受限，有望加速核心零部件国产化进程。

以特斯拉为例，7月的全球订单达到47万，到了8月则急速下降至38万，9月已降低至30万以下，到了10月已降低至28万，其中中国区订单仅1万5000个。特斯拉8月的生产周期为107天左右，高于8周的情况下便会导致订单退订率增加。当然与特斯拉上半年上海工厂改造增加产能有关，但是不可否认的是特斯拉的需求正在迅速下滑。特斯拉显然也注意到了这一点，从十一前的7000元优惠到十一期间的8000元优惠，特斯拉希望通过降价的形式促进需求端的增长，虽然有一定效果（11月中国区订单已上升至3万+），不可否认的是需求端的压力将持续，换句话说，特斯拉”不香了“。个中缘由，既有今年涨价的原因，也有现有车型偏老竞争力下降，还有国产新车竞争力增强的因素。特斯拉降价可能会持续，并且会迅速传导到其他头部品牌及车型，挤压高端车型的毛利和市场空间。

出海市场增长迅速，除2020年受疫情影响外均维持50%+以上增速，同时自主品牌占比也同步提升，2022年已达70%+，预计2025年占比将超过90%。从市场接受程度、市场规模容量、政策支持力度等角度看，欧洲都是最核心的市场，东南亚市场次之。与美国特斯拉一家独大不同，欧洲市场常年CR10维持在60%左右，集中度相对较低，对于我国自主品牌仍有较大的市场空间。但需要注意的是欧洲除德国外基建相对老化，充电端改造难度较大，因此换电模式可能成为主流选择；另一方面欧洲城市街道狭窄，微型车以其良好的通过性和实惠的价格拥有极大的市场潜力。

数据来源：势乘资本整理

三、动力电池原材料价格上涨，供需失衡状况延续

（一）上游产能短期难以释放，供给有限推高电池价格

2021年5月，国际能源署（IEA）发布了一篇题为《关键矿产在新能源转型中的地位》的报告。报告指出，新能源的发展将造成对关键矿物的依赖迅速增加。而这些快速增长的关键矿物需求就可能受到价格波动、地缘政治的影响，甚至存在供应中断的风险。

根据IEA的估算，新能源汽车和电池涉及到的锂、钴、镍、锰等金属需求增长幅度惊人：电动汽车相关矿物到2040年需求增长至少30倍，其中增长最快的是锂，增长超过40倍，钴和镍的增长也在20倍左右。但当前的矿产供应和投资计划并未达到新能源未来所需水平，全球下一步的相关矿物供应很可能支持不了这个进程。IEA估算，现有矿山和在建项目的预期供应量到2030年仅满足预计的锂和钴需求的一半，以及80%的铜需求。

数据来源：IEA估算

自2021年随着下游新能源车销量大增，而上游锂矿产能扩张无法快速跟进，锂矿市场产生供需错配。一个已成熟的锂矿项目，扩产至少需要1-2年，新勘探项目建设则需数年。因此碳酸锂自2021年开始一路飞涨，自2021年初的5万元/吨“疯涨”至当前的59万元/吨，传导至终端动力电池价格的上升。随上游扩产节奏的加速，及下游汽车周期上行承压，预计未来几年锂资源的供应将处于紧平衡状态。

数据来源：势乘资本整理

（二）稀缺矿产资源有限，行业灰天鹅仍未消散

和传统的石油天然气比较，新能源相关的这些矿物供应在地理分布上更加集中。例如：镍产量的前三位占世界总产量的比例超过了50%；钴产量的前三位占比近80%；锂产量的前三位将近占世界总产量的90%。同时，矿石供应链的中游冶炼环节也非常集中（以锂和稀土为例，排在前三位的国家产量甚至占到了世界总产量的95%以上）。

