绝缘体

汽车电子之连接器行业研究智能化与电动化双

发布时间:2023/6/16 21:05:01   

(报告出品方/作者:天风证券,潘暕、张健、许俊峰)

1.自动驾驶机遇下,高速连接器市场迎来历史性转折

1.1.L2智能汽车快速出货,与新能源汽车的技术协同效应明显

L2智能汽车快速出货,今年市场渗透率有显著提升。年,我国智能网联汽车销量为.2万辆,同比增长%,市场渗透率约为15%。年一季度,L2智能网联汽车的市场渗透率达到17.8%,新能源汽车中的L2智能网联汽车市场渗透率达30.9%。

L2自动驾驶辅助系统普及化趋势明显,已成为新造车势力的标配。蔚来发布了旗下首款电动化轿车,该车配备了搭载了蔚来最新的自动驾驶技术,拥有33个高精度传感器,包括11颗超感镜头总像素数高达万、1个超远距离高精度激光雷达,并且搭载四颗英伟达NVIDIADRIVEOrin芯片,算力高达TOPS。

小鹏汽车发布首款配备激光雷达的车型小鹏P5,掀起激光雷达的量产帷幕。其搭载的XPILOT3.5自动驾驶辅助系统,在激光雷达的加持下,具备更强的感知能力与精确度,可以在更多复杂的场景下实现更高的自动驾驶能力。

吉利旗下刚独立的极氪品牌发布了SEA浩瀚架构下首款车型极氪。极氪采用了Mobileye最新一代的Super-Vision系统。SuperVision是由ADAS行业领头羊Mobileye打造的L2+级纯视觉智能驾驶解决方案,采用了Mobileye最先进的EyeQ5H芯片及视觉感知算法,可以支持在高速公路/城市快速路、泊车、城市公开道路全场景上的智能驾驶。

自动驾驶技术与新能源汽车技术的协同性强,新能源汽车的快速出货将进一步拉抬自动驾驶的相关需求。各大车企似乎更加愿意选择在新能源汽车上研发搭载自动驾驶技术,而不是选择在传统燃油车型上搭载,上文所提及的搭载L2高级辅助系统的三款车型均是新能源汽车。新能源汽车的整体架构主要是以三电系统为支持的,其中电控系统的设计意味着车辆的控制更多的集成在电脑当中,这意味着相比于复杂程度较高的传统内燃机汽车电动车更容易被自动驾驶系统控制。此外新能源汽车具有更强的可操控性,能够更方便地控制电压电流的大小以及输出。最重要的是对比已经定性的能源车架构,新能源汽车在整车架构设计上依然有很大的开放性,可以因应智能驾驶技术所产生的新需求。

《车联网产业发展行动计划》锚定车联网基础设施发展目标,彰显国家发展自动驾驶产业决心。年底,工信部发布《车联网产业发展行动计划》,彰显了国家对于车联网产业发展的高度重视,明确表示将加大对车联网产业的政策支持力度。该计划明确以年为时间节点,分两个阶段实现车联网产业高质量发展的目标,车联网产业发展从示范应用阶段向规模应用阶段跨越。具体为,年前,具备高级别自动驾驶功能的智能网联汽车实现特定场景规模应用;年后,高级别自动驾驶功能的智能网联汽车和5GV2X逐步实现规模化商业应用,“人-车-路-云”实现高度协同。

在该发展计划中,提出要推动LTE网络的改造和升级,满足车联网的大规模应用。提升LTE-V2X网络在主要高速公路和部分城市主要道路的覆盖水平,完善路侧单元的数据接入规范,提高路侧单元与道路基础设施、智能管控设施的融合接入能力,推动LTE-V2X网络升级与路侧单元部署的有机结合。在重点地区、重点路段建立5G-V2X示范应用网络,提供超低时延、超高可靠、超大带宽的无线通信服务。分阶段、分区域推进道路基础设施、交通标志标识的数字化改造和新建,在桥梁、隧道等道路关键节点加快部署窄带物联网(NB-IoT)等网络。

