傳統(tǒng)汽車現(xiàn)階段電子化程度不高,對(duì)PCB的需求量較小,PCB價(jià)值量也比較低。PCB在整個(gè)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(jià)值60美元,高端車型的用量在2-3平米,價(jià)值約120-130美元。在傳統(tǒng)汽車的電子元器件中,動(dòng)力系統(tǒng)需求PCB最多,份額為32%,主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元,啟動(dòng)器,發(fā)電機(jī),傳輸控制裝置,燃油噴射,動(dòng)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(dòng)力門(mén)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(lè)等車載電子系統(tǒng)。
汽車各系統(tǒng)PCB價(jià)值分布圖
不同車型PCB需求量圖
與傳統(tǒng)汽車相比,新能源車由于其獨(dú)特的動(dòng)力系統(tǒng),因而對(duì)PCB的需求有顯著提升。新能源汽車主要分為純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車,純電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)僅由電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池構(gòu)成,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。而混合動(dòng)力汽車既包含了發(fā)動(dòng)機(jī),也包含了電動(dòng)機(jī),正常行駛過(guò)程中主要由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),電量充足時(shí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
純電動(dòng)汽車中的動(dòng)力系統(tǒng)采用電驅(qū)動(dòng),會(huì)完全替換掉傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)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(duì)于混合動(dòng)力汽車,在保留傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的同時(shí),引入了一套新的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),從而也會(huì)產(chǎn)生車用PCB的疊加增量。
傳統(tǒng)汽車與新能源汽車主要差別在動(dòng)力系統(tǒng)圖
可見(jiàn),新能源汽車所帶來(lái)的汽車PCB價(jià)值增量包含兩部分,即混合動(dòng)力汽車所帶來(lái)的疊加增量和純電動(dòng)汽車所帶來(lái)的替代增量。就汽車電子價(jià)值而言,混合動(dòng)力汽車所產(chǎn)生的疊加增量與純電動(dòng)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(lái)的汽車板增量也基本相同,因此在后續(xù)的汽車板增量測(cè)算中不再對(duì)混動(dòng)汽車和純電動(dòng)汽車進(jìn)行區(qū)分。
不論是混動(dòng)還是純電動(dòng),其PCB增量的具體來(lái)源都主要是三大動(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)的控制中樞,作用是監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài),實(shí)施整車動(dòng)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(guò)對(duì)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(guò)程,實(shí)現(xiàn)對(duì)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(lái)檢測(cè)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(jià)值較其他電路板高。作用是監(jiān)測(cè)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(guò)壓過(guò)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?jiǎng)t在 2-3 平米。
由于不同控制單元對(duì)于PCB板的工藝要求不同,產(chǎn)品的價(jià)格也有較大差異,例如,BMS單元的主控線路板單價(jià)可高達(dá)20000元/平方米,從控板價(jià)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(jià)格在1000元/平米。同時(shí),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(jià)值約為2000元左右,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的高級(jí)轎車。
PCB在新能源汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用圖
新能源汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)圖
近年來(lái),全球新能源乘用車市場(chǎng)飛速發(fā)展,據(jù)統(tǒng)計(jì),2013年全球新能源乘用車銷量?jī)H有14.7萬(wàn)輛。
從2014年至2016年,全球新能源乘用車銷量分別為35萬(wàn)輛、55萬(wàn)輛、77萬(wàn)輛,年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)48.3%。中國(guó)作為全球最大的新能源汽車市場(chǎng),市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)張速度高于全球平均水平。2015-2016年,國(guó)內(nèi)新能源汽車分別實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量37.9萬(wàn)輛和51.7萬(wàn)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(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量分別為70萬(wàn)輛、100萬(wàn)輛、120萬(wàn)輛和150萬(wàn)輛,對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)滲透率也會(huì)逐步提高至5%左右。
以此測(cè)算,到2020年,新能源汽車至少給國(guó)內(nèi)汽車板市場(chǎng)帶來(lái)30億元的市場(chǎng)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(wàn)輛,以此測(cè)算新能源汽車將會(huì)給全球汽車板市場(chǎng)帶來(lái)近120億市場(chǎng)增量。
新能源車帶來(lái)的單車汽車板增量圖
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原文標(biāo)題:新能源汽車的普及將帶動(dòng)PCB市場(chǎng)增量
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