企业竞争图谱：2024年新能源汽车DC/DC转换器 头豹词条报告系列

企业竞争图谱：2024年新能源汽车DC/DC转换器头豹词条报告系列 许哲玮·头豹分析师 版权有问题？点此投诉 2024-11-22未经平台授权，禁止转载 制造业/汽车制造业/汽车零部件及配件制造 摘要车载DC/DC变换器是新能源汽车中能够将一个直流电压值的电能变换为另一个直流电压值的电能的重要部件。在新能源汽车产业以及碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等第三代半导体材料产业迅速发展的背景下，新能源汽车驱动DC/DC转换器中新型半导体材料的搭载率不断提高，带动转换器朝着效率更高、更加轻量化、集成化、智能化的方向发展，同时DC/DC转换器的行业规模趋于持续扩张，市场份额趋于向头部制造商集中。 行业定义[1] 车载DC/DC变换器是新能源汽车中一个至关重要的部件，能够将一个直流电压值的电能变换为另一个直流电压值的电能的装置。它主要负责将动力电池的高压直流电转换为车辆上各种电子元件和控制系统所需的低压直流电，为仪表盘、车灯、雨刷、空调、音响、电动转向、ABS、发动机控制、安全气囊等车载低压用电设备和各类控制器提供电能。其工作原理涉及功率转换、驱动和控制等多个模块，以确保电能的安全、高效转换。在新能源汽车中，DC/DC变换器扮演着多重角色。首先，它为动力转向系统、空调和其他辅助设备提供所需的电力，保证车辆的正常运行。其次，由于纯电动汽车上大量的电子元件和控制系统都在使用低压电源，DC/DC变换器能够确保低压蓄电池得到充足的电量供应。此外，在某些系统中，DC/DC变换器还取代了传统的12V发电机，成为高压电池系统补电和12V用电负荷的主要供给来源。 行业分类[2] 按照电路拓扑结构的不同，新能源汽车DC/DC转换器行业可以分为如下类别： 新能源汽车DC/DC转换器行业基于电路拓扑结构的分类 行业特征[3] 新能源汽车DC/DC转换器行业的特征包括：1.转换效率是新能源汽车DC/DC转换器的重要技术指标；2.新能源汽车DC/DC转换器的应用场景广泛；3.集成化是新能源汽车DC/DC转换器行业未来的发展方向。 1转换效率是新能源汽车DC/DC转换器的重要技术指标 转换效率是新能源汽车DC/DC转换器将输入的高压直流电转换为所需的低压直流电时输出功率与输入功率的比值，通常以百分比来表示，它决定了汽车电力能源的利用率，同时也影响了整个部件的散热方式和使用寿命。目前新能源汽车DC/DC变换器的转换效率已经普遍达到90%，部分先进厂商生产的产品转换效率达95%，较高的转换效率对于减少系统能量损失、延长车辆续航里程具有重要意义。 2新能源汽车DC/DC转换器的应用场景广泛 新能源汽车DC/DC转换器的应用场景广泛，几乎涵盖了车辆内部所有需要低压电源的系统和设备。通过高效的电压转换，DC/DC转换器确保了这些系统的稳定运行，提高了车辆的整体性能和安全性。具体而言，DC/DC转换器可应用于照明系统、仪表盘、空调系统等低压电气设备供电，可用于启动发动机的12V铅酸电池或锂电池，可用于动力转向系统、制动系统、ABS防抱死系统等辅助系统供电，可用于车载计算机、传感器等通信和控制系统，可用于电动座椅调节、座椅加热、车载冰箱等特殊场景，也可用于逆变器输入、能量回收系统等高压升压器。 3集成化是新能源汽车DC/DC转换器行业未来的发展方向 由于新能源汽车（尤其是乘用车）整车布置空间有限，采用电力电子集成技术将车载电源与电机控制器集成，或将车载电源与高压配电盒等电控系统部件集成，可减少车载电源占用空间、降低制造成本并提高功率密度，是车载电源产品发展的重要方向。目前国外的博世、大陆等厂商相继推出了电机控制器和车载DC/DC变换器的集成化产品；国内的上海电驱动、上海大郡、欣锐科技等厂商陆续开发生产了电机控制器与车载DC/DC变换器的集成化产品和车载充电机与车载DC/DC变换器的车载电源集成产品。 发展历程[4] DC/DC转换器的发展历程与新能源汽车息息相关，主要经历了早期发展、技术提升以及智能化与集成化发展三个阶段。