面对清洁能源需求和矿物供应之间的巨大缺口，规避全球矿物供应链风险，IEA认为可以从如下方面解决：

1.全球层面：加大研发、投资和资源再利用

• 研发——控制需求：通过技术进步来增加矿物利用效率，减少单位清洁能源所需要的矿物量，或者是开发替代品，用其他比较容易获得的材料来替代现在的这些关键矿产；
• 投资——增加供应：指增加对相关矿山矿井的投入；
• 再利用：随着清洁能源技术推广，像电池、太阳能电池板产生的新废物流，在2030年以后可能成为重要的二次供应来源。

2.国际竞争层面：除了上述研发、投资和再利用三个环节，推动矿产供应多元化非常重要。以美国为例：大力构建“矿产外交圈”，在与澳大利亚、加拿大等传统盟友维护关系的同时，与巴西、赞比亚、刚果（金）等矿产储量大国构建能源资源治理计划（ERGI），试图绕过中国重新建立一个关键矿产供应链。

（三）锂矿涨价引爆电池回收，高技术企业将穿越周期

电池回收既能实现锂电池正负极材料、镍钴锰等战略性稀缺资源的回收利用，也能对氟、酸碱回收利用，兼具经济效益和环保效益。电池回收的锂矿作为一类城市矿，也是对自然矿的一种补充。

当前锂矿的大幅涨价，电池回收企业的利润空间大幅增加。所以无论是主机厂、电池厂、材料商，还是一些垃圾回收、贸易公司，都在切这块蛋糕，当前上游动力电池回收资源仍有大量比例集中在第三方如一些小作坊手里。

目前退役大多数是第一批最早的新能源车，数量相对较少，目前尚未达退役高峰期，预计3-5年后废旧锂电池的回收量达到个小高峰。

从三元锂电池和磷酸铁锂电池的角度看：

• 当前磷酸铁锂电池的新增装机量已超过三元锂电池，长远来看，未来退役的磷酸铁锂电池体量会非常庞大；
• 目前三元锂回收技术相对成熟，而磷酸铁锂电池回收率有较大进一步提升空间、回收成本相对较高；
• 三元锂电池所能提取的三元前驱体的价值量较高，目前镍、钴、锰的回收率可达99%以上，加上从正极材料回收碳酸锂后，其回收价值量远高于从相同容量磷酸铁锂电池的正极材料中提取到碳酸锂的价值。而当前推高的碳酸锂价格也留给了回收企业较大空间来探索提升磷酸铁锂电池锂离子回收率的技术路径。

我们认为，未来有技术沉淀的公司才能经历起周期的考验。随着电池回收企业在工艺和技术的进一步优化迭代，将直接提升回收率、降低加工成本（如辅料和能耗的成本），这意味着能给供应商出更高的回收价格，亦或是获取更高的收益率。随着未来碳酸锂供需进一步缓解，价格若回归正常水平，留给电池回收企业的毛利空间将被压缩，而在回收率和回收成本上的精益化优势将直接决定企业的生存能力。比如在锂矿周期下行时期，其技术实力将直接影响产品周转率和库存，传导至企业资金健康及业务增长，最终影响其市场竞争力。所以如何通过技术优化将回收后的价值增厚就成为直接影响企业长期竞争力的核心要素。

（四）技术路径推陈出新，动力电池性能迭代升级

动力电池核心关注续航里程、能量密度、重量、成本、安全性等方面，亦是下游对动力电池的终极诉求。

数据来源：蜂巢电池技术创新曲线

1.锂离子电池

• NCM高镍化：电池级能量密度如需达350Wh/kg以上，很大程度上取决于未来Ni含量≥90%的高镍三元材料的发展。
• NCM低钴/无钴化：全球钴资源相对匮乏，减少钴的用量可以降本。但钴对稳定正极材料分子结构很关键，因此短期内钴尚无法替代。蜂巢能源与LG化学研发的NCMA四元电池通过往正极材料中添加铝，进一步提高镍的比例，同时降低钴的用量，并未牺牲电池稳定性。
• 多极耳化：特斯拉46800电池的“无极耳”技术，取消了传统圆柱形电池左上角和右下角的那两个极耳，把阳极和阴极的纸带每隔几厘米剪出约2mm深的小口。这样操作后，如果再把三层膜结构封装起来，阳极和阴极膜上的“毛边”就卷曲着互相盖在一起，充当极耳的作用。因为极耳实在太密集了，就好像没有专门做出单个的极耳一样，于是马斯克就把这种事实上有很多极耳结构的电池叫成“无极耳”电池，因此电流在电池内部流经的距离大幅缩减，使得电池内阻下降一个数量级，增大电流，从而实现提供6倍于21700电池功率的效果。

