東芝c440故障(東芝c450故障原因)

前沿拓展：

稿源：芯智訊

7月18日消息，繼上個(gè)月海通國(guó)際拆解了一臺(tái)比亞迪“元”，用87頁(yè)研報(bào)展示這款新能源汽車內(nèi)部零部件的詳細(xì)細(xì)節(jié)后，近期券商“一哥”中信證券也聯(lián)合多家企業(yè)和機(jī)構(gòu)拆解了一臺(tái)特斯拉Model 3，寫了一份長(zhǎng)達(dá)94頁(yè)的研報(bào)《新能源汽車行業(yè)特斯拉系列研究專題：從拆解Model 3看智能電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢(shì)》，并于今天正式發(fā)布。

據(jù)介紹，中信證券研究部TMT和汽車團(tuán)隊(duì)協(xié)同多家公司和機(jī)構(gòu)耗時(shí)兩個(gè)月才完成了對(duì)特斯拉Model 3標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版的完整拆解和分析，并形成了這份研報(bào)。

不過，此前，海通國(guó)際從外觀、操控、安全、性價(jià)比、續(xù)航情況等角度對(duì)2018款比亞迪元EV360智聯(lián)炫酷進(jìn)行評(píng)價(jià)，并呈現(xiàn)了這輛電動(dòng)車的每一個(gè)部件，包括車身結(jié)構(gòu)件、底盤、座椅、線束、多媒體系統(tǒng)、組合儀表、熱管理系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、電驅(qū)系統(tǒng)等等。甚至連隔音材料、地毯等每個(gè)拆下來的零部件都進(jìn)行了圖片文字描述，包括尺寸重量、工作原理、生產(chǎn)信息以及經(jīng)銷商報(bào)價(jià)等信息。

中信證券則通過拆解特斯拉Model 3標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版，對(duì)其域控制器、線束和連接器、電池、電機(jī)電控、熱管理、車身等多個(gè)方面進(jìn)行了深入細(xì)致地分析。

具體如下：

一、域控制器：軟件定義汽車，迭代決定智能

一個(gè)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和變革，往往是供給和需求兩方面因素共同驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)新航路帶來的 新市場(chǎng)遇到珍妮紡紗機(jī)，就足夠引發(fā)一場(chǎng)工業(yè)革命；出行的需求遇上熱機(jī)，就產(chǎn)生了各類 交通工具。

集成電路出現(xiàn)以來，人們對(duì)電子化、自動(dòng)化、智能化的需求越來越高，其根源 還是對(duì)低成本美好生活的需求，這種需求與不斷發(fā)展的 IT 技術(shù)供給相結(jié)合，相繼誕生了 PC、智能手機(jī)、智能家居等諸多大型產(chǎn)業(yè)，如今又開始推動(dòng)汽車往智能化方向演進(jìn)。

汽車的智能化的大方向已經(jīng)成為了產(chǎn)業(yè)共識(shí)和市場(chǎng)共識(shí)，然而什么叫智能化卻沒有一 個(gè)明確的定義。我們認(rèn)為，智能化的關(guān)鍵在于智能汽車的軟件“可迭代、可演進(jìn)”。比如 說 2008 年安卓 1.0 發(fā)布之初，使用體驗(yàn)是比較一般的，經(jīng)過不斷的數(shù)據(jù)收集、用戶反饋 和持續(xù)迭代，最終交互和用戶體驗(yàn)越來越好，逐步向我們理想中的“智能終端”逼近。

無論每個(gè)人如何去定義自己心目中的汽車智能化，但我們相信會(huì)有一個(gè)共識(shí)，那就是 現(xiàn)在僅僅只是汽車智能化的起點(diǎn)，離終局還非常遙遠(yuǎn)，這中間軟件需要不斷進(jìn)行升級(jí)迭代。

而汽車過去的 E/E 架構(gòu)（如下圖所示），是由多個(gè)廠商提供 ECU 組成的電子電氣架構(gòu)，正 因?yàn)橛布蛙浖δ芏急磺懈畛珊芏鄩K分布在不同廠家提供的 ECU 里，使得軟件 OTA 的 難度非常大。這使得很多型號(hào)的汽車從出廠到最終報(bào)廢，軟件功能都沒有升級(jí)過，都沒有迭代，又何談智能？

顯而易見，汽車如果要能像手機(jī)一樣持續(xù)根據(jù)數(shù)據(jù)和用戶反饋進(jìn)行軟件迭代，現(xiàn)有的 E/E 架構(gòu)勢(shì)必然是要進(jìn)行大的變革的。軟件和硬件必須解耦，算力必須從分布走向集中， 特斯拉的 Model3 率先由分布式架構(gòu)轉(zhuǎn)向了分域的集中式架構(gòu)，這是其智能化水平遙遙領(lǐng) 先于許多車廠的主要原因，我們接下來就對(duì)特斯拉的車身域、座艙域、駕駛域進(jìn)行詳細(xì)的解讀。

1、車身域

車身域：按位置而非功能進(jìn)行分區(qū)，徹底實(shí)現(xiàn)軟件定義車身 同樣是域控制器，特斯拉的域控制器思路始終是更為領(lǐng)先的。舉例來說，作為傳統(tǒng)汽 車供應(yīng)鏈中最核心的供應(yīng)商之一，博世是最早提出域控制器概念的企業(yè)之一。

但博世的思 路仍然受到傳統(tǒng)的模塊化電子架構(gòu)影響，其在 2016 年提出了按照功能分區(qū)的五域架構(gòu)， 將整車的 ECU 整合為駕駛輔助、安全、車輛運(yùn)動(dòng)、娛樂信息、車身電子 5 個(gè)域，不同域 之間通過域控制器和網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接。在當(dāng)時(shí)看來，這一方案已經(jīng)能夠大大減少 ECU 數(shù)量， 然而用今天的眼光來看，每個(gè)域內(nèi)部仍然需要較為復(fù)雜的線束連接，整車線束復(fù)雜度仍然較高。

與博世形成對(duì)比，特斯拉 model 3 在 2016 年發(fā)布，2017 年量產(chǎn)上市，與博世的報(bào)告 幾乎處于同一時(shí)期。然而，Model 3 的域控制器架構(gòu)核心直接從功能變成了位置，3 個(gè)車 身控制器就集中體現(xiàn)了特斯拉造車的新思路。按照特斯拉的思路，每個(gè)控制器應(yīng)該負(fù)責(zé)控 制其附近的元器件，而非整車中的所有同類元器件，這樣才能最大化減少車身布線復(fù)雜度， 充分發(fā)揮當(dāng)今芯片的通用性和高性能，降低汽車開發(fā)和制造成本。所以特斯拉的三個(gè)車身 域控制器分別分布在前車身、左前門和右前門前，實(shí)現(xiàn)就近控制。

這樣的好處是可以降低 布線的復(fù)雜度，但是也要求三個(gè)車身域要實(shí)現(xiàn)徹底的軟硬件解耦，對(duì)廠商的軟件能力的要 求大大提高。

以下分別介紹三個(gè)車身控制器的情況，車身域分為前車身域、左車身域、右車身域， 其在 Model3 車身上的位置如下圖所示：

前車身域控制器的位置在前艙，這個(gè)位置理論上來說遇到的碰撞概率要更高，因此采 用鋁合金的保護(hù)外殼，而左右車身域控制器由于在乘用艙內(nèi)，遇到外界碰撞的概率較低， 保護(hù)外殼均采用塑料結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

前車身控制器：全車電子電氣配電單元以及核心安全 ECU 連接

前車身控制器位于前艙中，主要負(fù)責(zé)的功能是前車體元件控制以及主要的配電工作。該控制器離蓄電池比較近，方便取電。其主要負(fù)責(zé)三類電子電氣的配電和控制：

1、安全 相關(guān)：ibooster、ESP 車身穩(wěn)定系統(tǒng)、EPS 助力轉(zhuǎn)向、前向毫米波雷達(dá)；

2、熱管理相關(guān)：如冷卻液泵、五通閥、換熱器、冷媒溫度壓力傳感器等；

3、前車身其它功能：車頭燈、 機(jī)油泵、雨刮等。

除此之外，它還給左右車身控制器供電，這一功能十分重要，因?yàn)樽笥?車身控制器隨后還將用這兩個(gè)接口中的能量來驅(qū)動(dòng)各自控制的車身零部件。

將其拆開來看，具體功能實(shí)現(xiàn)方面，需要諸多芯片和電子元件來配合完成。核心的芯 片主要完成控制和配電兩方面的工作。

先說控制部分，主要由一顆意法半導(dǎo)體的 MCU 來執(zhí)行（圖中紅框）。此外，由于涉及 到冷卻液泵、制動(dòng)液液壓閥等各類電機(jī)控制，所以板上搭載有安森美的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 （圖中橙色框 M0、M1、M2），這類芯片通常搭配一定數(shù)量的大功率 MOSFET 即可驅(qū)動(dòng) 電機(jī)。

配電功能方面，一方面需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各部件中電流的大小，另一方面也需要根據(jù)監(jiān)測(cè) 的結(jié)果對(duì)電流通斷和電流大小進(jìn)行控制。電流監(jiān)測(cè)方面，AMS 的雙 ADC 數(shù)據(jù)采集芯片和 電流傳感器配套芯片（黃色框 AMS 中的芯片）可以起到重要作用。而要控制電流的狀態(tài)， 一方面是通過 MOSFET 的開關(guān)，另一方面也可以通過 HSD 芯片（High Side Driver，高 邊開關(guān)），這種芯片可以控制從電源正極流出的電流通斷。

這一塊控制器電路板共使用了 52個(gè)安森美的大功率 MOSFET，9個(gè)功率整流器芯片， 以及 ST 和英飛凌的共計(jì) 21 個(gè) HSD 芯片。在前車身控制器上我們可以看到，特斯拉已經(jīng) 在很大程度上用半導(dǎo)體元件取代了傳統(tǒng)電氣元件。

左車身域控制器：負(fù)責(zé)車身左側(cè)電子電氣調(diào)度

左車身控制器位于駕駛員小腿左前方位置，貼合車體縱向放置，采用塑料殼體封裝， 可以在一定程度上節(jié)約成本。左車身控制器負(fù)責(zé)管理駕駛艙及后部的左側(cè)車身部件，充分 體現(xiàn)了盡可能節(jié)約線束長(zhǎng)度以控制成本的指導(dǎo)思想。

左車身控制器主要負(fù)責(zé)了幾類電子電氣的配電和控制：1、左側(cè)相關(guān)：包括儀表板、 方向盤位置調(diào)節(jié)、照腳燈；2、座椅和車門：，左前座椅、左后座椅、前門、后排車門、座 椅、尾燈等。

左車身域控制的核心芯片主要也分為控制和配電。核心控制功能使用兩顆 ST 的 32 位 MCU 以及一顆 TI 的 32 位單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。左車身的燈具和電機(jī)比較多，針對(duì)燈具類應(yīng) 用，特斯拉選用了一批 HSD 芯片來進(jìn)行控制，主要采用英飛凌的 BTS 系列芯片。針對(duì)電 機(jī)類應(yīng)用，特斯拉則選用了 TI 的電機(jī)控制芯片和安森美的大功率 MOSFET。

右車身域控制器：負(fù)責(zé)車身右側(cè)電子電氣調(diào)度

右車身控制器與左車身基本對(duì)稱，接口的布局大體相同，也有一些不同點(diǎn)。右車身域 負(fù)責(zé)超聲波雷達(dá)以及空調(diào)，同時(shí)右車身承擔(dān)的尾部控制功能更多一些，包括后方的高位剎 車燈和后機(jī)油泵都在此控制。

具體電路實(shí)現(xiàn)方面，由于功能較為相似，電路配置也與左車身較為相似。一個(gè)不同點(diǎn) 在于右車身信號(hào)較多，所以將主控單片機(jī)從左車身的 ST 換成了瑞薩的高端單片機(jī) RH850 系列。此外由于右車身需要較多的空調(diào)控制功能，所以增加了三片英飛凌的半橋驅(qū)動(dòng)器芯片。