1.2.多传感器、域集中式趋势,打开高速连接器市场新格局

随着车辆智能化程度的提升,会出现两个明显的变化趋势,第一个趋势是单车搭载的传感器数量会提升,第二个趋势是车辆的整体架构将由分布式转变为域集中式。比起传统车辆,搭载了ADAS系统的车辆需要安装更多的传感器,蔚来ES8搭载了20余个传感器,小鹏P7搭载30余个传感器,北汽极狐阿尔法S华为HI版搭载了34颗传感器,Waymo的第五代自动驾驶系统共约40个传感器。随着ADAS的快速发展,分布式架构无已经无法适应需求。因为ADAS系统里有各种传感器,产生的大量的数据,每个传感器模块可以对数据进行预处理,为了保证数据处理的结果最优化,最好功能控制都集中在一个核心处理器里处理,这就是域集中式汽车架构。在域集中式汽车架构设计中,域控制器处于绝对中心,它们需要强大的计算能力、超高的实时性能以及大量的通信外设。

高速连接器可以分为Fakra、MiniFakra、HSD和以太网连接器,其中ADAS(高级驾驶辅助系统)所需的传感器诸如相机、雷达,是信息娱乐系统所需的高分辨率显示器,还是车辆联网所需的V2X天线都有对MiniFakra连接器的使用需求。而以太网连接器则被广泛应用于包括以太网在内的车载网络、多媒体、激光雷达等领域。单车传感器数量的提升趋势将会提升Fakra以及MINIFakra连接器的单车用量。

想要了解车用高速连接器的具体使用情境,可以以比较常见的环视Adas架构为切入口。在该架构下,汽车会通过摄像头捕捉道路周边的信息,紧接着摄像头通过具备防水功能的Fakra高速连接器将数据传输到线束上,线束的另一端会连接到HFM连接器的连接上。采集到的数据就通过这样的连接方式传输到了AVM即车辆的环视系统。再由HSD连接器、连接线束将数据传输到主机,最终通过HSD+2连接器将数据传输到显示屏上。至此司机就可以看到由摄像头所拍摄的影像了。从这个例子就可以看出,车辆仅实现环视需求,就需要使用多个连接器件包括防水Fakra、HFM和HSD。

1.2.1.集成化优势助力MiniFakra取代传统Fakra

FAKRA是德国天线标准,为FAchKReisAutomobil(汽车专家团队由来自BMW、HuberSuhner,Rosenberger等公司的工程师组成,后Huber-Suhner相关连接器业务及技术在年并入Rosenberger)缩写。起初为BMW需求用于车载收音机天线连接,如今FAKRA已成为汽车行业通用标准的高速连接器,被业内广泛应用。HFM连接器广泛应用于各类ADAS传感器中,因此伴随着自动驾驶带来的ADAS传感器数量激增,单车对HFM连接器的用量或有显著提升。HFM为FAKRA连接器的升级版产品,最大程度的适配了传统Fakra的抗阻性。

Fakra的出现在当时是车内连接技术的一场革命,因为传统的“灯笼头”(或香蕉头)既不能保证良好的接触,更无法实现射频信号的低损耗传输。在收音机系统中,限于成本,“灯笼头”即使不符合车规但也勉强可用。但涉及GPS,3G/LTE等应用,该连接器是完全无法满足数据传输需求的。

而FAKRA良好地解决了这些问题。在性能上,FAKRA连接器达到6GHz,符合50,60(限制)和75欧姆版本的汽车行业的坚固耐用的机械和环境要求。并且它能通过允许连接器的中心同轴插入件和连接的电缆旋转度,来确保D性能。这样的特性可能可以防止因电缆扭曲产生的影响电缆阻抗和信号传输完整性等问题。而FAKRA的锁定系统具有主要和次要锁定机构,可以防止在汽车行驶中产生的连接器脱离事故。

目前,FAKRA连接器已成为汽车RF应用的主要解决方案。除日本国内市场外,全球几乎所有汽车制造商都需要FAKRA连接器作为汽车中射频信号的传输标准,应用领域包括收音机天线、GPS天线或导航、车载移动通信、射频蓝牙应用以及射频遥控无钥匙进入和车辆辅助加热。FAKRA一般采用同轴电缆,单线单芯。常见的FAKRA连接器由塑壳,外导体,中心导体,绝缘体,压接套管(仅线束端连接器)和二次锁(仅线束端连接器)组成。

高速迷你FAKRA(HFM)

随着传感器数量的激增和汽车电气架构的集中化,未来车辆对高速连接器的传输频率要求更高。最新的车辆数据传输速率可到9.6GHz。传统6GhzFAKRA连接器将无法满足新的需求。根据Molex和Rosenberger宣布的双向采购协议的内容,Rosenberger新推出的HFM连接器的频率可达15GHz,支持高达20GB/秒的高速数据速率传输。除了高频率的特性意外,FAKRA-Mini连接器与传统的连接器相比,结构更小,节省空间超过80%。随着车联网的进程速度加快,单车高速连接器的用量大幅度提升,MiniFAKRA的节省空间的优势将会变得非常有价值。因为MiniFAKRA的高传输速率和小体积的优势,更符合域集中式汽车的需求,预计会在接下来几年或出现MiniFAKAR对传统FAKRA的替代浪潮。