数据来源：东吴证券

轻量化和集成化：降低车身重量，能够降低能耗、减少制动距离，同时提升汽车加速性能。而在一辆电动车中，电池占了总重量的20%左右，电池包减重一直是电池厂商和车企探索的方向。改变电芯形状和电池包成组方式才能更有效地降低电池包重量，另外，减少中间结构件的数量也是简单有效的办法。2020年，比亚迪推出CTP（Cell To Pack）电池。虽然CTP省掉了模组，但上百公斤重的外壳却依然存在。2020年，特斯拉官宣了CTC（Cell To Chassis）技术，将电芯和底盘集成在一起，可以省掉370个零部件，能为车身减重10%，每瓦时电池成本也将下降7%。2021年年初，宁德时代宣布将于2025年前后推出CTC技术，能让电动车续航里程达到800公里以上。

数据来源：华泰证券

2.固态锂离子电池

固态锂离子电池较好地解决了液态锂离子电池自燃安全隐患、及液态电解质限制了能量密度的提升这两大问题。

首先，由于固态电池没有液体生成气体的化学副作用，于是也就更加不怕挤压、穿刺，也更不容易形成短路，所以固态电池的安全性会高很多；其次，因为中间的固态层既充当了电解液，也起到了把正负极隔离开的作用，因此固态电池不需要电解液，也不需要隔膜。

同时，通过电解液的形态变化，在电池紧凑的空间里又节省出一大截空间可以匀给正极，容纳更多的锂离子。所以，即便传统锂离子电池的正负极材料不做任何调整，固态电池的设计也天然拥有一大截能量密度上的优势。

目前固态锂离子电池的应用面临两大难点：

• 在没有电解液的情况下，电池内部的离子和电极接触面的浸润程度远不如有电解液的情况，因此锂离子传输的速度会慢很多；
• 因为离子与电极之间接触不充分，电流都集中在几个接触点上，而不是电极的全部表面积上，导致接触电阻大，电池工作时耗散的能量非常多。

以上两点限制了固态电池充放电的电流不能很大。因此，虽然固态电池安全性高、能量密度也能够做得比较大，但是应用于电动汽车领域仍需时日。

3.钠离子电池

钠与锂在元素周期表中处于同一族，钠离子电池与锂离子电池的工作原理相似，即通过钠离子在正负极之间移动实现充放电过程。

钠离子电池优点主要在于成本低廉与安全性高，同时兼具低温性能：

• 成本：一是钠元素在地球含量高，钠元素的获得较锂元素更为容易，二是钠元素不与铝发生反应，电池正负极均可以选择成本较低的铝箔，因此总体成本相对低廉。
• 安全性能：若在钠离子电池中采用集体流铝箔，更不易氧化，电池可完全放电，从而使运输过程中更加安全。且钠电池快充相较锂电池更不易导致温度过高起火事故，从而将具备更好的安全性能。
• 低温性能：钠电池在高低温下都能保证较高的容量保持率，决定了其比磷酸铁锂电池在冬天放电性能更优。

钠离子电池的几个关键指标，比如能量密度、功率密度等等，都要比锂离子电池差不少。由于单位质量的钠能提供的活跃电子数目更少，钠离子电池单位质量下的能量大约只有锂离子电池的50%-60%。不过，钠离子电池的循环次数和磷酸铁锂电池接近，大幅超过三元锂电池，能达到3000次左右；与磷酸铁锂电池相比，钠离子电池在低温下的表现比磷酸铁锂要好很多。综合来看，钠离子电池最广阔的应用前景是用于储能。