特斯拉車身域的思路：徹底地軟件定義汽車，用芯片替代保險(xiǎn)絲和繼電器

車身域是特斯拉相比傳統(tǒng)汽車變化最大的地方，傳統(tǒng)汽車采用了大量 ECU，而特斯拉 通過三個(gè)域?qū)崿F(xiàn)了對(duì)整車的一個(gè)控制。雖然都是往域控制器方向走，但特斯拉沒有采用博 世的功能域做法，而是完全按區(qū)域來進(jìn)行劃分，將硬件盡量標(biāo)準(zhǔn)化，通過軟件來定義汽車 的思路體現(xiàn)得淋漓盡致。除此之外，特斯拉還將一些電氣化的部件盡量芯片化，如車身域 中采用了大量 HSD 芯片替代了繼電器和保險(xiǎn)絲，可靠性提高，而且可以編程，能更好實(shí) 現(xiàn)軟件定義汽車。

特斯拉控制器的未來走向：走向更高集成度，優(yōu)化布置持續(xù)降本

從特斯拉車身控制器能夠體現(xiàn)出的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是器件的持續(xù)集成和持續(xù)降本。早 期版本的 model S 和 model X 并無如此集中的車身控制器架構(gòu)，但如今較新的 model 3 和 model Y 已經(jīng)體現(xiàn)出集成度增加的趨勢(shì)。左下圖中我們可以看到，作為第三代車身域控 制器產(chǎn)品，model Y 的車身控制器已經(jīng)與第一代的 model 3 有所不同，直觀上就是其元器 件密度有所增加。比如圖中的 MOSFET（黑色小方塊），model Y 的間距明顯要比 model 3 更小。因此，在同樣的面積下，控制器就能容納更多元件，融合更多功能。另外，與現(xiàn)有 的 model 3 不同，model Y 控制器的背面也被利用起來，增加了一定數(shù)量的元器件，這使 得控制器的集成度進(jìn)一步提高。集成度提高的結(jié)果就是車身電子電氣架構(gòu)的進(jìn)一步簡(jiǎn)化， 汽車電子成本的進(jìn)一步降低。

另外 2020 款 model Y 的 PCB 板也得到進(jìn)一步節(jié)約。初代 PCB 板由于形狀不規(guī)則， 必然有一部分 PCB 材料被浪費(fèi)，推高了成本。而第三代控制器的 PCB 形狀能夠緊密貼合， 兩個(gè)左右車身控制器可以合并成為一個(gè)矩形，因此 PCB 材料的利用率得到有效提升，也能夠在一定程度上降低成本。

未來車身控制器會(huì)如何發(fā)展，是否會(huì)走向一臺(tái)統(tǒng)一的控制器？至少目前來看，特斯拉 用產(chǎn)品對(duì)此做出了否定的回答。我們可以看到，2021 年交付的 model S plaid，其第四代 車身控制器仍舊使用了分離的兩片左右車身控制器。

而且在第四代車身控制器設(shè)計(jì)中，前車身控制器也分成了兩片，一片負(fù)責(zé)能量管理和 配電，另一片負(fù)責(zé)車身管理、熱管理以及少量配電工作。整體來看，第四代控制器的元件 密度仍舊很高，體現(xiàn)出了集成降本的趨勢(shì)。另外，第四代控制器的元件連接采用 PressFit 技術(shù)取代了傳統(tǒng)焊接，進(jìn)一步提高了良率，也有利于實(shí)現(xiàn)更高的元器件密度。

整體來看，統(tǒng)一的中央計(jì)算機(jī)雖然集成度高，但不可避免地帶來了控制器和受控器件 的距離增加，從而增加線束長(zhǎng)度，提高成本，而且元件集成密度也有一定的限制，我們無 法在有限的空間內(nèi)無限制集成，因此集中化也是有上限和最優(yōu)解的，目前看來特斯拉正逐 漸改善設(shè)計(jì)和工藝來逼近這個(gè)最優(yōu)解。

硬件方面的持續(xù)集成也為軟件的集成和發(fā)展創(chuàng)造了條件。傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中不同功 能獨(dú)立性很高，各功能的 ECU 都來自不同廠商，難以協(xié)同工作。但特斯拉將大量 ECU 集 成后，車身上只需保留負(fù)責(zé)各個(gè)功能的執(zhí)行器，而主要的控制功能都統(tǒng)一在域控制器中， 采用少量的 MCU，更多使用軟件來完成功能控制。比如特斯拉 model 3 的左右車身域控 制器中各有 3 個(gè) MCU，數(shù)量大大減少，不同控制功能采用軟件的形式進(jìn)行交互，能夠有 更大的協(xié)同創(chuàng)新空間。比如特斯拉可以協(xié)同全車空調(diào)出風(fēng)口來調(diào)節(jié)車內(nèi)風(fēng)場(chǎng)，或?qū)Ω瘪{駛 座位上的乘客進(jìn)行體重檢測(cè)，判斷其是否屬于兒童，從而靈活調(diào)整安全氣囊策略，而不是 像傳統(tǒng)車企一樣只能讓兒童坐在后排。而且特斯拉可以從軟件控制當(dāng)中收集數(shù)據(jù)，并持續(xù) 不斷改善控制功能，改善用戶體驗(yàn)。

特斯拉這種軟硬件持續(xù)集成的方案在帶來優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也對(duì)軟件開發(fā)能力提出了更高 要求。只有統(tǒng)攬全局軟硬件方案、熟悉各個(gè)部件特性的整車廠商才有能力開發(fā)如此龐大復(fù) 雜的軟件系統(tǒng)，傳統(tǒng)車企一直以來扮演集成商的角色，ECU 軟件開發(fā)更多依賴供應(yīng)商，其人才隊(duì)伍構(gòu)成和供應(yīng)鏈方面的利益關(guān)系導(dǎo)致其短時(shí)間內(nèi)難以模仿特斯拉的方式，因而特斯 拉的車身控制軟件也成為其獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)力。

2、駕駛域：FSD 芯片和算法構(gòu)成主要壁壘，NPU 芯片效率更優(yōu)

特斯拉的另一個(gè)重要特色就是其智能駕駛，這部分功能是通過其自動(dòng)駕駛域控制器 （AP）來執(zhí)行的。本部分的核心在于特斯拉自主開發(fā)的 FSD 芯片，其余配置則與當(dāng)前其 他自動(dòng)駕駛控制器方案沒有本質(zhì)區(qū)別。

在 model 3 所用的 HW3.0 版本的 AP 中，配備兩顆 FSD 芯片，每顆配置 4 個(gè)三星 2GB 內(nèi)存顆粒，單 FSD總計(jì) 8GB，同時(shí)每顆 FSD配備一片東芝的 32GB閃存以及一顆 Spansion 的 64MB NOR flash 用于啟動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)方面，AP 控制器內(nèi)部包含 Marvell 的以太網(wǎng)交換機(jī)和物理層收發(fā)器，此外還有 TI 的高速 CAN 收發(fā)器。對(duì)于自動(dòng)駕駛來說，定位也十分重要， 因此配備了一個(gè) Ublox 的 GPS 定位模塊。

外圍接口方面，model 3 整車的所有攝像頭都直接連接到 AP 控制器，與這些相機(jī)配 合的還有 TI 的視頻串行器和解串器。此外還有供電接口、以太網(wǎng)接口和 CAN 接口使得 AP 控制器能夠正常運(yùn)作。作為一款車載控制器，特斯拉的自動(dòng)駕駛域控制器還考慮到了緊急 情況，因此配備了緊急呼叫音頻接口，為此搭配了 TI 的音頻放大器和故障 CAN 收發(fā)器。

另外一點(diǎn)值得注意的是，為了保障駕駛安全，AP 控制器必須時(shí)刻穩(wěn)定運(yùn)行，因此特 斯拉在 AP 控制器中加入了相當(dāng)大量的被動(dòng)元件，正面有 8 顆安森美的智能功率模塊，并 搭配大量的電感和電容。背面更為明顯，在幾乎沒有太多控制芯片的情況下將被動(dòng)元件鋪 滿整個(gè)電路板，密度之高遠(yuǎn)超其他控制器，也明顯高于生活中各種常見的智能終端。從這 一點(diǎn)來看，隨著智能汽車的發(fā)展，我國(guó)被動(dòng)元器件企業(yè)也有望獲益。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，特斯拉提出了一整套以視覺為基礎(chǔ)，以 FSD 芯片為核心的解決 方案，其外圍傳感器主要包含 12 個(gè)超聲傳感器（Valeo）、8 個(gè)攝像頭（風(fēng)擋玻璃頂 3 個(gè)前 視，B 柱 2 個(gè)拍攝側(cè)前方，前翼子板 2 個(gè)后視，車尾 1 個(gè)后視攝像頭，以及 1 個(gè) DMS 攝 像頭）、1 個(gè)毫米波雷達(dá)（大陸）。

其最核心的前視三目攝像頭包含中間的主攝像頭以及兩側(cè)的長(zhǎng)焦鏡頭和廣角鏡頭，形 成不同視野范圍的搭配，三個(gè)攝像頭用的是相同的安森美圖像傳感器。

毫米波雷達(dá)放置于車頭處車標(biāo)附近，包含一塊電路板和一塊天線板。該毫米波雷達(dá)內(nèi) 部采用的是一顆 Freescale 控制芯片以及一顆 TI 的穩(wěn)壓電源管理芯片。

而整個(gè) AP 控制器的真正核心其實(shí)就是 FSD 芯片，這也是特斯拉實(shí)現(xiàn)更高 AI 性能和 更低成本的的一個(gè)重點(diǎn)。與當(dāng)前較為主流的英偉達(dá)方案不同，特斯拉 FSD 芯片內(nèi)部占據(jù) 最大面積的并非CPU和GPU，而是NPU。雖然此類設(shè)計(jì)完全是為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行優(yōu)化， 通用性和靈活性相對(duì)不如英偉達(dá)的 GPU 方案，但在當(dāng)前 AI 算法尚未出現(xiàn)根本性變化的情 況下，NPU 的適用性并不會(huì)受到威脅。

NPU 單元能夠?qū)ΤＲ娨曈X算法中的卷積運(yùn)算和矩陣乘法運(yùn)算進(jìn)行有效加速，因此特斯 拉 FSD 芯片能夠使用三星 14nm 工藝，達(dá)到 144TOPS 的 AI 算力，而面積只有約 260 平 方毫米。相比而言，英偉達(dá) Xavier 使用臺(tái)積電 12nm 工藝，使用 350 平方毫米的芯片面 積卻只得到 30TOPS 的 AI 算力。這樣的差距也是特斯拉從 HW2.5 版本的英偉達(dá) Parker SoC 切換到 HW3.0 的自研 FSD 芯片的原因。因此，在算法不發(fā)生根本性變革的情況下， 特斯拉 FSD 能取得成本和性能的雙重優(yōu)勢(shì)，這也構(gòu)成了特斯拉自動(dòng)駕駛方案的競(jìng)爭(zhēng)力。

AI 算法方面，根據(jù)特斯拉官網(wǎng)人工智能與自動(dòng)駕駛頁(yè)面的描述，AutoPilot 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 完整構(gòu)建涉及 48 個(gè)網(wǎng)絡(luò)，每天依據(jù)其上百萬(wàn)輛車產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，需要訓(xùn)練 70000 GPU 小時(shí)。基礎(chǔ)代碼層面，特斯拉具備可以 OTA 的引導(dǎo)程序，還有自定義的 Linux 內(nèi)核 （具有實(shí)時(shí)性補(bǔ)丁），也有大量?jī)?nèi)存高效的低層級(jí)代碼。 、

未來自動(dòng)駕駛域的創(chuàng)新仍然會(huì)集中在芯片端，另外傳感器的創(chuàng)新如激光雷達(dá)、4D 毫 米波雷達(dá)等也能夠很大程度上推動(dòng)智能駕駛。在可見的未來，專用 AI 芯片將能夠成為與英 偉達(dá)競(jìng)爭(zhēng)的重要力量，我國(guó) AI 芯片企業(yè)有望借助智能汽車的東風(fēng)獲得更好發(fā)展。

3、座艙域：特斯拉更多將座艙視為 PC 而非手機(jī)

座艙域是用戶體驗(yàn)的重要組成部分，特斯拉的座艙控制平臺(tái)也在不斷進(jìn)化中。本次拆 解的特斯拉 model 3 2020 款采用的是第二代座艙域控制器（MCU2）。

MCU2 由兩塊電路板構(gòu)成，一塊是主板，另一塊是固定在主板上的一塊小型無線通信 電路板（圖中粉色框所示）。這一塊通信電路板包含了 LTE 模組、以太網(wǎng)控制芯片、天線 接口等，相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車中用于對(duì)外無線通信的 Tbox，此次將其集成在 MCU 中，能夠 節(jié)約空間和成本。我們本次拆解的 2020 款 model 3 采用了 Telit 的 LTE 模組，在 2021 款 以后特斯拉將無線模組供應(yīng)商切換成移遠(yuǎn)通信。