考虑到Fakra在市场的保有量,HFM作为其升级版产品,最大程度的适配了传统Fakra。HFM特性阻抗与Fakra为50欧姆,最大承载电流也是1A。HFM线缆与传统Fakra通用,在集成度要求高、空间小的区域,可以使用HFM连接器,在分向各功能执行器处使用传统Fakra。即线束一端为HFM,另一端为Fakra。

1.2.2.域集中式架构趋势下,高性能以太网连接器迎来春天

汽车电子电气架构的集中化趋势对高速连接器的数据传输性能提出了更高的要求。有的域集中化解决方案里是将数十个ECU集成到1个域控制器里面,这势必对高速连接器的数据传输速率以及稳定性提出了更高的要求,一个合格的车用域控制连接器至少具备良好的屏蔽性能、电性能、机械和环境性能。

以罗森伯格生产的H-MTD为例,他适用于车载以太网的度全屏蔽的系统,由于良好的屏蔽性能,使得其可传输更高的频率的信号,非常适用于未来预控制系统的连接,可避免驾驶所出现的黑屏、花屏以及闪屏等现象。在电性能方面,因为在连接器的使用过程中会有回拨损耗、插入损耗以及串扰等不利影响。H-MTD良好的连接器结构设计和设计验证,使这些损耗降到最低。机械和环境性能主要跟连接器的抗振动抗温度冲击能力和对差后的牢固性相关,H-MTD连接器一旦锁死,至少需要牛的力才能拔开,牛的力量大概可以提起10千克的重物,所以连接器自脱落或者被人为拉开几乎不可能。

泰科所生产的MATEnet连接器也有相当好的屏蔽性能、数据传输性能、机械和环境性能。除了MATEnet系列产品外,面向高速数据传输应用,TE还开发出了支持高达Mbps的数据速率的NanoMQS连接器、为满足信息娱乐连接需求而设计的光信号连接器平台MOST连接器以及可以通过单端解决方案来实现最高的数据传输速率的FAKRA和MATE-AX连接器系列等。

从以太网未来传输数据增长情况上看,由百兆到千兆的上升还仅仅是在自动驾驶的L1、L2的阶段,而泰科公司内部预计到L3、L4的时候将会达到10Gbps甚至更高。因此,高速连接器将在未来汽车电子化的发展中,进行逐步的迭代升级,从速率上看,将有Mbps、1Gbps到之后的12Gbps、24Gbps等连接器。

在具体应用领域方面,以太网连接器用于汽车以太网的模块化和可扩展小型化数据连接器系统,还是以泰科所生产的MATEnet连接器举例,MATEnet可应用于包括连接器以太网和PCIe在内的车载网络、后视摄像头、多媒体、激光雷达、板载诊断、环绕摄像。

符合未来市场需求的以太网连接器的设计和制造是颇为不易的,随着市场需求不断推动解决方案逼近物理限制,连接器的实际系统性能已越来越接近物理极限,因此,组件开发人员的稳健性评估和对所有关键容差的考量变得越来越重要。此外,所需带宽较大时,链路预算较低,在进行与组件选择和最大链路长度相关的架构设计时,自由度会受到限制。但是,当考虑所有元件公差(例如,电缆和连接器阻抗)与环境影响(例如,温度影响、湿度和老化)时,差距会大大减小,如右侧曲线阵列所示。因此,必须在系统设计过程中综合考虑所有这些系统参数,以便在考虑了所有上述影响的最差情况下也能满足应用要求。

据罗森伯格亚太副总裁兼汽车产品事业部总经理丁磊的发言,随着GPS、ADAS、环视等技术不断集成到汽车中,对于速率和车内干扰都提出了全新要求,在近两年车内高频连接器已经从过去的1根增长到30根了。”据此可以推测整个高速连接市场将有一个数量级的成长空间。(报告来源:未来智库)

1.3.高速连接器市场预测:年国内市场达.24亿,全球市场达.8亿

据罗兰贝格(RolandBerger)公司的预测显示,至年,中国预计有30%的车辆无ADAS功能,30%的车辆具有L1级功能,35%的车辆具有L2级功能,5%的车辆具有L3级或更高功能。因为自动驾驶车辆的销售增量主要贡献于到年期间,故推测中国年当年具有L2级及以上的功能的汽车出货量不低于汽车总出货量的40%。