在《中国制造2025》、《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》、《节能与新能源汽车技术 路线图2.0》等国家政策的支持下，新能源汽车产业以及碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等第三代半导体材料产业发展迅速，驱动新能源汽车DC/DC转换器朝着效率更高、更加轻量化、集成化、智能化的方向发展。 早期发展阶段2008~2014 2008年，国内新能源汽车市场呈现出蓬勃发展的态势，这一年也被誉为中国“新能源汽车元年”。在新能源汽车早期阶段，DC/DC转换器主要用于提供车载电子设备所需的稳定低压电源。这些转换器通常采用线性稳压器，但由于线性稳压器将输入电压降低至所需电压时会将多余的能量以热量的形式消耗掉，效率较低。 该阶段属于新能源汽车DC/DC转换器的早期发展阶段，早期的DC/DC转换器主要关注于基本的功能实现，即实现高压电池组到低压系统的电压转换以满足车辆内部低压电器需求。但受制于技术，该阶段的DC/DC转换器存在效率不高，体积较大，重量较重等缺陷，难以满足高性能新能源汽车的需求。 技术提升阶段2015~2020 2015年，国务院发布《中国制造2025》，提出要突破大功率电力电子器件、高温超导材料等关键元器件和材料的制造及应用技术并形成产业化能力，推动碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等第三代半导体材料产业迅速发展。而随着半导体技术进步，开关稳压器因其具备效率更高和电气性能更好的特性而被广泛采用，DC/DC转换器开始采用高频开关技术，以实现更高的转换效率和更好的纹波抑制。 该阶段属于新能源汽车DC/DC转换器的技术提升阶段，该阶段随着国家政策大力支持以及电力电子技术和新材料产业迅速发展，尤其是SiC（碳化硅）等新型半导体材料的应用，DC/DC转换器的转换效率得到显著提升，部分产品效率达到95%以上。 智能化与集成化发展阶段 2021~至今 2020-2021年，相关部门相继发布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》和《节能与新能源汽车技术路线图2.0》政策，新能源汽车开始逐步向智能化、集成化和轻量化趋势发展，DC/DC转换器也在同步进行产品技术创新升级，如升压变换器、降压变换器和升降压变换器等多级变换器可满足不同电压需求；双向DC/DC转换器可支持混合动力汽车在不同工作模式下能量流向调整的灵活性；与车载充电机OBC等其他车载电子设备集成形成的多功能模块可提高系统整体效率；集成先进的控制算法和保护机制可实时监测和调整工作状态，提高系统可靠性。 该阶段属于新能源汽车DC/DC转换器的智能化与集成化发展阶段，在该阶段随着碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等新型半导体材料应用程度加深以及新能源汽车智能化发展进程加快，DC/DC转换器也将朝着效率更高、更加轻量化、集成化、智能化的方向发展。 产业链分析 新能源汽车DC/DC转换器行业产业链上游为原材料供应环节，主要原材料包括半导体功率器件、五金结构件、PCB 板、磁性元件等；产业链中游为DC/DC转换器生产和制造环节，由国内外众多DC/DC转换器制造商组成；产业链下游面向新能源汽车制造产业，由国内外众多整车厂商组成。[7] 新能源汽车DC/DC转换器行业产业链主要有以下核心研究观点：[7] 上游：半导体器件是新能源汽车DC/DC转换器的核心原材料。 新能源汽车DC/DC转换器生产所需原材料包括半导体器件、电容电阻、磁性元件、五金结构件以及PCB板、连接线束等其他材料。原材料在新能源汽车DC/DC转换器产品成本中占比超80%，其价格波动将在一定程度上影响制造商的生产成本和盈利水平。其中，半导体器件在产品成本中占比近30%，是新能源汽车DC/DC转换器生产的核心原材料。 中游：新能源汽车DC/DC转换器行业的进入壁垒较高。 