MCU2 的主板采用了雙面 PCB 板，正面主要布局各種網(wǎng)絡(luò)相關(guān)芯片，例如 Intel 和 Marvell 的以太網(wǎng)芯片，Telit 的 LTE 模組，TI 的視頻串行器等。正面的另一個(gè)重要作用是 提供對(duì)外接口，如藍(lán)牙/WiFi/LTE 的天線接口、攝像頭輸入輸出接口、音頻接口、USB 接 口、以太網(wǎng)接口等。

而 MCU2 的背面更為重要，其核心是一顆 Intel Atom A3950 芯片，搭配總計(jì) 4GB 的 Micron 內(nèi)存和同樣是 Micron 提供的 64GB eMMC 存儲(chǔ)芯片。此外還有 LG Innotek 提供的 WiFi/藍(lán)牙模塊等。

在座艙平臺(tái)上，特斯拉基于開源免費(fèi)的 Linux 操作系統(tǒng)開發(fā)了其自有的車機(jī)操作系統(tǒng)， 由于 Linux 操作系統(tǒng)生態(tài)不如 Android 生態(tài)豐富，特斯拉需要自己進(jìn)行一部分主流軟件的 開發(fā)或適配。

座艙域的重要作用就是信息娛樂，MCU2 在這一方面表現(xiàn)尚顯不足。伴隨 A3950 芯 片低價(jià)的是其性能有限，據(jù)車東西測(cè)試稱，在 MCU2 上啟動(dòng)騰訊視頻或 bilibili 的時(shí)間都超 過了 20 秒，且地圖放大縮小經(jīng)常卡頓。卡頓的原因是多方面的，一方面 A3950 本身算力 有限，集成顯卡 HD505 性能也比較弱，處理器測(cè)評(píng)網(wǎng)站 NotebookCheck 對(duì)英特爾 HD 505 的評(píng)價(jià)是，截至 2016 年的游戲，即使是在最低畫質(zhì)設(shè)置下，也很少能流暢運(yùn)行。另一方 面，速度較慢、壽命較短的 eMMC（embedded MultiMedia Card）閃存也會(huì)拖累系統(tǒng)性 能。eMMC 相對(duì)機(jī)械硬盤具備速度和抗震優(yōu)勢(shì)，但擦寫壽命可能只有數(shù)百次，隨著使用次 數(shù)增多，壞塊數(shù)量增加，eMMC 的性能將逐漸惡化，在使用周期較長(zhǎng)的汽車上這一弊端可 能會(huì)得到進(jìn)一步放大，導(dǎo)致讀寫速度慢，使用卡頓，2021 年年初，特斯拉召回初代 MCU eMMC 可以佐證這一點(diǎn)。綜合來看，特斯拉 MCU2 相比同時(shí)期采用高通 820A 的車機(jī)，屬于偏弱的水平。

但特斯拉作為一家重視車輛智能水平的企業(yè)，并不會(huì)坐視落后的局面一直保持下去。2021 年發(fā)布的所有新款車型都換裝 AMD CPU（zen+架構(gòu)）和獨(dú)立顯卡（RDNA2 架構(gòu)）， GPU 算力提升超過 50 倍，存儲(chǔ)也從 eMMC 換成了 SSD，讀寫性能和壽命都得到大幅改 善。整體來看，相比 MCU2，MCU3 性能獲得明顯提升，提升幅度比第一代到第二代的跨度更大。

最新一代的特斯拉 MCU 配置已經(jīng)與當(dāng)前最新一代的主流游戲主機(jī)較為接近，尤其是 GPU 算力方面不輸索尼 PS5 和微軟 Xbox Series X。

提升的配置也讓使用體驗(yàn)得到大幅提升。根據(jù)車東西的測(cè)試，MCU3 加載 bilibili 的時(shí) 間縮短到 9 秒，瀏覽器啟動(dòng)時(shí)間為 4 秒，地圖也能夠流暢操作，雖然相比手機(jī)加載速度仍 然不夠，但已經(jīng)有明顯改善。另外 MCU3 的龐大算力讓其能夠運(yùn)行大型游戲，比如 2021 年 6 月新款特斯拉 model S 交付儀式上，特斯拉工作人員就現(xiàn)場(chǎng)展示了用手柄和車機(jī)玩賽博朋克 2077。而且特斯拉官網(wǎng)上，汽車內(nèi)部渲染圖中，車機(jī)屏幕上顯示的是巫師 3。這兩 個(gè)案例已經(jīng)說明，MCU3 能夠充分支持 3A 游戲，使用體驗(yàn)一定程度上已經(jīng)可以與 PC 或游戲主機(jī)相比較。

從特斯拉車機(jī)與游戲的不斷靠攏我們可以看到未來座艙域的發(fā)展第一個(gè)方向，即繼續(xù) 推進(jìn)大算力與強(qiáng)生態(tài)。目前除特斯拉采用 x86 座艙芯片外，其他車企采用 ARM 體系較多， 但同樣呈現(xiàn)出算力快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這一點(diǎn)從主流的高通 820A 到 8155，乃至下一代的 8295 都能夠得到明顯體現(xiàn)。高通下一代座艙芯片 8295 性能基本與筆記本電腦所用的 8cx 相同。可以看到無論是特斯拉用的 AMD 芯片還是其他車企用的高通芯片，目前趨勢(shì)都是 從嵌入式的算力水平向 PC 的算力水平靠攏，未來也有可能進(jìn)一步超越 PC 算力。

而且高算力讓座艙控制器能夠利用現(xiàn)有的軟件生態(tài)。特斯拉選用 x86，基于 Linux 開 發(fā)操作系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的PC游戲平臺(tái)，其他廠商更多利用現(xiàn)有的ARMAndroid移動(dòng)生態(tài)。這一方向發(fā)展到一定階段后，可能會(huì)給車企帶來商業(yè)模式的改變，汽車將成為流量入口， 車企可以憑借車載的應(yīng)用商店等渠道獲得大量軟件收入，并且大幅提高毛利率。

座艙域控制器的第二個(gè)發(fā)展方向則是可能與自動(dòng)駕駛控制器的融合。首先，當(dāng)前座艙 控制器的算力普遍出現(xiàn)了過剩，剩余的算力完全可以用于滿足一些駕駛類的應(yīng)用，例如自 動(dòng)泊車輔助等。其次，一些自動(dòng)駕駛功能尤其是泊車相關(guān)功能需要較多人機(jī)交互，這正是 座艙控制器的強(qiáng)項(xiàng)。而且，座艙控制器與自動(dòng)駕駛控制器的融合還能夠帶來一定的資源復(fù) 用和成本節(jié)約，停車期間可以將主要算力用于進(jìn)行游戲娛樂，行駛期間則將算力用于保障自動(dòng)駕駛功能，而且這種資源節(jié)約能夠讓汽車少一個(gè)域控制器，按照 MCU3 的價(jià)格，或許 能夠?yàn)槊颗_(tái)車節(jié)約上百美元的成本。目前已經(jīng)出現(xiàn)了相當(dāng)多二者融合的跡象，比如博世、 電裝等主流供應(yīng)商紛紛在座艙域控制器中集成 ADAS 功能，未來這一趨勢(shì)有望普及。

4、電控域：IGBT 宏圖大展，SiC 鋒芒初露

IGBT：汽車電力系統(tǒng)中的“CPU”，廣泛受益于電氣化浪潮

IGBT 相當(dāng)于電力電子領(lǐng)域的“CPU”，屬于功率器件門檻最高的賽道之一。功率半導(dǎo) 體又稱為電力電子器件，是電力電子裝置實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換、電路控制的核心器件，按集成度 可分為功率 IC、功率模塊和功率分立器件三大類，其中功率器件又包括二極管、晶閘管、 MOSFET 和 IGBT 等。

應(yīng)用場(chǎng)景的增量擴(kuò)張使得汽車領(lǐng)域成為市場(chǎng)規(guī)模最大，增長(zhǎng)速度最快的 IGBT 應(yīng)用領(lǐng) 域。根據(jù)集邦咨詢數(shù)據(jù)，新能源汽車（含充電樁）是 IGBT 最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，其占比達(dá) 31%。IGBT 在汽車中主要用于三個(gè)領(lǐng)域，分別是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主逆變器、充電相關(guān)的車載 充電器（OBC）與直流電壓轉(zhuǎn)換器（DC/DC）、完成輔助應(yīng)用的模塊。

1）主逆變器：主逆變器是電動(dòng)車上最大的 IGBT 應(yīng)用場(chǎng)景，其功能是將電池輸出的大 功率直流電流轉(zhuǎn)換成交流電流，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行。除 IGBT 外，SiC MOSFET 也能完 成主逆變器中的轉(zhuǎn)換需求。

2）車載充電器（OBC）與直流電壓轉(zhuǎn)換器（DC/DC）：車載充電器搭配外界的充電 樁，共同完成車輛電池的充電工作，因此 OBC 內(nèi)的功率器件需要完成交直流轉(zhuǎn)換和高低 壓變換工作。DC/DC 轉(zhuǎn)換器則是將電池輸出的高壓電（400500V）轉(zhuǎn)換成多媒體、空調(diào)、 車燈能夠使用的低壓電（1248V），常用到的功率半導(dǎo)體為 IGBT 與 MOSFET。

3）輔助模塊：汽車配備大量的輔助模塊（如：車載空調(diào)、天窗驅(qū)動(dòng)、車窗升降、油 泵等），其同樣需要功率半導(dǎo)體完成小功率的直流/交流逆變。這些模塊工作電壓不高，單價(jià)也相對(duì)較低，主要用到的功率半導(dǎo)體為 IGBT 與 IPM。

以逆變器為例，Model S 的動(dòng)力總成有兩種，分別為 Large Drive Unit（LDU）和 Small Drive Unit（SDU），前者裝配在“單電機(jī)后驅(qū)版本”中的后驅(qū)、“雙電機(jī)高性能四驅(qū)版本” 中的后驅(qū)，后者裝配在“雙電機(jī)四驅(qū)版本”中的前后驅(qū)、“雙電機(jī)高性能四驅(qū)版本”中的前驅(qū)。

LDU 尺寸較大，輸出功率也較大，內(nèi)部的逆變器包含 84 個(gè) IGBT。LDU 的逆變器呈 現(xiàn)三棱鏡構(gòu)造，每個(gè)半橋位于三棱鏡的每個(gè)面上，每個(gè)半橋的 PCB 驅(qū)動(dòng)板（三角形）位 于三棱鏡的頂部，電池流出的高壓直流電由頂部輸入，逆變后的高壓交流電由底部輸出。

Model S（單電機(jī)版本）全車共有 96 個(gè) IGBT，其中有 84 個(gè) IGBT 位于逆變器中，為 其三相感應(yīng)電機(jī)供電，84 個(gè) IGBT 的型號(hào)為英飛凌的 IKW75N60T。若以每個(gè) IGBT 5 美 元計(jì)算，Model S 逆變器所使用的 IGBT 價(jià)格約為 420 美元。

而 SDU 的形態(tài)更小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更為緊湊，內(nèi)部逆變器含 36 個(gè) IGBT。根據(jù) 01芯聞拆解，SDU 中的 IGBT 為單管 IGBT，型號(hào)為英飛凌的 AUIRGPS4067D1，總用量為 36 片。IGBT 單管的布局也有較大變化，IGBT 單管背靠背固定在散熱器中，組成類似三明治的結(jié)構(gòu)，充分利用內(nèi)部空間。同時(shí)，SDU 內(nèi)部 IGBT 的管腳也無需折彎，降低失效概率。相比 LDU，SDU 的出現(xiàn)體現(xiàn)出特斯拉對(duì) IGBT 更高的關(guān)注度與要求，其機(jī)械、電學(xué)、成 本、空間等指標(biāo)均有明顯提升。

SiC：Model 3 開創(chuàng)應(yīng)用先河，與 IGBT 各有千秋

與 IGBT 類似，SiC 同樣具有高電壓額定值、高電流額定值以及低導(dǎo)通和開關(guān)損耗等 特點(diǎn)，因此非常適合大功率應(yīng)用。SiC 的工作頻率可達(dá) 100kHz 以上，耐壓可達(dá) 20kV，這 些性能都優(yōu)于傳統(tǒng)的硅器件。其于上世紀(jì) 70 年代開始研發(fā)，2010 年 SiC MOSFET 開始 商用，但目前并未大規(guī)模推廣。