年全球主要市场预计有14%的车辆无ADAS功能,40%的车辆具有L1级功能,36%的车辆具有L2级功能,9%的车辆具有L3级或更高功能。因为自动驾驶车辆的销售增量主要贡献于到年期间,故推测全球主要市场年当年具有L2及以上的功能的汽车出货量不低于汽车总出货量的45%。

据中国汽车工业协会、天津大学中国汽车战略发展研究中心发布对中国汽车市场的总销量中长期预测显示年预测值中值为万辆。根据全球知名数据统计机构Statista的研究部门预测,年全球的轻型轿车的产量为万辆。

中国高速连接器市场预测

以L1及其以下功能的汽车单车高速连接器价值为元,L2及其以上功能的汽车单车高速连接器价值为0元进行推测,年中国车用高速连接器市场总规模为.24亿元,加上下文所预测的.91亿元的高压连接器市场,中国车用连接器市场总规模达.15亿元。

全球高速连接器市场预测

以L1及其以下功能的汽车单车高速连接器价值为元,L2及其以上功能的汽车单车高速连接器价值为0元进行推测,年全球车用高速连接器市场总规模为.8亿元,加上下文所预测的亿元的高压连接器市场,全球车用连接器市场总规模达.8亿元。

1.4.高速连接器的市场竞争格局:电连技术率先突出重围

高速连接器的全球市场格局有行业集中度非常高的特点。全球车载高速连接器的主要厂商有罗森伯格、泰科电子、安费诺、电连技术。

高速连接器行业有较高的技术壁垒,科技专利数量和关键技术的掌握是相关制造企业的核心竞争力,所以可以通过专利的分布情况来判断整个市场格局。以高速连接器全球分布情况来看,高速连接器全球排名前15位的专利权人专利总数占全球专利总数近60%,专利实力强大。其中,10位美国专利权人拥有专利总数近件,占全球专利总数近一半份额,优势明显。美国一直是高速连接器的重要市场,其专利持续高量申请,且专利总数全球排名第一位。全球前15位专利权人中,没有中国专利权人出现,可见中国企业与国际领先企业的实力仍存在较大差距。

现排名全球第二位。高速连接器专利在中国约有2件,且呈逐年增加的趋势,与国际申请趋势相同。在中国排名前15位的专利权人中,本土专利权人有9位,主要以设计制造企业为主,我国本土企业的专利实力正在逐步提升。中国高速连接器专利方案聚焦在高速数据传输、快速连接、控制器、各类端子、连接优化、稳定性、转换、测试背板连接、差分信号、接触件等方向。近年的方案主要集中在性能提升、外形改良、兼容等方向。

全球市场中,罗森伯格系微型高速连接器领域的龙头企业,在无线射频和光纤通信技术领域深耕六十多年,业务领域涵盖通信设备、汽车电子、测试与计量、楼宇及数据中心布线系统、以及医疗与工业等多个市场,实现了多产品线的系统化和完整化。其中,通信市场在公司业务中占比最大,汽车电子紧随其后。罗森伯格亚太副总裁汽车产品事业部总经理丁磊所描述的公司的特点和自身定位是“细而专一,在射频系统连接器细分领域做到了行业第一名”。

罗森伯格很早就已经进入汽车电子领域,目前客户涵盖欧系、美系、日韩以及国内等众多主机厂,据丁磊所说“全球汽车市场的车载射频连接和高速数据连接系统都绕不开罗森伯格的影子”。

在核心竞争力方面,罗森伯格占据市场的核心优势是在车载高速和高速连接器和传输统领域的成熟产品、技术储备、和实现对于传输品质的保障。此外公司能够提供测试和测量以及汽车高速连接系统的全方案,即罗森伯格不只卖车载连接器,还有车载的测试设备,完整流程的全方案体现了公司产品的价值。以中国主机厂为例,罗森伯格可以帮助中国的车企把车载产品提升到一个全新的高度,帮助其参与到技术设计阶段,设计出更多属于他们自己的先进技术。

中国市场中,电连技术从事微型高速连接器行业的龙头企业,其专业从事微型电连接器及互连系统相关产品的技术研究、设计、制造和销售服务。电连技术具备高可靠、高性能产品的设计、制造能力,自主研发的微型高速连接器具有显著技术优势,已达到国际一流连接器厂商同等技术水平,产品广泛应用在以智能手机为代表的智能移动终端产品以及车联网终端、智能家电等新兴产品中。