对钠离子电池而言，寻找低成本、结构稳定的正负极材料，以及更大程度增强其循环寿命，是其技术得到大规模推广落地的重中之重。由于钠离子的体积更大，对正负极材料的要求会更高，否则正负极材料容易在充放电过程中崩塌。

4.钠金属电池

金属电池的原理与离子电池原理不同：金属电池本质是控制了金属氧化反应的速度，并将反应过程中释放的能量以电能的形式输出。金属电池内的电流是靠电子流动实现，而离子电池内的电流是靠阳离子移动实现的。

虽然从携带电荷的属性和转化效率上看，钠离子电池不如锂离子电池，但是金属钠的反应却比锂离子剧烈，这意味着钠金属电池有更高的功率密度：锂离子电池的电压通常在3.5到3.7V之间，钠离子电池一般不到2.5V，而钠金属电池的电压最高却可以达到4伏左右。从能量密度的角度看：主流的锂离子电池的能量密度在300Wh/kg左右，实验室里的前沿突破也就是700-800Wh/kg，而钠金属电池的能量密度最高可以达到9000Wh/kg。

早期人类试图研制过钠金属电池，但由于钠金属电池不能充电循环使用，后来被锂离子电池淘汰。2021年，美国科学院院士戴宏杰课题组用材料合成技术，解决了钠电池中一项关键的应用瓶颈，让钠金属电池重新进入人们视野。

戴宏杰课题组使用施特贝尔法（Stöber），先将介孔二氧化硅分子筛这种材料碱化，再用酸中和。用这种方法，戴宏杰团队合成出了纳米级的碳球，这些碳球不仅可以导电，而且内部还有许多大小合适的孔隙，刚好可以让钠原子通过。这种材料被拿来做钠电池的正极材料，并把氯气作为氧化剂，用一种叫亚硫酰氯的物质作为电解液。在这种体系内，钠原子不仅可以在碳球里被氧化，而且还可以在这些材料的作用下，再发生可逆反应，从而实现充电的功能。

更让人感到振奋的是，戴宏杰课题组的成果不仅仅对钠金属电池有效，很可能是对一大类通过金属氧化反应放电的电池通用的。在取得钠金属电池相关突破后，课题组在实验室就制备了可充电的锂金属电池。

5.石墨烯电池

电池的名称一般与正极材料相一致。所谓石墨烯电池，指的就应该是正极材料是石墨烯的电池。但是，石墨烯本身是不可能承担起输运电子的重任，因为石墨烯就是一层碳原子薄膜，一旦这层单层碳薄膜的结构被打破，我们就看不到石墨烯具备的特性。也就是说，如果碳原子成为电池中承担电子输运的材料，那么石墨烯的结构肯定就不能再维持了。因此，“石墨烯”电池从理论上来说就是不可能的。

市面上讨论的“石墨烯电池”，指的是往锂电池的正极或者负极里面添加非常精细的石墨粉末，充当导电剂，用于降低电池的接触电阻。所以严格说来，电池里加入的“石墨烯”，是石墨，在科学语境里是完全不能称之为石墨烯的，因为它完全不具备石墨烯那些超神奇的特性了，尽管其可能已经精细到二十层碳膜这个水平上。

还可以从成本的角度来判断市面上的石墨烯电池到底是不是加了“石墨烯”：石墨烯按克售卖，高纯度石墨烯的售价单克是24K黄金的十倍左右，约3000到5000元。因此，用石墨烯充当导电剂对制造商来说是不可能的。

除了增加导电性之外，石墨烯在具有高倍率充放电特性的电池里能起到缓冲电极在充放电过程中体积的膨胀和收缩的作用。其他用途仍处于理论研究和实验室试验阶段。

四、电驱系统趋于成熟，技术创新有望催生新增量

（一）乘用车电驱陷入红海，技术革新优化成本效率

电控驱动电机系统是新能源汽车核心系统之一，其性能决定了爬坡能力、加速能力以及最高车速等汽车行驶的主要性能指标，也关乎驾驶者的操控体验，同时电机也充当动能回收中的发电机的角色。目前市面上常见的主要有直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等。