Model 3 為第一款采用全 SiC 功率模塊電機(jī)控制器的純電動(dòng)汽車，開創(chuàng) SiC 應(yīng)用的先 河。基于 IGBT 的諸多優(yōu)勢(shì)，在 Model 3 問世之前，世面上的新能源車均采用 IGBT 方案。而 Model 3 利用 SiC 模塊替換 IGBT 模塊，這一里程碑式的創(chuàng)新大大加速了 SiC 等寬禁帶 半導(dǎo)體在汽車領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用。根據(jù) SystemPlus consulting 拆解報(bào)告，Model 3 的主逆 變器上共有 24 個(gè) SiC 模塊，每個(gè)模塊包含 2 顆 SiC 裸晶（Die），共 48 顆 SiC MOSFET。

Model 3 所用的 SiC 型號(hào)為意法半導(dǎo)體的 ST GK026。在相同功率等級(jí)下，這款 SiC 模塊采用激光焊接將 SiC MOSFET、輸入母排和輸出三相銅進(jìn)行連接，封裝尺寸也明顯小 于硅模塊，并且開關(guān)損耗降低 75%。采用 SiC 模塊替代 IGBT 模塊，其系統(tǒng)效率可以提高 5%左右，芯片數(shù)量及總面積也均有所減少。如果仍采用 Model X 的 IGBT，則需要 5460 顆 IGBT。

24 個(gè)模組每個(gè)半橋并聯(lián)四個(gè)，利用水冷進(jìn)行散熱。24 個(gè)模塊排列緊密，每相 8 個(gè)， 單個(gè)開關(guān)并聯(lián) 4 個(gè)。模組下方緊貼水冷散熱器，并利用其進(jìn)行散熱。可以看到，模塊所在 位置的背面有多根棒狀排列的散熱器（擾流柱散熱器），利用冷卻水進(jìn)行水冷。水通道由 稍大的蓋板覆蓋和密封。

Model 3 形成“示范效應(yīng)”后，多家車廠陸續(xù)跟進(jìn) SiC 方案。在 Model 3 成功量產(chǎn)并 使用后，其他廠商開始逐漸認(rèn)識(shí)到 SiC 在性能上的優(yōu)越性，并積極跟進(jìn)相關(guān)方案的落地。2019 年 9 月，科銳與德爾福科技宣布開展有關(guān)車用 SiC 器件的合作，科銳于 2020 年 12 月成為大眾 FAST 項(xiàng)目 SiC 獨(dú)家合作伙伴；2020 年，比亞迪“漢”EV 車型下線，該車搭 載了比亞迪自主研發(fā)的的 SiC MOSFET 模塊，加速性能與續(xù)航顯著提升；2021 年，比亞 迪在其“唐”EV 車型中加入 SiC 電控系統(tǒng)；2021 年 4 月，蔚來推出的轎車 ET7 搭載具 備 SiC 功率模塊的第二代高效電驅(qū)平臺(tái)；小鵬、理想、捷豹、路虎也在逐漸布局 SiC。

相比 IGBT，SiC 能夠帶動(dòng)多個(gè)性能全面提升，優(yōu)勢(shì)顯著。由于 SiIGBT 和 SiFRD 組成的 IGBT 模塊在追求低損耗的道路上走到極致，意法半導(dǎo)體、英飛凌等功率器件廠商 紛紛開始研發(fā) SiC 技術(shù)。與 Si 基材料相比，SiC 器件的優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在：1）SiC 帶隙寬， 工作結(jié)溫在 200℃以上，耐壓可達(dá) 20kV；2）SiC 器件體積可以減少至 IGBT 的 1/3~1/5， 重量減少至 40%~60%；3）功耗降低 60%~80%，效率提升 1%~3%，續(xù)航提升約 10%。在多項(xiàng)工況測(cè)試下，SiC MOSFET 相比 SiIGBT 在功耗和效率上優(yōu)勢(shì)顯著。

但 SiC 的高成本制約普及節(jié)奏，未來 SiC 與 SiIGBT 可能同步發(fā)展，相互補(bǔ)充。與 IGBT 相比，SiC 材料同樣存在亟待提升之處。1）目前 SiC 成品率低、成本高，是 IGBT 的 4~8 倍；2）SiC 和 SiO2 界面缺陷多，柵氧可靠性存在問題。受限于高成本，SiC 器件 普及仍需時(shí)日，疊加部分應(yīng)用場(chǎng)景更加看重穩(wěn)定性，我們認(rèn)為 SiC 在逐步滲透的過程中將 與 SiIGBT 一同成長(zhǎng)，未來兩者均有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景與增長(zhǎng)空間。

由于應(yīng)用落地較慢，目前整個(gè) SiC 市場(chǎng)仍處于發(fā)展階段，國(guó)外廠商占據(jù)主要份額。根 據(jù) Cree（現(xiàn)公司名為 Wolfspeed）數(shù)據(jù)，2018 年全球 SiC 器件銷售額為 4.2 億美元，預(yù) 計(jì) 2024 年銷售額將達(dá) 50 億美元。SiC 產(chǎn)業(yè)分鏈可分為襯底、外延、模組&器件、應(yīng)用四 大環(huán)節(jié)，意法半導(dǎo)體、英飛凌、Cree、Rohm 以及安森美等國(guó)外龍頭主要以 IDM 模式經(jīng)營(yíng)， 覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)，五家龍頭占據(jù)的市場(chǎng)份額分別為 40%、22%、14%、10%、7%。國(guó)內(nèi)三安光電、中車時(shí)代電氣、揚(yáng)杰科技、華潤(rùn)微等廠商以 IDM 模式經(jīng)營(yíng)，而天岳先進(jìn)、 露笑科技、華天科技等廠商則專注于某一細(xì)分環(huán)節(jié)。

5、動(dòng)力域：主從架構(gòu) BMS 為軀干，精細(xì)電池管理為核心

Model 3 作為電動(dòng)車，電能和電池的管理十分重要，而負(fù)責(zé)管理電池組的 BMS 是一 個(gè)高難度產(chǎn)品。BMS 最大的難點(diǎn)之一在于，鋰電池安全高效運(yùn)行的條件是十分苛刻的。當(dāng)今的鋰電池，無論正負(fù)極還是電解液都十分脆弱。正負(fù)極均為多孔材料，充放電時(shí)鋰離子就在正極和負(fù)極的孔隙中移動(dòng)，導(dǎo)致正負(fù)極材料膨脹或收縮，當(dāng)鋰電池電壓過高或過低， 就意味著鋰離子過度集中在正負(fù)極其中之一，導(dǎo)致這一邊的電極過度膨脹而破碎，還容易 產(chǎn)生鋰枝晶刺破電池結(jié)構(gòu)，而另一邊的電極由于缺乏鋰離子支撐，會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)坍塌，如此 正負(fù)極都會(huì)受到永久性損害。電解液和三元正極材料都對(duì)溫度比較敏感，溫度過高則容易 發(fā)生分解和反應(yīng)，乃至燃燒、爆炸。因此，使用鋰電池的前提就是確保其能工作在合適的 溫度和電壓窗口下。如果以電壓為橫軸，溫度為縱軸繪制一張圖，這就意味著鋰電池必須 運(yùn)行在圖中一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)。

BMS 的第二大難點(diǎn)在于，不同的鋰電池之間必然存在不一致性。這種不一致性就導(dǎo) 致同一時(shí)間，在同一電池組內(nèi)，不同的電池仍然工作在不同的溫度、電壓、電流下。如果繼續(xù)用一張圖來描述，就代表著不同電池處在圖上的不同位置。而要保證電池組的安全高 效運(yùn)行，就意味著諸多電池所在的點(diǎn)位必須同時(shí)處于狹小的安全窗口內(nèi)，這就導(dǎo)致電池?cái)?shù) 量越多，管理就越困難。

為了解決鋰電池運(yùn)行的這一難題，就必須有可靠的 BMS 系統(tǒng)來對(duì)電池組進(jìn)行監(jiān)控和管理，讓不同電池的充放電速度和溫度趨于均衡。

在諸多廠家的 BMS 中，特斯拉的 BMS 系統(tǒng)是復(fù)雜度和技術(shù)難度最高的之一，這主要是由于特斯拉獨(dú)特的大量小圓柱電池成組設(shè)計(jì)。

為什么特斯拉選用難以控制的小圓柱電池？早在特斯拉成立的早期，日本廠商在 18650 小圓柱電池上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，一年出貨量達(dá)到幾十億節(jié)，因而這類電池一致性較好，有利于電池管理。因此特斯拉在 model S 上選用了小圓柱電池。出于技術(shù)積累等 方面的原因，特斯拉在 model 3 上使用了僅比 18650 略大的 2170 電池，并且至今還在使 用圓柱形電池。

由于特斯拉一直采用數(shù)量龐大的小圓柱電池來構(gòu)造電池組，導(dǎo)致其 BMS 系統(tǒng)的復(fù)雜 度較高。在 model S 時(shí)代，特斯拉全車使用了 7104 節(jié)電池，BMS 對(duì)其進(jìn)行控制是需要一 定軟件水平的。根據(jù)汽車電子工程師葉磊的表述，在 model S 當(dāng)中，采用每 74 節(jié)電池并 聯(lián)檢測(cè)一次電壓，每 444 節(jié)電池設(shè)置 2 個(gè)溫度探測(cè)點(diǎn)。從汽車電子工程師朱玉龍發(fā)布的 model S 診斷界面圖也可以看出，整個(gè)電池組共有 166=96 個(gè)電壓采樣點(diǎn)，以及 32 個(gè)溫 度采樣點(diǎn)。可以看到采樣的數(shù)據(jù)是很多的，需要管理的電池?cái)?shù)量也為其增加了難度，最終 BMS 將依據(jù)這些數(shù)據(jù)設(shè)置合理的控制策略。高復(fù)雜度的電池組也讓特斯拉在 BMS 領(lǐng)域積 累了相當(dāng)強(qiáng)的實(shí)力。與之相對(duì)，其他廠商的 BMS 復(fù)雜度就遠(yuǎn)不如特斯拉高，例如大眾 MEB 平臺(tái)的首款電動(dòng)車 ID.3 采用最多 12 個(gè)電池組模塊，其電池管理算法相對(duì)會(huì)比較簡(jiǎn)單。

未來特斯拉的 BMS 是否會(huì)維持這樣的復(fù)雜度？從目前趨勢(shì)來看，隨著采用的電池越 來越大，BMS 需要管理的電池?cái)?shù)量是越來越少的，BMS 的難度也有所降低。比如從 model S 到 model 3，由于改用 2170 電池，電芯數(shù)量出現(xiàn)了較明顯的下降，長(zhǎng)續(xù)航版電芯數(shù)量縮 減到 4416 顆，中續(xù)航版 3648 顆，標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版 2976 顆。本次拆解的標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版配置 96 個(gè)電壓采樣點(diǎn)，數(shù)量與 model S 相同，平均每 31 節(jié)電池并聯(lián)測(cè)量一個(gè)電壓值。整車 4 個(gè)電池組，每個(gè)都由 24 串 31 并的電池組組成，對(duì)電流均衡等方面提出了較高的要求。未來， 隨著 4680 大圓柱電池的應(yīng)用，單車電芯數(shù)量將進(jìn)一步減少，有利于 BMS 更精確地進(jìn)行 控制，或許能夠進(jìn)一步強(qiáng)化特斯拉的 BMS 表現(xiàn)。

盡管面臨著最高的 BMS 技術(shù)難度，但特斯拉仍舊在這一領(lǐng)域做到優(yōu)秀水準(zhǔn)，而且還 有超越其他公司的獨(dú)到之處。比如特斯拉在電池管理的思路方面顯得更加大膽，熱管理方 面是一個(gè)典型體現(xiàn)。特斯拉會(huì)在充電期間啟動(dòng)熱管理系統(tǒng)將電池加熱到 55 度的理論最佳 溫度，并在此溫度下進(jìn)行持續(xù)充電，相比而言，其他廠商往往更在意電池是否會(huì)過熱，不 會(huì)采用此類策略，這更加顯現(xiàn)出特斯拉在 BMS 方面的實(shí)力。