电连技术经营微型电连接器及互连系统相关产品,其中微型电连接器以微型高速连接器及高速连接器组件为核心产品,包括微型射频测试连接器、微型射频同轴连接器及射频微同轴线缆组件,是智能手机等智能移动终端产品以及其他新兴智能设备中的关键电子元件;互连系统相关产品主要为电磁兼容件,是智能移动终端产品中起到电气连接、支撑固定或电磁屏蔽作用的元件。电连技术的汽车连接器产品主要为Fakra板端线端,HSD板端线端,HDCamera连接器,车载USB等,主要应用于各类整车厂以及TIER1客户射频连接和高清连接。

2.电动化时代来临,高压连接器需求显著提升

2.1.新能源汽车抵达渗透率快速增长点

新能源汽车已进入快速渗透期。5年到年,我国新能源汽车渗透率突破1%,用了10年时间;年到年上半年,我国新能源汽车渗透率从1%快速提升到5%,用了3年多时间;年下半年至年底,由于补贴退坡叠加疫情等多重因素影响,我国新能源汽车渗透率一直未能突破6%,而今年年初至年中,我国新能源汽车渗透率从5%快速提升至近15%。

进入今年下半年后新能源汽车渗透率继续提升,8月中国新能源乘用车零售24.9万辆,同比增长.5%,环比也增长12.0%;新能源汽车产销分别完成30.9万辆和32.1万辆,同比均增长1.8倍,其渗透率已提升至17.8%,新能源乘用车渗透率更是接近20%。今年8月中,自主品牌中新能源车渗透率达35%、豪华车中的新能源车渗透率达10%、主流合资品牌中的新能源车渗透率2.8%。

国内车厂实现产业转型需求迫切,电动化目标清晰。从车企看,厂商批发销量突破万辆的企业有特斯拉中国辆、上汽通用五菱43辆、上汽乘用车98辆、广汽埃安辆。如果按新能源汽车渗透率,比亚迪乘用车达到89.98%,上汽通用五菱达到33%,上汽乘用车达到26%,在双碳目标背景下,中国车企有潜力开创中国汽车产业转型发展的新格局,中国车企未来有望走出一条新型绿色近零碳排放发展新道路。

主要国家在碳排放政策上取得共识,新能源汽车需求后劲十足中国提出碳达峰、碳中和目标之后,日本、英国、加拿大、韩国等发达国家相继提出到年前实现碳中和目标的政治承诺。日本承诺将此前年目标从排放量減少80%改为实现碳中和。英国提岀,在年实现净零排放年实现碳中和。加拿大政府也明确提出,要在年实现碳中和。在全球积极应对气候变化的背景下,主要发达国家大力推动绿色低碳交通,提出汽车行业零碳转型目标,对碳排放大户汽车要求进一步严苛,欧洲新政持续加码:年汽车二氧化碳排放较年减少55%,年新车排放归零。

电动化渗透率预测:国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划(—年)》曾提出,到年,纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右。按照目前高增长态势,新能源汽车20%渗透率目标或将提前实现。小鹏汽车CEO何小鹏判断“年全国新能源汽车渗透率可达30%,在限排政策的超一线城市更可达60%。

2.2.高压连接器在新能源汽车架构中地位重要,用量将有显著提升

在新能源汽车产业领域,高压连接器是极其重要的元部件,整车、充电设施上均有应用。伴随着电动化汽车的快速市场渗透,高压连接器的整体用量将有显著提升。连接器的作用非常单纯:在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间,架起沟通的桥梁,从而使电流流通,使电路实现预定的功能。新能源车用连接器的组成一般可分为:外壳、密封件等辅助结构,绝缘件,导电接触对三部分组成。通过插头护套和插座护套间的对插、相互配合,即可达到接通和导电的功能。高压连接器主要使用在新能源汽车高压大电流回路,和导电线缆同时作用,将电池包的能量通过不同的电气回路,输送到整车系统中各部件,如电池包、电机控制器、DCDC转换器、充电机等车身用电单元。

高压连接器在新能源汽车中的单车价值量在-元之间,具体根据车型设计以及车的造价而有所不同。新能源汽车主要分为乘用车和商用车,商用车包含多个电池包,因此商用车高压连接器单车价值量会比乘用车更高。(报告来源:未来智库)