新能源汽车驱动电机在性能方面的特殊需求主要体现在功率密度高、调速范围宽、起动转矩大、高效区间广、散热需求强。

• 功率密度高：电机的尺寸和重量直接影响汽车的动力性能和驾驶体验，电机设计的方向与难点在于体积小、质量轻、功率大，尽可能提高功率重量密度和功率体积密度。
• 调速范围宽：广阔的调速范围可以帮助新能源汽车省掉多挡变速箱，只使用固定档的齿轮组，方便电机电控减速器集成为三合一产品有效降低成本。因此，新能源汽车驱动电机的调速范围越宽越好，最高转速可达到基础转速的4倍以上。特斯拉Model S基本款的电机最高转速可达 18000 转/分钟，比亚迪E平台3.0的电机最高转速超过17000转/分钟。
• 起动转矩大：由于新能源汽车强调百公里加速等性能指标，甚至部分主机厂为了加速需求会选择双永磁同步电机的方案，新能源汽车的驱动电机在起动或低速时要求超高转矩，将汽车速度以最快的方式泵升至期望速度。
• 高效区间广：电机效率直接影响续航里程，所以对于电机的效率要求很高。新能源汽车的驱动电机需要拥有尽可能广的高效率运行区间。正常路况下汽车不会频繁起动，也不会持续超高速运行，更多的是在匀速行驶中加速或减速，因此中间部分运行效率就尤其重要，目前永磁同步电机的核心问题在于高效区间转速偏低，一旦高速化后弱磁将会导致效率直线下降。
• 散热需求强：由于新能源汽车驱动电机对功率密度的高要求，散热问题也随之而来。1 台 150KW 的传统动力系统总成，体积大概在409L。峰值功率150KW的电动汽车动力系统总成，体积只有 82L，大约只有传统动力总成的20%。小体积内的高功率，导致散热、机械振动、电磁兼容、NVH 啸叫等问题都需要解决。电机的能量转换效率大约在 90%以上，峰值效率大约在 95%左右，平均能量损耗大约10%，这10%的能量损耗多以发热的形式体现，因此驱动电机的散热需求较强。

针对以上的需求，我国新能源汽车多采用永磁同步电机，主要包括功率密度高、效率高、结构紧凑、转矩大、运行平顺、调速性能好的优点，几乎已成为乘用车电机的首选方案。

对于电机本体而言，近年来乘用车领域技术创新点集中在以下方面：

• 高速化油冷趋势：驱动电机的发展方向围绕高功率密度和小体积，意在保持同样的动力输出的情况下减少电量消耗，提高续航里程。因此电机高速化是必然，油冷由于其更好的散热和绝缘性能有望替代水冷和风冷方案，特斯拉、宝马、比亚迪、丰田等多家主机厂的部分车型均已经搭载油冷电机。
• 扁线趋势：扁线由于其相较传统漆包圆线更高的槽满率，能够有效降低电机体积提高功率密度，国内普遍扁线电机功率理论密度可达5kw/kg，高于普通圆线电机的3kw/kg。整体材料成本上扁线电机也低于圆线电机15%，并且在电耗上能降低15%的成本。同时扁线电机生产环节自动化程度比圆线电机通常情况下高10%，也有利于大规模产能的扩张。
• 双电机方案：永磁同步电机启动转矩大、高转速工况弱，而感应异步电机启动转矩小、高转速，工况强，二者互补，以特斯拉、比亚迪为代表的电动车龙头企业往往选择前驱感应异步电机搭配后驱永磁同步电机组成双电机系统。同时也有主机厂为了加速性能选择双永磁同步电机方案，牺牲高速工况下的续航，国外也有诸如保时捷等主机厂会选择单电机+变速箱的形式来获得同等动力输出。
• 电子换挡电机：通过半导体元件对绕组进行切换，从而获得不同工况下的电机特性；例如低速下的高扭矩，高速下效率提升等，有望替代乘用车的双电机方案或商用车领域的电机+变速箱方案，目前尚未量产出货。
• 轮毂/轮边电机：分布式驱动受限于成本因素尚未能大规模推广，目前多用于商用车与军用场景。国外以外转子方案为主，国内选择多为内转子，当下电机的散热与簧下重量等难点尚未完全解决。