特斯拉在充電或電能利用方面的用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)是其 BMS 系統(tǒng)的另一個(gè)獨(dú)到之處。比 如特斯拉會(huì)用車身電池來使其他重要控制器實(shí)現(xiàn)“永不下電”，提高啟動(dòng)速度，改善用戶 體驗(yàn)。充電時(shí)，特斯拉采取的策略也更加靈活，會(huì)在充電剛開始時(shí)將電流提高到極大的程 度，迅速提升電池電量，隨后再逐漸減小充電電流到一個(gè)可以長(zhǎng)期持續(xù)的水平，比如 model Y 可以在 40 秒內(nèi)達(dá)到 600A 的超大電流充電（如圖中黃綠色線所示）。相比而言，一般的 車企甚至消費(fèi)電子廠商通常會(huì)用一個(gè)可以長(zhǎng)期持續(xù)的電流進(jìn)行恒流充電。考慮到車主有時(shí) 需要在幾分鐘內(nèi)迅速補(bǔ)充電池電量，特斯拉的這種策略無疑是更有優(yōu)勢(shì)的，這也體現(xiàn)出特 斯拉比傳統(tǒng)車企思路更靈活，更能產(chǎn)生創(chuàng)新。

而具體如何實(shí)現(xiàn)這樣優(yōu)秀的 BMS 功能？前文所說的種種 BMS 管理策略依賴于軟件， 軟件的基礎(chǔ)在于特斯拉的 BMS硬件設(shè)計(jì)。特斯拉 model 3 的硬件設(shè)計(jì)包括了核心主控板、 采樣板、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS，由 OBC 和 DCDC 兩部分組成）以及位于充電口的充電控 制單元。BMS 部分所有電路均覆蓋有透明三防漆以保護(hù)電路，導(dǎo)致電路元件外觀光滑且反光。

主控板負(fù)責(zé)管理所有 BMS 相關(guān)芯片，共設(shè)置 7 組對(duì)外接口，包含了對(duì)充電控制器（CP）、 能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）的控制信號(hào)，以及到采樣板（BMB）的信號(hào)，另外還包含專門的電 流電壓采集信號(hào)。電路板上包含高壓隔離電源、采樣電路等電路模塊。元器件方面，有 Freescale 和 TI 的單片機(jī)，以及運(yùn)放、參考電壓源、隔離器、數(shù)據(jù)采樣芯片等。

在 BMS 的控制下，具體對(duì)電池組進(jìn)行監(jiān)測(cè)的是 BMB 電路板，對(duì)于特斯拉 model 3而言，共有 4 個(gè)電池組，每一組配備一個(gè) BMB 電路板，并且 4 個(gè)電路板的電路布局各不 相同，彼此之間可以很容易地利用電路板上的編號(hào)進(jìn)行區(qū)別，并且按照順序用菊花鏈連接 在一起，在 1 號(hào)板和 4 號(hào)板引出菊花鏈連接到主控板的 P5 和 P6 接口。我們本次拆解的 model 3 單電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版電池組較短，沿著每個(gè)電池組都布置了一條 FPC（柔性電路板）， 并且在其沿線設(shè)置了對(duì)電池進(jìn)行采樣的采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)都用藍(lán)色聚氨酯進(jìn)行覆蓋保護(hù)， 最后在 FPC 上方覆蓋淡黃色膠帶進(jìn)行保護(hù)。需要注意的是，標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版盡管每個(gè)電池組 仍有兩條淡黃色膠帶，但只有其中一條下面有 FPC，另一條僅起到對(duì)下方電池觸點(diǎn)的保護(hù) 作用。而對(duì)于長(zhǎng)續(xù)航版本，由于電池較多，每個(gè)電池組都需要分成兩條 FPC 進(jìn)行采樣。

具體到 BMB 電路方面，標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版和長(zhǎng)續(xù)航版也有所不同，我們以元器件較多的 4 號(hào)采樣板為例進(jìn)行說明。首先，在采樣點(diǎn)數(shù)量方面就有所不同，標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版共設(shè)置 24 個(gè) 采樣點(diǎn)，因此 FPC 上有 24 個(gè)觸點(diǎn)與 BMB 進(jìn)行對(duì)應(yīng)。長(zhǎng)續(xù)航版的電池組頂格設(shè)置，4 個(gè) 電池組當(dāng)中，中間兩組較長(zhǎng)，左右各設(shè)置 25 個(gè)采樣點(diǎn)，共 50 個(gè)，兩邊的電池組略短一些， 共設(shè)置 47 個(gè)采樣點(diǎn)，一側(cè) 24 個(gè)，另一側(cè) 23 個(gè)，因此長(zhǎng)續(xù)航版的 BMB 需要在兩側(cè)都設(shè) 置觸點(diǎn)。

其次，電路布置和元器件數(shù)量也有較大不同。經(jīng)過觸點(diǎn)傳來的信號(hào)需要由 AFE（模擬 前端）芯片進(jìn)行處理，這是整個(gè) BMB 電路的核心。標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版每個(gè) BMB 有兩顆定制的 AFE 芯片，其配置有些類似 Linear Technology（ADI）的 LTC6813 芯片但不完全相同， 同時(shí)配置了 3 顆 XFMRS 的 BMS LAN 芯片用于與其他電路板的信號(hào)傳輸。長(zhǎng)續(xù)航版 BMB 由于兩側(cè)均有觸點(diǎn)，信號(hào)數(shù)量較多，因此為每個(gè) AFE 另外配置了兩顆簡(jiǎn)化版的 AFE 芯片 （圖中橙色長(zhǎng)方形），用來輔助信號(hào)處理。同時(shí) BMS LAN 芯片的數(shù)量也增加了 1 顆。

BMS 體系的另一個(gè)重要組成部分是充電控制，特斯拉為此開發(fā)了充電控制器，位于左 后翼子板充電口附近。該控制器有三個(gè)對(duì)外接口，負(fù)責(zé)控制充電口蓋、充電槍連接狀態(tài)與 鎖定、充電信號(hào)燈、快慢充控制及過熱檢測(cè)等。電路方面則包括了 Freescale 的 MCU 和 ST 的 HSD 芯片等。

BMS 還有一個(gè)重要功能就是電能轉(zhuǎn)換，包括將高壓直流電轉(zhuǎn)化成低壓直流電來供給車 內(nèi)設(shè)備，或者將高壓交流電轉(zhuǎn)化為高壓直流電用于充電等，這一部分是通過能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng) （PCS，也稱高壓配電盒）完成的。PCS 包括兩個(gè)主要部分，分別是將交流電轉(zhuǎn)化成直流 電的 OBC（車載充電器，On Board Charger）和進(jìn)行直流電壓變換的 DCDC。這部分電 路中主要是各種大電容和大電感，也包含了整車中十分罕見的保險(xiǎn)絲。

從元器件層面來看BMS系統(tǒng)，最核心的主要就是AFE芯片和各類功率器件/被動(dòng)元件。其中 AFE 芯片領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)最主流的是三家美國(guó)公司產(chǎn)品，Linear Technology（被 ADI 收 購(gòu)）、Maxim（被 ADI 收購(gòu)）、TI，所以其實(shí)還是歸結(jié)于全球最大的兩家模擬芯片公司。此 外 NXP/Freescale、Intersil 等大型廠商也有一定份額。隨著國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國(guó)產(chǎn) AFE 芯 片通道數(shù)和產(chǎn)品穩(wěn)定性逐漸提高，也有望獲得發(fā)展空間。功率器件方面，我國(guó)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有 一定市場(chǎng)地位，在汽車領(lǐng)域仍可以進(jìn)一步突破。

從電路和系統(tǒng)層面來看，依據(jù)汽車電子工程師朱玉龍的說法，BMS 真正的核心價(jià)值， 其實(shí)是在電池的測(cè)試，評(píng)價(jià)，建模和后續(xù)的算法。整個(gè) EE 的軟硬件架構(gòu)，已經(jīng)基本是紅 海，未來產(chǎn)業(yè)不需要大量的 BMS 公司，長(zhǎng)久來看還是電池廠商和車廠能夠在 BMS 領(lǐng)域獲 得較高的地位。隨著汽車產(chǎn)業(yè)崛起，未來我國(guó)電動(dòng)汽車廠商在 BMS 領(lǐng)域也有望獲得更深厚的積累。

二、線束和連接器：高壓線束和連接器是最大增量，集中式 E/E 架構(gòu)減少線束用量

1、線束：架構(gòu)革新縮短線束長(zhǎng)度，輕量化為車廠降本提效關(guān)鍵

車結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，功能日益多樣，導(dǎo)致線束長(zhǎng)度與復(fù)雜度提升。線束是汽車電路的網(wǎng) 絡(luò)主體，其連接車上的各個(gè)組件，負(fù)責(zé)相關(guān)電力與電信號(hào)的傳輸，被譽(yù)為“汽車神經(jīng)”。汽車智能化與電氣化程度的提升，依賴于汽車傳感器、ECU（電子控制單元）數(shù)量的增加， 90 年代一輛車的 ECU 數(shù)量大約為十幾個(gè)，而目前單車 ECU 數(shù)量已增至上百個(gè)。控制單 元的數(shù)量的增加使得網(wǎng)線結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，大大增加了車輛中的線束長(zhǎng)度。

降低線束復(fù)雜程度，依賴電子電氣架構(gòu)的革新。根據(jù)博世的電子電氣架構(gòu)戰(zhàn)略圖，汽 車的電子電氣架構(gòu)主要分為三大類：分布式電子電氣架構(gòu)、域集中式電子電氣架構(gòu)與車輛 集中式電子電氣架構(gòu)。傳統(tǒng)汽車主要采用分布式架構(gòu)，該架構(gòu)由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的 ECU 組 成，各個(gè) ECU 與功能一一對(duì)應(yīng)。而線束則負(fù)責(zé)將不同的 ECU 進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)信息的交 互。因此在傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)下，ECU 模塊數(shù)量的增多與分散化的布局，不可避免地會(huì)導(dǎo) 致線束長(zhǎng)度的增加，提高制造成本。目前傳統(tǒng)分布式架構(gòu)汽車的線束長(zhǎng)度大約為 5km。

特斯拉早期的 Model S 與 Model X 對(duì)架構(gòu)進(jìn)行改革，根據(jù)功能劃分域控制器，整體 架構(gòu)介于分布式和域集中式之間。Model S 與 Model X 車內(nèi)僅由駕駛域、動(dòng)力域、底盤域、座艙域、車身域等域控制器構(gòu)成，因此極大減少 ECU 的數(shù)量并同步縮短了 CAN 總線的長(zhǎng) 度，Model S 線束長(zhǎng)度約為 3km。

而 Model 3 對(duì)“域”進(jìn)行重新劃分，在 Model S 與 Model X 的基礎(chǔ)上進(jìn)行跨域融合。各個(gè) ECU 不再按功能進(jìn)行劃分，而是以物理位置直接分為 CCM（中央處理模塊）、BCM LH （左車身控制模塊，LBCM）、FBCM（前車身控制模塊）、BCM RH（右車身控制模塊， RBCM）四大部分。CCM 負(fù)責(zé)原本駕駛域與座艙域的功能需求，包括自動(dòng)駕駛模塊、信 息娛樂模塊、車內(nèi)外通信連接等；BCM LH 負(fù)責(zé)左側(cè)車身轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、穩(wěn)定控制等；FBCM 負(fù)責(zé)電源分配、邏輯控制等；BCM RH 負(fù)責(zé)動(dòng)力系統(tǒng)、熱管理等。利用少量的高性能計(jì)算 單元替代分散的 ECU，把需要實(shí)現(xiàn)的功能通過軟件遷移到幾大模塊中，從而進(jìn)一步提升集 成度，因此，Model 3 的線束長(zhǎng)度進(jìn)一步縮短到 1.5km。

縮短線束長(zhǎng)度是提升產(chǎn)品續(xù)航與制造效率的共同需求。傳統(tǒng)汽車線束的重量約占整車 的 5%，長(zhǎng)度的縮短能夠?yàn)槠囋O(shè)計(jì)讓出更多的物理空間，并能減輕汽車總重從而減少油 耗提升續(xù)航。同時(shí)，線束種類多樣、布局復(fù)雜且質(zhì)地較軟，因此線束的生產(chǎn)與安裝都主要 依賴于人工。根據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)，95%的線束需要人工生產(chǎn)，線束低自動(dòng)化的生產(chǎn)模式限 制了車廠進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能。針對(duì)這一問題，Model 3 通過革新架構(gòu)縮短線束長(zhǎng)度，減少其 對(duì)產(chǎn)能提升的阻滯。