整车上高压连接器主要应用场景有:DC、水暖PTC充电机、压缩机、电控、风暖PTC、直流充电口、动力电机、高压线束、维修开关、逆变器、动力电池、高压箱、电动空调、交流充电口等。

针对不同的使用场景所选用高压连接器也不同。需要考虑的因素包括连接器的使用位置、额定电压、额定电流、HVIL、防护等级、连接器寿命、出线方式、浮动量、插座安装方式。在电气性能方面额定电压大小与爬电距离电气间隙成正比,所以额定电压要求越高,连接器越大,或者越长。而载流截面积与连接器额定电流成正比,所以插针/孔/导线截面越大,它所能通过的电流也越大,即连接器越大。

以应用在动力电池领域上的换电连接器为例,换电连接器是电池包唯一的电接口,需要同时提供高压、低压、通信及接地的混装连接。在快速换电过程中,因电池与车端连接插合过程中一般会存在配合误差,换电连接器的浮动补偿设计系技术攻关难点,要求换电连接器需要具有浮动补偿能力,在一定容差范围之内仍然能够较好完成高压、低压、通信及接地的混装连接。整车更换电池频率乘用车一般在1-15次/周,商用车7-70次/周,换电连接器寿命一般要求3,-10,次及较低维护成本。

连接器件的核心性能指标

温升:温升是连接器设计最重要的设计关键项之一,异常的温升会导致连接器因为温升过高,发生烧蚀。连接器的温升受如下因素影响

接触电阻:用于导电连接,两接触载体之间的电阻,如针孔对插接触电阻、针孔尾部与导线压接电阻、螺纹连接铜牌与铜牌之间的接触电阻

物质环境加热:当连接器长期处于一个高温环境,由于连接器所用的材料都是工程塑料、金属、橡胶等,尤其工程塑料要求最高工作温度℃,但当产品使用的环境温度过高,连接器由于自身接触内阻发热在达到热平衡时,加上所处的环境温度高于了材料允许使用最高工作温度。此时,若连接器长期处于一个该环境,连接器内部针孔件发热导致内部温度排不出来话,内部温度会持续升高,连接器就会产生很大的热量,导致连接器出现烧蚀引起车辆燃烧,这是非常严重的问题。橡胶材料和金属材料均有最高工作温度限制,设计时均需要考虑。

板端的连接:设计的时候要用螺栓的情况下,或者要用预防措施,防止供货的时候松脱;同时在螺栓连接时,一定要根据操作规范进行扭力检测。导电部件螺钉连接情况下,主要的失效模式之一就是未按照力矩要求进行拧紧力矩管控,导致连接部位温升异常,烧蚀。

电磁屏蔽:由于新能源汽车使用大量电力电子器件,高压和大电流产生的电磁场,会对其他的通讯设备产生电磁干扰,整车和零部件必须要有抗干扰和抗辐射的能力。高压电气连接系统设计时,要求连接器具备°屏蔽层,并有效地和电缆屏蔽层连接,屏蔽层覆盖整个连接器长度,以保证足够的屏蔽功能,并尽量减少屏蔽界面之间的电阻,在产品生命周期内,屏蔽连接接触电阻<10mΩ。

环境性能:新能源汽车高压连接器需要采用具备耐高温高压性能的新材料,同时在密封、屏蔽和防水等要求上也比传统汽车连接器高,阻燃性和CTI值都有较高的要求(德尔福要求阻燃最少V0以上、CTI),因此成本相对而言成本也较一般工业用连接器高。目前,市场上的高压连接器多用高性能的PBT,PA等。

连接器标准

在电气连接系统中,连接器的质量尤为重要,这成为保障电连接安全可靠至关重要的因素,目前新能源汽车连接器还没有专门的行业标准和国家标准,因此导致高压连接器产品质量良莠不齐。一般大中型企业基本都有自己的生产经验和标准,但也有部分作坊式企业以价格拼市场,品质难以保证,这样会造成连接器的选用及使用存在一些质量及安全隐患。

未来趋势:连接器轻量化

在汽车工业日渐追求节能与环保的背景下,汽车轻量化及小型化已成为技术潮流,也是汽车厂商技术竞争的重点,通过控制整车重量,可以有效的降低油耗,减小尾气排放,提高燃油能效。在汽车工业这样的大环境下,也带动新能源连接器必须走小型化及轻量化。汽车小型化及轻量化的一系列重要解决方案,包括引入更小尺寸的高性能铜合金导线做为信号传输线,同时引入向微型化发展的端子及接触件系统,通过采用高性能端子来降低小功率传输导线尺寸。