（二）驱动单元集成化，系统效率显著提升

主机厂在动力性、经济性方面的整车需求倒逼电驱动产品的低成本、高性能、小型化和轻量化，总成类产品通过将不同零部件的集成实现更高的功率密度与冷却性能，同时降低电驱动系统成本。

国内外主流车企电驱动系统有多种集成形式，包括三合一、四合一、六合一、七合一等。其中三合一电驱动系统=驱动电机+电机控制器+减速器。2019 年后，三合一驱动系统开始逐步大量量产；2020 年，集成式电驱动系统占比超过 50%。根据 NE 时代公布的数据，2021 年，三合一及以上的产品占据了整个新能源乘用车电驱系统装机量的 53.85%。

目前比亚迪/弗迪动力的“八合一电动力总成”集成度较高，集成了驱动电机、电机控制器、减速器、车载充电器OBU、直流变换器DC/DC、配电箱PDU、整车控制器VCU、电池管理器BMS。随着集成度的进一步增加，散热相关的结构设计、系统稳定性、生产工艺成熟度等成为待解决的核心问题。

（三）SiC MOSFET 替代 Si IGBT，高压平台趋势确定

电机控制器通过接收整车控制器的行驶控制指令，控制电机的扭矩和转速，驱动车辆行驶，整车价值量占比20%。

电机控制器由逆变器和控制器两部分组成，其中逆变器的核心组件为IGBT模块，控制器主要由控制电路、驱动电路和电流传感器组成。

一方面，逆变器将动力电池端的直流电转化为交流电，给驱动电机提供能量。另一方面，控制器接收从加速踏板、刹车踏板和变速箱档位输出的控制信号，并监控电机状态（转子位置、温度、电流和电压），通过调节驱动电机输入侧的电流和电压，控制驱动电机正常运行，最后通过减速器、传动轴、差速器、半轴等机械传动装置带动车轮旋转。

数据来源：势乘整理

新能源汽车电控系统需适应频繁启停与加减速、扭矩变换，具有较大变速范围；而混合动力汽车电控系统还需处理驱动电机启动、发电、能量回收等功能。因此对电机控制器有高控制精度、高动态响应速率、高安全性与可靠性的要求，直接影响整车性能。

IGBT（绝缘栅双极型晶体管）功率模块作为电控系统的主功率变换元器件，占电机控制器成本的比例接近1/3，是电机控制器的核心。我们可将单个IGBT芯片看作一个理想的开关，在模块内部搭建起若干个IGBT芯片的并串联结构，当直流电通过模块时，通过不同开关组合的快速开断，来改变电流的流出方向和频率，从而输出交流电。

IGBT长期高负荷运转，其内部芯片温度可达50-80℃；其一般预期寿命大于20年，功率循环上万次甚至百万次。因此需通过热循环、热冲击、功率循环等一系列测试以保证其可靠性与散热性，车规要求非常严格。数据显示，中国新能源汽车IGBT电子产品约90%均为进口。

特斯拉率先使用SiC MOSFET替代Si IGBT。与 Si 基器件相比，SiC 器件具有体积小、功率大、频率高、能耗低、损耗小、耐高压等优点，随着电压等级、功率等级和开关频率的提高，SiC优势逐渐显现。其对于新能源车的优势体现为：

• 能量损耗低，提升续航里程。SiC模块的禁带宽度远大于Si，使开关损耗和导通损耗显著低于同等IGBT模块，有助于降低电池用量。
• 更小封装尺寸，提升功率密度。相同功率等级下，碳化硅功率模块的体积显著小。
• 实现高频开关，可耐高压。SiC材料的电子饱和漂移速率是Si的2倍，有助于提升器件的工作频率。高临界击穿电场的特性使其能够承受高压，克服IGBT在开关过程中的拖尾电流问题，降低能量损耗，减少无源器件如电容、电感等的使用，从而减少系统体积和重量。
• 耐高温，散热能力强。SiC的禁带宽度、热导率约是Si的3倍，热量更易释放、可承受温度更高，冷却部件小型化，有利于系统的小型化和轻量化。