除了架構(gòu)調(diào)整縮短線束長(zhǎng)度，拆解發(fā)現(xiàn)，Model 3 在高壓線束中采用鋁導(dǎo)線代替?zhèn)鹘y(tǒng) 的銅導(dǎo)線，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕量化。鋁與銅的密度分別為 2.7kg/m3、8.9 kg/m3，且鋁料的成本 較銅便宜一半以上。即使考慮鋁在導(dǎo)電性能上的劣勢(shì)，增大線徑的鋁導(dǎo)線（增大約 1.6 倍） 依舊可以進(jìn)一步減少車身重量（約 21%），降低制造成本。

但使用鋁導(dǎo)線代替銅導(dǎo)線也會(huì)面臨諸多問題，使得此前車廠不敢輕易嘗試高壓鋁導(dǎo)線。首先，鋁的導(dǎo)電率明顯低于銅如若要達(dá)到相同的導(dǎo)電性能，需要進(jìn)一步加大導(dǎo)線線徑；鋁 的抗拉強(qiáng)度更低，影響機(jī)械性能；鋁和銅在膨脹系數(shù)的差異，也會(huì)使得鋁導(dǎo)線與銅端子在 結(jié)合界面產(chǎn)生空隙，導(dǎo)致阻抗的增加；鋁極易氧化，且絕緣的氧化鋁可能影響接觸性能。雖然鋁導(dǎo)線在汽車領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，但基本都在低壓領(lǐng)域，Model 3 在高壓導(dǎo)線領(lǐng)域使用 鋁導(dǎo)線，是其利用自身技術(shù)稟賦實(shí)現(xiàn)成本管理與技術(shù)提升的重要表現(xiàn)。

從行業(yè)看，線束行業(yè)的單車價(jià)值量相對(duì)穩(wěn)定，單價(jià)主要受車型的不同、項(xiàng)目定價(jià)的差 異及結(jié)構(gòu)影響。在新車型和改款車型上市的初期，由于車輛的售價(jià)較高，相應(yīng)的零部件定 價(jià)也相應(yīng)較高。而隨著推出時(shí)間的增長(zhǎng)及新車型的推出，整車廠會(huì)對(duì)原有車型進(jìn)行降價(jià)， 同時(shí)也要求汽車零部件生產(chǎn)商降價(jià)，從而降低公司產(chǎn)品的銷售價(jià)格。根據(jù)滬光股份招股說 明書，2019 年公司成套線束（構(gòu)成車身的主要線束組合，不包括發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的線束）、發(fā) 動(dòng)機(jī)線束、其他線束單價(jià)分別為 1587 元/套、199 元/件、29 元/件。相同車型的線束單價(jià) 相對(duì)穩(wěn)定，單價(jià)差異主要取決于車型的不同，2019 年，公司不同車型成套線束的單價(jià)普 遍在 1000 到 3000 元之間。

Model 3 等新能源車發(fā)展方興未艾，量?jī)r(jià)提升打開線束行業(yè)成長(zhǎng)空間。目前線束行業(yè) 為存量市場(chǎng)，市場(chǎng)規(guī)模依賴下游汽車的銷售情況，汽車“新四化”趨勢(shì)下 2021 年我國(guó)汽 車產(chǎn)銷量分別為 2608.2 萬(wàn)輛與 2627.5 萬(wàn)輛，結(jié)束了 2018 年以來連續(xù)三年的下降局面。同時(shí)，高壓線束的增量需求與輕量化趨勢(shì)提升單車價(jià)值量，行業(yè)空間進(jìn)一步打開。根據(jù)華 經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)低、中、高端汽車的線束單車價(jià)值量約為 2500、3500、4500 元， 而新能源車線束單車價(jià)值平均提升至 5000 元左右。若以 3000 元的單車價(jià)值量計(jì)算，2021 年線束市場(chǎng)規(guī)模可達(dá) 782 億元。

從盈利上看，成本沖擊使得行業(yè)毛利率表現(xiàn)不佳。線束行業(yè)屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)、產(chǎn) 品成本受銅等原材料價(jià)格影響嚴(yán)重，因此行業(yè)內(nèi)公司毛利率較低。在人力成本與原料成本 的負(fù)面沖擊下，近年來線束行業(yè)毛利率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

而從格局上看，線束行業(yè)與整車廠商合作穩(wěn)定，市場(chǎng)集中度較高。汽車線束行業(yè)發(fā)展 高度依賴汽車行業(yè)，大部分品牌車廠擁有較成熟穩(wěn)定的汽車配套體系。長(zhǎng)期以來，對(duì)零部 件的高標(biāo)準(zhǔn)要求使得線束供應(yīng)商與汽車企業(yè)的合作相對(duì)穩(wěn)定。目前，全球汽車線束市場(chǎng)主 要由日本的矢崎、住友電氣、藤倉(cāng)，韓國(guó)的欲羅、京信以及歐美的萊尼、安波福、科侖伯 格舒伯特公司、德克斯米爾、李爾等線束廠商主導(dǎo)。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，2018 年前五 大廠商矢崎、住友電氣、德爾福、萊尼、李爾分別占比 29.81%、24.38%、16.71%、6.05%、 4.70%，CR5 為 81.65%。

就國(guó)內(nèi)市場(chǎng)而言，大型自主品牌車廠大多擁有穩(wěn)定配套生產(chǎn)的本土線束廠，而外資以及合資整車廠，對(duì)線束的要求較高，選擇的線束廠家大多為國(guó)際零部件廠商在國(guó)內(nèi)的獨(dú)資 或者合資廠商，例如住潤(rùn)電裝主要為廣州本田、東風(fēng)本田配套。近年來，由于國(guó)際汽車廠 商越發(fā)重視成本控制，汽車零部件的本土化采購(gòu)日益加強(qiáng)，國(guó)內(nèi)廠商正逐步進(jìn)入國(guó)際汽車 廠商的供應(yīng)鏈。

2、連接器：電氣化催生增量應(yīng)用，設(shè)計(jì)革新持續(xù)優(yōu)化

連接器常在導(dǎo)線的兩段，同樣用于兩個(gè)有源器件之間的連接，其形式和結(jié)構(gòu)多樣，但 通常由接觸件、絕緣件、殼體、附件組成。接觸件是連接器完成功能的核心零件，其通過 陰、陽(yáng)兩個(gè)接觸件的插合完成電連接；殼體是汽車連接器的外罩，提供機(jī)械保護(hù)與固定連 接器的作用；絕緣體的作用是使接觸件按規(guī)定的位置和間距排列，并提供絕緣保護(hù)；附件 可進(jìn)一步分為結(jié)構(gòu)附件和安裝附件，結(jié)構(gòu)附件包括卡圈、定位鍵、定位銷、導(dǎo)向銷、聯(lián)接 環(huán)等，安裝附件包括螺釘、螺母、螺桿、彈簧圈等。按照性能及應(yīng)用場(chǎng)景的不同，車用連 接器可以分為高速連接器、低壓連接器和高壓連接器。

高壓連接器是汽車電氣化背景下的關(guān)鍵組件。根據(jù)線束世界資料，一臺(tái)現(xiàn)代車輛包含 的連接器數(shù)量多達(dá) 700 個(gè)。而在汽車電氣化趨勢(shì)下，車內(nèi) 60V 電壓以上的場(chǎng)景迅速增加。車輛的驅(qū)動(dòng)離不開高電壓大電流電路的驅(qū)動(dòng)，這為高壓連接器提供巨大的增量需求。拆解發(fā)現(xiàn)，Model 3 中的高壓連接器數(shù)量也線性增加，功能與形態(tài)也有相應(yīng)的變化。

在高壓快充連接器上，Model 3 使用的是由 TE（泰科）定制的插片式高壓連接器 HC Stak 35，其作用是連接汽車電池與充電線束。插片結(jié)構(gòu)是特斯拉一貫的選擇，其能夠增 加鋁導(dǎo)線的焊接選擇，與同等的圓柱式端子相比，其尺寸更小，載流更好（提升約 20%）， 能為電氣系統(tǒng)布局盡可能地節(jié)約空間。

從設(shè)計(jì)上看，HC Stak 35 的端子通過銅板（35mm 厚）與 35 片刀叉型端子連接，由 于插座端的端子是由 35 片 DEFCON 端子疊加形成，所以其能類似積木一樣，根據(jù)不同端 口的需求不同，通過改變疊片數(shù)量來構(gòu)成不同型號(hào)的連接器，這一模塊化設(shè)計(jì)方式能夠進(jìn) 一步降低端子加工成本。HC Stak 35 搭配 95 mm2的高壓線束，能夠支持 Model 3 充電 15 分鐘增加 279 公里的快速充電與長(zhǎng)效續(xù)航。但插片式連接器同樣有其缺點(diǎn)，其不耐拔插， 插片容易變形導(dǎo)致正負(fù)極插片無法保持在同一水平面上。

在動(dòng)力電池—電驅(qū)高壓線束的連接器上，Model 3 采用的是 TE 的 HC Stak 25。其 結(jié)構(gòu)和功能與 HC Stak 35類似，不同點(diǎn)在于尺寸的大小，可以看到，HC Stak 25比 HC Stak 35 更小，因此 HC Stak 25 插座端的端子是 20 片 DEFCON 端子組成（HC Stak 35 為 35 片），不同的型號(hào)共用相同的連接器端子。連接器端子通過數(shù)量堆疊的變化能夠快速完成 不同型號(hào)的組裝，這體現(xiàn)了連接器模塊化生產(chǎn)帶來的成本管控優(yōu)勢(shì)。

材料方面，Model 3 連接器材料為尼龍塑料材料，但我們認(rèn)為金屬合金外殼的應(yīng)用未 來會(huì)愈加普及。雖然金屬材料連接器相比尼龍材料的成本更高，但其強(qiáng)度更高，不會(huì)出現(xiàn) 插件受力處開裂或沖擊后斷裂的情況；同時(shí)快充功能要求連接器短時(shí)間內(nèi)能夠耐受更高的 電流，金屬材料的良導(dǎo)熱性有利于更好地進(jìn)行升溫控制，因此我們認(rèn)為，金屬外殼在未來 的應(yīng)用中會(huì)愈加普及。可能也正是基于以上考慮，特斯拉的 Model Y 已將其高壓連接器外 殼由塑料材料替換成金屬材料。

從競(jìng)爭(zhēng)格局來看，汽車是連接器最大應(yīng)用場(chǎng)景，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)充分，海外龍頭積淀深厚。2020 年，汽車領(lǐng)域連接器規(guī)模占連接器總規(guī)模的 22%，是最大的連接器細(xì)分市場(chǎng)，電氣 化與智能化趨勢(shì)有望進(jìn)一步提高汽車連接器市場(chǎng)空間。同時(shí)，行業(yè)內(nèi)廠商頭部化趨勢(shì)愈加 明顯，1980 年全球前 10 大連接器供應(yīng)商的市場(chǎng)份額為 38.0%，而在 2019 年前十大供應(yīng) 商的份額提升至 60.2%。2019 年全球前十大連接器廠商分別為泰科、安費(fèi)諾、莫仕、安 波福、鴻海精密、立訊精密、矢崎、JAE、JST、羅森伯格。

未來，新能源車的進(jìn)一步發(fā)展與放量有望推動(dòng)連接器需求數(shù)量延續(xù)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但 單價(jià)可能呈下降趨勢(shì)。以國(guó)內(nèi)連接器龍頭瑞可達(dá)為例，2019 年其新能源連接器營(yíng)收同比 下降 17.62%，主要為產(chǎn)品售價(jià)降低導(dǎo)致，當(dāng)年國(guó)家新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)平均退坡 50%， 沖擊新能源汽車市場(chǎng)需求。2020 年度，新能源汽車市場(chǎng)逐步回暖，公司成為蔚來汽車、 美國(guó) T 公司及上汽集團(tuán)等新能源汽車車企的供應(yīng)商，銷量同比增加 37.18%，銷售額同比 增加 3,737.02 萬(wàn)元。2021 年，汽車“新四化”進(jìn)一步落地，公司成功進(jìn)入國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)客 戶供應(yīng)鏈，包括美國(guó) T 公司、蔚來汽車、上汽集團(tuán)、長(zhǎng)安汽車、比亞迪、江淮汽車、金龍 汽車、小康股份、安波福、寧德時(shí)代、鵬輝能源等。但伴隨行業(yè)規(guī)模效應(yīng)、生產(chǎn)工藝的成 熟與競(jìng)爭(zhēng)加劇影響，連接器價(jià)格平穩(wěn)下降。