2.3.高压连接器市场预测:国内市场达.91亿元,全球市场达亿元

据中国汽车工业协会、天津大学中国汽车战略发展研究中心发布对中国汽车市场的总销量中长期预测显示年预测值中值为万辆。全球新能源汽车市场方面根据EVTank联合伊维经济研究院在北京发布了《全球新能源汽车市场中长期发展展望(年)》,预测到年全球新能源汽车销量将达到万辆.。预测年新能源汽车渗透率为30%。高压连接器在新能源汽车中的单车价值量在-元之间,单车价值预测值取其平均数2元,最后推测高压连接器的国内市场在将达到.91亿,全球市场预计为亿。

2.4.高压连接器市场格局:造车新势力崛起为国内连接器厂商带来新机遇

国内领先厂商的高压大电流连接器系列产品与泰科、安费诺等行业内主要企业性能指标趋同。高压连接器行业的核心壁垒在于企业掌握核心技术以制造关键性能指标如载流能力、温升、插拔寿命、防护等级等电气、机械以及环境性能符合标准的优质产品。目前以瑞可达为代表的中国厂商已打破高压连接器的关键技术指标壁垒。

在高压连接器领域,国际企业拥有先发优势,国际企业普遍具有进入行业较早,企业规模较大,行业集中度较高,产品成熟度较高等特点,泰科、安费诺、莫仕、矢崎都是较为强势的海外高压连接器企业。整体来说,高压连接器行业系充分竞争的行业。目前在全球范围内,连接器市场逐渐呈现集中化的趋势,自年以来,全球前10大连接器供应商的市场份额已从年的38.0%上升至年的59.83%。欧美、日本的连接器跨国公司由于研发资金充足及多年技术沉淀,在产品质量和产业规模上均具有较大优势,往往在高性能专业型连接器产品方面处于领先地位,并通过不断推出高端产品引领行业的发展方向。

国内新能源汽车蓬勃发展尤其是造车新势力的崛起为高压连接器厂商带来新机遇,成本优势、服务优势开始体现体现。相比国外的知名连接器企业,国内高压连接器生产厂商发展起点相对较低,技术储备不足。但随着中国制造业的发展,国内新能源造车新势力崛起、新能源汽车快速出货的契机,国内车用高压连接器市场迎来了新的机遇。国内连接器制造企业凭借较强的工艺控制与成本控制能力、更为贴近客户以及反应迅速灵活等优势,快速形成了规模优势,在制造成本、产品品质上已经具有较强的市场竞争力。同时在国家产业政策、下游客户需求的双重驱动下,我国连接器行业中的部分领先企业通过加强自身的研究设计能力,积极与下游企业合作,有针对性的开发各类市场迭代所需的新型连接器产品,并充分利用专利等知识产权保护自身利益,加快企业发展速度。

新能源汽车电连接器产业在先后经历萌芽期、波折期、成长期和快速发展期后,现在正处于调整期,经历过这段调整期后,技术将进行优胜劣汰的洗牌,产业发展的重点将会围绕优势的几项技术进行。而部分国内企业在技术储备方面已经取得了相当不俗的成绩。目前部分国内连接器企业已经在新能源汽车领域取得重大突破,占据了较大的市场份额,初步具备与国际领先企业抗衡的能力。

3.连接器上游供应链清晰,金属材料占比突出

3.1.车辆电动化趋势全面拉动上游铜合金需求

连接器行业的上游为各种金属材料、塑胶材料和其它材料的制造业;下游为汽车、电信与数据通信、计算机与周边产品、工业、军事与航空、运输、消费电子、医疗等行业。

原材料占连接器成本近半,金属材料占比最大,伴随着车用连接器件的大量出货,对以铜合金为代表的金属材料用量将有显著提升。连接器产品的上游产业主要为制造连接器所需的各项原辅材料,包括金属材料、塑胶材料、电镀材料等;金属材料所占成本比重最大,塑胶材料次之,电镀材料较小;其中,金属材料主要用于制作连接器端子,为避免电子信号传输过程中受到阻碍或衰减,(中国台湾)连接器厂商多采用黄铜或磷青铜为原料制作铜合金板片,塑胶一般用于制作连接器产品的外设,多以LCP、PA9T为原料,在电镀材料的选择上,镀金、镀锡较常使用,其次为镀镍和镀银。根据中国台湾工研院的研数据,上游材料成本占中国台湾连接器厂商的总生产出成本的比重大约为49.6%,其中钛铜、LCP等高端原料主要从美国、日本等进口,而其他的铜等原料的国产供给充足。