但目前SiC器件的成本相对较高，未来随全球半导体厂商加速研发及扩产，衬底良率和晶圆利用率的逐步提高，器件成本将有效降低。

（四）BMS进行电池安全性管理的重要性被进一步放大

BMS对电池进行监控和管理，通过对电压、电流、温度以及SOC（State of Charge，电池的荷电状态）等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程（防止出现过充和过放），以实现对电池的保护并延长使用寿命，提升电池综合性能，是连接电池和车的重要纽带。目前新能源车的80%故障来自于电池包，电池包的80%故障又来自于BMS。

BMS应用的大背景主要是锂电池大量生产时品质不易掌握，电芯出厂时电量可能有细微差异，且随操作环境改变等因素，电池间不一致性明显，所以需通过BMS准确量测电池组使用状况。

BMS按拓扑结构可分为集中式和分布式。集中式常见于容量低、总压低、电池系统体积小的场景，如机器人、IOT智能家居、电动低速车等。分布式由2-3个从板采集所有电池模组，通道利用率较高，节省成本，系统配置的灵活性高。随乘用车动力电池系统向高容量、高总压、大体积方向发展，混动、纯电车型以分布式架构为主。

BMS核心在于SOC的估测算法，属于BMS核心控制算法，其精度和鲁棒性（纠错能力）极其重要，国内主流厂家一般常温可以做到精度6%以内，在高低温和电池衰减时的估算是难点。实际应用中常常是多种算法混合使用。此外随着汽车高端化，主动均衡算法技术也将成为未来的发展趋势。当前被动均衡管理由于成本低、复杂度和故障率低，而被广泛运用。但主动均衡是将能量从多的单体向少的单体转移，不会造成能量损失，可消除电池单体的不一致性、减小木桶短板效应影响，但其结构复杂，成本较高，对电器元件要求较高。

三元锂电池的安全性能稍逊，单体电池容量少、数量多，BMS在其中起到关键性作用。如特斯拉18650电池，一个电池包含7000多个单体电芯，BMS难度很大。

未来BMS将沿如下方向迭代和发展：1）边云结合：在云端进行数值计算（SOC/SOH），管理计算（均衡/热管理）借助云端算力。2）无线BMS解决方案：由德州仪器 (TI）于22年1月发布，功耗低、可扩展性强、减少线缆和连接器、提升整包能量密度、主从板间无高压风险，可以大幅度提高电池管理的可靠性、精度，降低整体成本。

五、总结

经历了2022年新能源汽车的高速增长后，我们认为未来汽车电动化将会有以下几大趋势：

1、市场层面预计23年上半年后将进入下行周期，需求不足导致市场竞争加剧，传统主机厂优势明显，新势力将可能面临较大的现金压力，整体新能源汽车渗透速度将放缓，但是出海市场仍有较大机会；

2、受上游原材料结构性紧缺及制裁影响，缺芯少电的状况将持续，国产替代路径将持续优化，同时我们也预计未来各类电池回收企业将迎来黄金三年的发展时期，包括但不限于各类电池拆解利用、其他路径的电池材料生产工艺等；

3、电池功率密度短期已到达瓶颈，电驱电控方向的优化有利于提高车辆续航里程，国产替代需求催生供应链体系改变，细分领域依旧有创业公司切入机会，对工程化能力有较大考验；

4、新能源电动化趋势已进入尾声，三电系统及基础硬件运动平台已基本确定，创业公司产品陆续得到验证及量产出货，现有体系下市场上不再存在结构性的投资机会，但我们依旧看好其他电池路线与氢能等破坏性的创新应用。

本报告由势乘资本和光锥智能联合发布