三、電池：技術(shù)代際領(lǐng)先，未來向耐用消費(fèi)品發(fā)展

電池包外觀對(duì)比：集成度領(lǐng)先同時(shí)期車型，目前仍然處于領(lǐng)先地位 Model 3 電池包采用 4 塊大模組，與同期的 iD.4 X，寶馬 iX3 的電池包相比，采用大 模組技術(shù)，集成度更高，內(nèi)部布局更為整潔，電池包技術(shù)目前仍處于領(lǐng)先地位。

1、集成方式：小模組→大模組→無模組 CTC，集成度不斷提提升，降本增效

集成度提升，減少非必要零件，降低成本，提高續(xù)航里程。在舊款的 Model S 中，電 池包采用 16 個(gè)小電池模組，分模組進(jìn)行電池管理；在 2022 款 Model S 中，電池包采用 5 塊大模組方式集成，電池包中結(jié)構(gòu)件數(shù)量減少，重量減輕，系統(tǒng)能量密度提升，在同樣采 用 100kWh 的 1865 電池的情況下，整車?yán)m(xù)航里程從 335 英里增加至 405 英里，提升 21%；在最新的 CTC 技術(shù)中，直接由電芯作為車身的一部分，電池包上蓋與車身地板融合，取 消模組設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)集成效率，成本降低 6%，續(xù)航里程提高 16%。

適配性：兼容不同數(shù)量、類型的電芯，多材料體系、多供應(yīng)商方案共存

當(dāng)前特斯拉電池包系統(tǒng)，多材料、多供應(yīng)商、多類型電池共存。目前特斯拉電池包采 用多材料體系、多供應(yīng)商方案。當(dāng)前，特斯拉的標(biāo)續(xù)版車型中采用磷酸鐵鋰電池材料體系， 長(zhǎng)續(xù)航和高性能車型中采用三元鋰電池材料體系，形成了多種材料體系并存的格局。供應(yīng) 商方面，北美工廠生產(chǎn)的車型采用松下的圓柱電池，上海工廠生產(chǎn)的車型采用寧德時(shí)代的 方形電池以及 LGES 的圓柱形電池，多供應(yīng)商下多種電池類型共存。

電池包空間靈活排布，兼容多材料體系。鐵鋰版標(biāo)續(xù) Model 3 出現(xiàn)之前，三元版標(biāo)續(xù) Model 3 采用不占滿電池包的方式，保留長(zhǎng)續(xù)版 188L 的電池包體積，僅占用約 3/4 的電池 包空間，放入 53kWh 電池；切換到鐵鋰版標(biāo)續(xù) Model 3 后，用磷酸鐵鋰電芯將電池包空 間全部填滿，由于磷酸鐵鋰電芯的能量密度低于三元電芯，對(duì)應(yīng)帶電量 55kWh，達(dá)到與此 前三元版標(biāo)續(xù) Model 3 相同的續(xù)航能力。

2、冷卻管路設(shè)計(jì)：蛇形冷卻→直線冷卻，縮短冷管長(zhǎng)度，更快、更充分冷卻

特斯拉早期的 Model S/X 電池模組中，冷卻管路采用蛇形布置的冷卻管，即長(zhǎng)冷卻 管穿越于整個(gè)電池模組中。如圖中所示，2013 款 Model S 中采用一條蛇形冷卻管，覆蓋 444 顆電芯；2017 款 Model S 中采用兩條蛇形冷卻管，每根冷卻管覆蓋 258 顆電芯。

Model 3 開始，特斯拉采用直線冷卻。冷卻液從模組一側(cè)分 7 根直線冷卻管流入，從 另一端流出，單根冷卻管覆蓋 164 顆電芯。單根冷卻管覆蓋數(shù)減少，冷卻效果更充分；冷 管長(zhǎng)度減小，冷卻更快。核心原因，一方面 Model 3 升級(jí)為大模組方案，模組內(nèi)需冷卻的 電芯數(shù)增加；另一方面，在快充的需求下，對(duì)于電芯更快、更充分的冷卻需求提升。

在最新的 2022 款 Model S 上，直線冷卻進(jìn)一步升級(jí)為 U 型直線冷卻。U 型是指橫向 來看，每根冷卻管在豎直方向 U 型折疊，單側(cè)流入流出；直線是指俯視來看，U 型冷卻管 直線布置。縱向 U 型排布的好處是，對(duì)于不同位置的電芯的冷卻效果更加均勻；直線排布 則是保持單管更少的電芯覆蓋量，2022 款 Model S 模組內(nèi)布置 11 根 U 型冷卻管，單管覆 蓋電芯數(shù)進(jìn)一步下降至單管 144 顆。

橫向?qū)Ρ葋砜矗瑖?guó)內(nèi)市場(chǎng)電動(dòng)車方案以方形為主，方形電芯方案下，主流方案是在電 池包下方鋪設(shè)冷板，通過界面導(dǎo)熱材料將電芯中的熱量導(dǎo)至冷板，實(shí)現(xiàn)冷卻。隨著電池能 量密度、充放電功率要求的提升，對(duì)于電池冷卻的需求提升，寧德時(shí)代最新發(fā)布的麒麟電 池中，將隔熱墊、水冷板、橫縱梁整合為一體，冷板從水平放置變?yōu)轭愃铺厮估鋮s管的 豎直、間隔放置，換熱面積擴(kuò)大 4 倍，支持 4C 快充，同時(shí)起到冷卻與支撐作用。

3、導(dǎo)熱阻燃設(shè)計(jì)：增加灌封膠與防火泡棉，導(dǎo)熱阻燃升級(jí)

灌封膠加發(fā)泡泡棉，導(dǎo)熱阻燃設(shè)計(jì)升級(jí)。早期 Model S/X 中依靠液冷及熱管理系統(tǒng)對(duì) 電池包熱失控進(jìn)行軟防控。隨著電動(dòng)車自燃事故的發(fā)生以及法規(guī)層面對(duì)熱失控要求趨嚴(yán)， 特斯拉采用了灌封膠加發(fā)泡泡棉的阻燃方案。類似于電子元件中灌封的概念，特斯拉在動(dòng) 力電池包中采用灌封膠填充圓柱電池間的空隙，起到避免電芯間傳熱、提高對(duì)沖擊的穩(wěn)定 性，提高電池包整體的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。同時(shí)，特斯拉在上蓋中加入隔熱發(fā)泡泡棉， 將熱量阻絕在客艙外。

市面上多種阻燃設(shè)計(jì)方案共存，尚未達(dá)成共識(shí)。當(dāng)前防火阻燃方案眾多，例如凱迪拉 克 Lyriq 和廣汽埃安采用氣凝膠薄片隔絕電芯之間傳熱，同時(shí)達(dá)到輕量化的效果；極狐在 電池包上覆蓋陶瓷纖維防火毯；Rivian 中采用金云母板覆蓋在電池包上放；嵐圖的“琥珀” 和“云母”電池系統(tǒng)，分別對(duì)應(yīng)在電池包內(nèi)加入氣凝膠和層狀云母的方式達(dá)到隔熱阻燃效果。

4、電芯：從 18650 到 2170 再到 4680，成本降低、續(xù)航里程提升

4680 電池，續(xù)航里程提升下的降本最優(yōu)解。最早特斯拉采用直徑 18mm，高 65mm 的 1865 電池，后續(xù)采用直徑 21mm，高 70mm 的 2170 電池，相較于 1865 電池能量密 度提升，成本下降。2020 年特斯拉電池日上，特斯拉發(fā)布 4680 電池，相較于此前采用的 2170 電池，4680 電池的電芯容量是其 5 倍，能夠提高相應(yīng)車型 16%的續(xù)航里程，輸出功 率 6 倍于 2170 電池。其中電池直徑為 46mm 是做大電池后成本降低和續(xù)航里程提升同時(shí) 達(dá)到最優(yōu)得出。

4680 搭配全極耳，提升能量密度的同時(shí)，為功率密度提升打開空間。由于全極耳比 單極耳多出兩塊集流盤，而小電池中集流盤占到電池體積比例更高，影響能量密度，因此 大電池更適配全極耳。在產(chǎn)熱方面，全極耳結(jié)構(gòu)的電池由于電流在集流體上流過的電流路 徑更短，電阻減小而產(chǎn)熱減小為單極耳結(jié)構(gòu)的 20%；散熱方面，全極耳結(jié)構(gòu)電池沿徑向形 成強(qiáng)導(dǎo)熱路徑，熱管理難度與能耗降低。因此 4680 電池?cái)U(kuò)大尺寸提升容量的同時(shí)，全極耳結(jié)構(gòu)減小了電阻發(fā)熱和電池冷卻所帶來的損耗，最終電池的有效能量及能量密度增加。另外，由于全極耳產(chǎn)熱小、散熱快，為 4680 電池實(shí)現(xiàn)大功率快充創(chuàng)造了物理?xiàng)l件。

4680 電池通過新結(jié)構(gòu)、新材料應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“能量密度高、倍率高、成本低”的不可 能三角。在實(shí)現(xiàn)高能量密度、高倍率的情況下，4680 的大電芯攤薄非活性物質(zhì)成本，盡 可能做高能量密度攤薄總體單 Wh 成本，生產(chǎn)過程簡(jiǎn)化節(jié)省成本。

四、電機(jī)電控：集成度高，持續(xù)向高能效優(yōu)化

1、總成：驅(qū)動(dòng)單元集成度高，系統(tǒng)效率提升

Model 3/Y 搭載驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器、單擋變速箱三合一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，集成度高。電 機(jī)方面，標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版后輪搭載永磁同步電機(jī)，四驅(qū)高性能版后輪搭載永磁同步電機(jī)，前輪 搭載交流異步電機(jī)，采用定子+轉(zhuǎn)自復(fù)合油冷系統(tǒng)，Model Y 還采用扁線電機(jī)，電機(jī)功率 密度較大程度改善，成本亦有降低。電控方面，Model 3/Y 搭載 SiC MOSFET，較 Model X/S Si IGBT 方案逆變器功率密度顯著提高。同時(shí)受益于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成化提高、電機(jī)電控 等關(guān)鍵零部件升級(jí)，Model 3/Y 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率達(dá) 89%，較 Model S/X 提高了 6pcts。

2、電機(jī)：向高功率、低能耗演進(jìn)，性能和成本持續(xù)優(yōu)化

Model S/X?Model 3：由感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)向永磁同步電機(jī)。2012 年特斯拉 Model S 上市， 該車型定位高性能（197kW），彼時(shí)大功率車用永磁電機(jī)尚未成熟。而大功率感應(yīng)電機(jī)相 對(duì)成熟、成本低，且不受稀土資源制約，亦無高溫下退磁的擔(dān)憂。因此 Model S 搭載的是 感應(yīng)電機(jī)而沒有選擇永磁電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)具備成本低、功率高等優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在體積 大、效率低而影響續(xù)航等缺點(diǎn)。隨著電動(dòng)化推進(jìn)，在 2017 年推出的 Model 3 中開始轉(zhuǎn)向 使用永磁同步電機(jī)。相比感應(yīng)電機(jī)，永磁同步電機(jī)體積小更緊湊，效率高而有利于續(xù)航且 更易控制，在 Model Y 中，特斯拉繼續(xù)亦采用永磁同步電機(jī)方案。

Model S/X?Model 3/Y：雙電機(jī)版本由前后均為感應(yīng)電機(jī)向前感應(yīng)后永磁電機(jī)轉(zhuǎn)向。2015 年特斯拉推出雙電機(jī)性能版車型 Model S P85D，在前后軸同時(shí)使用交流異步電機(jī)。而到 Model 3/Y 的四驅(qū)高性能版時(shí)，則采用了感應(yīng)（前）+永磁（后）搭配的方案。主要系感應(yīng)電機(jī)高效區(qū)在高速、永磁電機(jī)高效區(qū)在低速，二者搭配有互補(bǔ)效應(yīng)。而若采用兩檔 永磁電機(jī)或單一大功率電機(jī)，成本高、冷卻難度增加，實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度較大。

Model3?Model Y：由圓線向扁線切換。目前電機(jī)多為圓線電機(jī)，繞組一般采用圓形 細(xì)銅線。扁線電機(jī)相比圓線電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于：1）槽滿率 20%提升可使電機(jī)體積減小；2） 寬截面使其電阻/溫升減小 50%/10%左右，輸出功率更高，峰值功率密度可達(dá) 4.4KW/kg， 顯著高于目前圓線電機(jī)的 3.23.3kW/kg；3）在電機(jī)損耗中，銅耗占到 65%，而在扁線電 機(jī)中裸銅槽滿率提高，有效繞組電阻降低，進(jìn)而降低銅損耗。