铜合金

车辆电动化趋势对铜合金的需求拉动不仅仅局限于连接器方面,铜合金广泛应用于电动汽车多个组件中。新能源汽车铜使用量在传统内燃机汽车的基础上将是全方位的增加,其电机内部需要大量使用线组,目前市面上的绝大多数厂商的新能源汽车选择使用PMSM(永磁同步电机),该类型电机每kW用铜量在0.1kg左右,而市售新能源汽车功率普遍在kW以上,仅电机一项用铜量就超过10kg。再加上电池以及充电功能等需要大量用铜,整体用铜量将大幅增加,据全球铜业协会测算,混动汽车整车用铜量大约40kg,插电汽车用铜量大约60kg,纯电动汽车用铜量83kg,大型车辆例如纯电动巴士更是需要使用-kg铜。

铜合金是连接器所使用的重要材料,拥有优良的电性能和导热性,对于高速连接器来说铜是电信号传输中最常使用的金属材料之一,对于高压连接器来说铜的传导性能越强,所能传输的电流就越大。(报告来源:未来智库)

3.2.国内厂商已打破海外高端铜垄断格局,完成高强高导铜产业化

我国铜材产量和消费量均居世界首位。按照包括各种常用铜材在内的总体产量和进口量计算,通用铜材的国内满足度达到了96%。先进铜合金材料与构件在国家安全、重大工程和经济建设中具有重要地位,然而各种高性能铜合金材料严重依赖进口,如新型高强高导铜合金带材、超细丝材、超薄带材等。

以博威合金为代表的国内企业打破国外厂商在高强高导铜合金领域的技术垄断,高强高导铜合金是新能源汽车领域的重要原材料。所谓高强高导铜合金,一般指抗拉强度(Gb)为纯铜2-10倍(-0MPa),导电率一般为铜50%~95%,即50-95%IACS铜合金。国际上公认理想指标为δb=-MPa,导电性至≥80%IACSE。国际市场上的高强高导铜合金材料有百余种,获得广泛应用的主要是Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系、Cu-CrZr系等。

国内公司实现汽车连接器关键合金产业化,完成国内Cu-Fe-P份额的占领。在Cu-Fe-P系合金方面,美国环球金属制品有限公司最早开发的中强高导型Cu-FeP系合金(如C、KFC等)可视为标杆性产品,具有成本低廉、强度中等、高电性、高导热性和良好的钎焊性、浸润性、加工成型性等优良特性。铜业有限公司、中铜华中铜业有限公司、宁波兴业盛泰集团有限公司和宁波博威合金材料股份有等已经实现了C合金的商品化生产,占据了国内的主要市场份额。

国内高校和企业还开展了协同攻关,在保证Cu-Fe-P合金材料综合性能的前提下,将抗软化温度提高了近50℃。宁波兴业盛泰集团有限公司、中铝洛阳铜业有限公司、宁波博威合金材料股份有限公司、宁夏东方钽业股份有限公司等实现了C合金带材产业化,C为电动汽车连接器绝佳材料。该铜合金综合性能较好,性价。导电达到40IACS%,屈服强度可达Mpa,完美因应了车用连接器的需求。

追赶美、日、德成果斐然,国内公司实现了Cu-Cr-Zr合金产业化。近年来,美国、日本和德国企业相继在该领域实现了技术突破,具体成果为相继开发了耐热Cu-Cr-X系合金引线框架带材,如KME集团的C、维兰德集团的C、三菱伸铜株式会社的C等,抗拉强度为~MPa,导电率为79%~84%IACS(国际退火铜标准)。国内在Cu-Cr-Zr系合金的成分优化和组织结构调控等方面进行了系统研究,宁波博威合金材料股份有限公司等实现了具有自主知识产权的Cu-Cr-Zr系合金带材产业化。

铜合金市场情况

铜合金在经过加工后,会成为不同性质的铜材,其中最主要的四种铜材为铜线材、铜板带材、铜管材和铜棒材。数据显示,年中国铜材产量万吨,同比增长0.9%。年1-8月,中国铜材产量为万吨,同比增长1.7%。其中铜板带材属于铜材中的重要高端品种。铜及铜合金板带材是铜加工材的重要品种,是《中国制造》“工业强基”工程中大力发展的关键基础材料,广泛应用于新一代电子信息、高端装备、新能源、交通运输、航空航天等各个高新领域。截至年我国铜带材产量为万吨,同比增长5.35%。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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