新能源汽车DC/DC转换器行业存在较高的技术和资质认证壁垒，一方面是因为新能源汽车DC/DC转换器涉及硬件电路拓扑、软件算法控制以及产品结构、生产工艺等核心技术，另一方面是因为整车厂对供应商需要进行研发技术能力、生产制造能力、检测试验能力、质量管控能力和经营管理能力等系列资质认证，认证周期较长且认证难度较大。 下游：新能源汽车产业规模扩张带动DC/DC转换器市场需求增长。 伴随国产自主品牌崛起以及国内新能源三电（电池、电机、电控）技术不断成熟，新能源汽车的续航里程和电池组能量逐步提升，在市场中的普及度和渗透率也呈现快速提高态势。DC/DC转换器作为新能源汽车的重要零部件，新能源汽车产业规模的快速扩张将带动减速器市场需求同步快速增长。[7] 产业链上游 生产制造端 原材料供应商 上游厂商 产业链上游说明 半导体器件是新能源汽车DC/DC转换器的核心原材料。 新能源汽车DC/DC转换器生产所需原材料包括半导体器件、电容电阻、磁性元件、五金结构件以及PCB板、连接线束等其他材料。原材料在新能源汽车DC/DC转换器产品成本中占比超80%，其价格波动将在一定程度上影响制造商的生产成本和盈利水平。其中，半导体器件在产品成本中占比近30%，是新能源汽车DC/DC转换器生产的核心原材料。近年来，随着士兰微、纳芯微电子、斯达半导体等国产品牌积极布局新型半导体业务并持续进行核心技术攻关，国产半导体材料有望逐步替代意法半导体、安森美、英飞凌等国际先进品牌，但目前关键半导体材料整体的国产化率仍普遍偏低，存在一定的进口依赖风险。 半导体材料是决定新能源汽车DC/DC转换器性能的重要因素。 应用不同的半导体材料对于新能源汽车DC/DC转换器的效率和可靠性等性能的影响程度不同，如硅基材料虽然成本低且可靠性高，但在高效率和小型化方面存在局限性，而碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等新型半导体材料凭借出色的高频性能（高开关频率和极低的开关损耗）和低导通电阻的特性，在减小转换器体积和重量的同时，能够实现更高的效率、更高的功率密度以及更高的稳固性和可靠性，是行业技术发展的主要方向。 产业链中游 品牌端 新能源汽车DC/DC转换器制造商 中游厂商 产业链中游说明 新能源汽车DC/DC转换器行业的进入壁垒较高。 新能源汽车DC/DC转换器的核心技术主要涉及硬件电路拓扑、软件算法控制以及产品结构、生产工艺等，需要根据下游整车的定制化需求和集成化需求持续对产品进行升级迭代，对行业内厂商的技术要求较高。同时，新能源汽车DC/DC转换器属于新能源汽车的核心零部件，整车厂需要对供应商进行研发技术能力、生产制造能力、检测试验能力、质量管控能力和经营管理能力等系统严格的资质认证， 认证周期长、难度大，且转换器制造商一旦进入整车厂的供应商名单，就会形成相对较强的客户粘性和稳定性，对行业新进入者形成进入壁垒。 新能源汽车DC/DC转换器行业的经营模式存在多样性。 目前，国内新能源汽车DC/DC转换器制造商主要有三种经营模式：第一种模式是专业的新能源汽车DC/DC转换器制造商直供整车厂，特征是具有较强研发能力、技术优势以及渠道优势的企业借助先进的技术平台，开发多领域应用的系列产品，并在技术规格上对产品进行模块化、标准化设计，直接为整车厂提供新能源汽车DC/DC转换器，如富特科技、台达电子、威迈斯、欣锐科技等；第二种模式是具有渠道资源的系统集成商采购新能源汽车DC/DC转换器并向整车厂提供集成产品，如汇川技术、蓝海华腾等；第三种模式是整车厂自主生产DC/DC转换器用于自产的新能源汽车，如比亚迪等。 产业链下游 渠道端及终端客户 新能源汽车整车制造商 渠道端 北京理想汽车有限公司 奇瑞汽车股份有限公司 产业链下游说明 新能源汽车产业规模扩张带动DC/DC转换器市场需求增长。 伴随国产自主品牌崛起以及国内新能源三电（电池、电机、电控）技术不断成熟，新能源汽车的续航里程和电池组能量逐步提升，在市场中的普及度和渗透率也呈现快速提高态势。2024年7月，中国乘用车市场零售销量172万辆，其中新能源乘用车零售销