Model Y 搭載扁線電機(jī)，電機(jī)體積和功率密度皆有所優(yōu)化。目前特斯拉在國(guó)內(nèi)共推出 5 款電機(jī)，其中扁線永磁同步電機(jī)最大功率從 202kW 提升至 220kW，最大扭矩從 404Nm 提升至 440Nm。Model Y 后電機(jī)采用扁線方案，扁線漆包線重量約 5.78kg，焊接一致性 和飽滿性較優(yōu)，轉(zhuǎn)子體積和重量也皆有降低。我們預(yù)計(jì) Model 3 亦會(huì)跟進(jìn)，示范效應(yīng)下扁 線電機(jī)有望加速滲透，比亞迪、蔚來、理想、大眾等車企皆開始切換扁線電機(jī)。

Model S→Model 3：由水冷向油冷切換。早期 Model S 采用水冷系統(tǒng)進(jìn)行電機(jī)熱管 理，但因是機(jī)殼液冷無法對(duì)繞組直接冷卻，冷卻效率較低。后特斯拉電機(jī)均以油路冷卻方 案為主，散熱能力和電機(jī)功率密度明顯提高。

Model 3：采用“定子冷卻+轉(zhuǎn)子冷卻”復(fù)合方案。一方面定子鐵芯表面開有 162 個(gè) 方形油道，與機(jī)殼過盈形成油路，兩端安裝塑料油環(huán)（圓周均布 16 油孔）進(jìn)行繞組兩端 噴油冷卻。另一方面轉(zhuǎn)子軸中空且開有甩油孔，轉(zhuǎn)子主動(dòng)冷卻同時(shí)，能通過轉(zhuǎn)子甩油實(shí)現(xiàn) 定子繞組內(nèi)圈冷卻。Model 3 復(fù)合式油冷技術(shù)使得電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度明顯提升， 相較普通的水冷電機(jī)，持續(xù)轉(zhuǎn)矩能夠提升 40%50%。

Model Y：整體延用了 Model 3 的油冷方案，在定轉(zhuǎn)子細(xì)節(jié)上進(jìn)行優(yōu)化。新定子鐵芯 取消了外表面的橫縱油道設(shè)計(jì)，并采用激光焊接，外殼定子進(jìn)油口和后油環(huán)結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整。轉(zhuǎn)子油孔位置和數(shù)量更具針對(duì)性，甩油效果提高。

3、小三電：和電池包集成，空間布局更為緊湊

“小三電”和電池包集成，結(jié)構(gòu)緊湊成本更低。將車載充電機(jī)（OBC）和 12VDC/DC 變換器集成為電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS），并與 PDU、BMS 等和電池包集成在一起，高壓三合 一內(nèi)殼體采用輕而薄的鋁材，與電池包共用外殼體，減少動(dòng)力電池與三合一之間的布線長(zhǎng)度和電纜用量，重量可降低約 5%。同時(shí)，零部件集成一起便于電子元器件的維修。Model Y 整體沿用了 Model 3 的集成方案，上殼加入防拆卸設(shè)計(jì)和安全互鎖，低壓連接器需通過 上底殼連接電路，提高防盜能力和安全性。同時(shí)將電路板為上下板，上板組裝電氣部件， 下板則與電池模組固定，便于流水線作業(yè)，提高電池系統(tǒng)組裝速度。

“三合一”向“N 合一”演進(jìn)，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成度提高。隨著電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品集成化的進(jìn) 一步提升，除電機(jī)、電機(jī)控制器、減速器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三合一集成之外，PDU、DC/DC、充電 機(jī) OBC 等電源器件也可與其一起集成，形成功能更全的多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)，以提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率密度并降低成本，如長(zhǎng)安推出七合一超級(jí)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，華為 DriveOne 七合 一系統(tǒng)，比亞迪 e 平臺(tái) 3.0 搭載八合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

4、快充：搭載 V3 大電流超充技術(shù)，快充水平持續(xù)提高

采用第三代大電流快充技術(shù)，充電功率大幅提高。快充技術(shù)有兩種實(shí)現(xiàn)途徑，一是使 用高電壓提高功率，代表是保時(shí)捷 Taycan 的 800V 方案，另一種是通過大電流實(shí)現(xiàn)快充， 代表是特斯拉超級(jí)快充，該種方案對(duì)熱管理要求較高。Model 3 配套特斯拉第三代超級(jí)快 充充電樁，采用水冷散熱設(shè)計(jì)，充電過程中峰值電流為 600A，最大充電功率可達(dá) 250kW， 較 V2 充電樁峰值功率提高了 72.4%，在該功率環(huán)境中，Model 3 的 5 分鐘充電量可支持 120km 續(xù)航，40 分鐘 SOC 即可由 8%充至 90%。第四代超充技術(shù)或?qū)⑼瞥觯逯惦娏?900A，峰值功率有望達(dá)到 350kW，將與 4680 兼容，或首先搭載 Plaid 和 Cybertruck 中。

五、熱管理：跨域集成，向系統(tǒng)性工程升級(jí)

1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)持續(xù)創(chuàng)新，系統(tǒng)集成逐漸深化

特斯拉熱管理系統(tǒng)經(jīng)歷 4代發(fā)展，在結(jié)構(gòu)集成上不斷創(chuàng)新。按照時(shí)間序列和匹配車型， 特斯拉電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)技術(shù)可以分為 4 代。特斯拉第一代車型傳承于燃油車熱管理的 傳統(tǒng)思路，各個(gè)熱管理回路相對(duì)獨(dú)立。第二代車型中引入四通換向閥，實(shí)現(xiàn)電機(jī)回路與電 池回路的串并聯(lián)，開始結(jié)構(gòu)集成。第三代 Model 3 開始進(jìn)行統(tǒng)一的熱源管理，引入電機(jī)堵 轉(zhuǎn)加熱，取消水暖 PTC，并采用集成式儲(chǔ)液罐，集成冷卻回路，簡(jiǎn)化熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。第 四代 Model Y 在結(jié)構(gòu)上采用高度集成的八通閥，對(duì)多個(gè)熱管理系統(tǒng)部件進(jìn)行集成，以實(shí)現(xiàn) 熱管理系統(tǒng)工作模式的切換。從特斯拉車型的演進(jìn)來看，其熱管理系統(tǒng)集成度不斷提升。

1）第一代熱管理系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，結(jié)構(gòu)集成初步顯現(xiàn)。

特斯拉第一代熱管理系統(tǒng)不同回路相對(duì)獨(dú)立。特斯拉第一代熱管理系統(tǒng)應(yīng)用于 Tesla Roadster 車型，包含電機(jī)回路、電池回路、HVAC（空調(diào)暖通）回路和空調(diào)回路，各回路相對(duì)獨(dú)立，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車架構(gòu)類似。電機(jī)回路上布置驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電子控制單元、電子水泵、膨脹水箱等，對(duì)電機(jī)回路上電子部件進(jìn)行散熱。電池回路上布置動(dòng)力電池、熱交換器、膨脹水箱、高壓 PTC 等，實(shí)現(xiàn)高低溫下電池性能的穩(wěn)定。HVAC 回路布置散熱器、高 壓 PTC 等，調(diào)節(jié)乘員艙溫度。空調(diào)系統(tǒng)布置壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和熱交換器等，通過壓縮機(jī)進(jìn)行制冷循環(huán)，并通過熱交換器對(duì)系統(tǒng)回路和 HVAC 回路進(jìn)行制冷。

布置控制閥，結(jié)構(gòu)上初步集成。電機(jī)回路和 HVAC 回路上布置有 3 個(gè)控制閥，實(shí)現(xiàn)電 機(jī)回路余熱為 HVAC 回路加熱的目的，在低溫環(huán)境下，通過 HVAC 回路的散熱器對(duì)鼓風(fēng)機(jī) 吸入的低溫空氣進(jìn)行預(yù)加熱，節(jié)約高壓 PTC 消耗的電能。

2）二代熱管理系統(tǒng)引入四通閥，電機(jī)電池回路實(shí)現(xiàn)交互。

第二代熱管理系統(tǒng)引入四通閥，實(shí)現(xiàn)電池回路和電機(jī)回路的交互。在整車?yán)鋯?dòng)工況 下，當(dāng)電池系統(tǒng)有加熱需求，可調(diào)節(jié)四通閥開啟狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)回路和電池回路串聯(lián)，使 用電機(jī)系統(tǒng)預(yù)熱為電池系統(tǒng)進(jìn)行加熱，減少高壓 PTC 為電池加熱消耗電能。當(dāng)電池有冷 卻需求時(shí)，如電機(jī)回路溫度低于電池回路，則通過電機(jī)回路散熱器為電池系統(tǒng)冷卻。如整車工況、兩系統(tǒng)工作狀態(tài)不滿足串聯(lián)模式熱管理時(shí)，則控制四通閥實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，進(jìn)行獨(dú)立控 制。

取消 HVAC 回路，新增三通閥短接低溫散熱器。第二代熱管理系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)上引入 乘員艙內(nèi)蒸發(fā)器和冷媒水熱交換器（Chiller），取消 HVAC 冷卻回路，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)對(duì)乘 員艙的直接制冷過程。當(dāng)乘員艙有采暖需求時(shí)，采用高壓風(fēng)暖 PTC 加熱。除此之外，外 置低溫散熱器上加設(shè)三通閥，實(shí)現(xiàn)其在不需要散熱情況下的短接，實(shí)現(xiàn)部分余熱回收。

第二代熱管理系統(tǒng)相較第一代系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的升級(jí)，各熱管理回路之間實(shí)現(xiàn)一定 程度的交互。

3）三代熱源統(tǒng)一管理，集成式儲(chǔ)液罐加強(qiáng)系統(tǒng)集成。

第三代熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸顯集成，統(tǒng)一熱源管理加強(qiáng)系統(tǒng)聯(lián)系。Model 3 在拓?fù)?結(jié)構(gòu)上相較第二代熱管理系統(tǒng)沒有本質(zhì)差別，但在驅(qū)動(dòng)電機(jī)和儲(chǔ)液罐結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新， 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上更加集成，實(shí)現(xiàn)三個(gè)管路的熱量交換。在該系統(tǒng)下，取消電池回路的高壓 PTC， 利用電機(jī)電控設(shè)備廢熱進(jìn)行加熱，同時(shí)功率電子冷卻系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)鏈接，節(jié)省系統(tǒng)成本。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用油冷電機(jī)，與電機(jī)回路通過熱交換器實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。電機(jī)新增低效制熱 模式，通過電機(jī)控制器新的控制方式，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)發(fā)熱模式。通過四通閥控制，實(shí)現(xiàn)與電 池回路的串聯(lián)，采用電機(jī)低效制熱模式用于電池回路的加熱，相應(yīng)的取消電池回路的高壓 PTC，減少成本。

引入冷卻液儲(chǔ)罐發(fā)揮整合優(yōu)勢(shì)，集成式儲(chǔ)液罐設(shè)計(jì)進(jìn)一步聯(lián)系各系統(tǒng)。采用集成式儲(chǔ) 液罐（Superbottle）設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)膨脹水箱與熱管理系統(tǒng)的加熱與冷卻部件高度集成。Superbotlle 核心部件為冷卻液儲(chǔ)罐 CR（Coolant Reservoir），此外該集成模塊包含四通 閥、電機(jī)水泵、電池水泵、Chiller 熱交換器、散熱器和執(zhí)行器等部件。1）冷卻模式下， 冷卻液在抽取至冷卻液儲(chǔ)存罐中時(shí)，分別在兩條路徑由 Chiller 和散熱器冷卻，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池 和對(duì)電機(jī)設(shè)備及電機(jī)的循環(huán)冷卻。2）加熱模式下，電池與功率電子管路切換成串聯(lián)電路， 冷卻液進(jìn)入管理模塊、驅(qū)動(dòng)單元的油冷卻熱交換器吸收其工作中所產(chǎn)生的熱量，經(jīng)過集成 閥流經(jīng) chiller 為電池進(jìn)行加熱。

4）四代系統(tǒng)八通閥結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，熱管理整車集成化。

第四代熱管理系統(tǒng)使用八通閥集成冷卻和制熱回路，實(shí)現(xiàn)整車熱管理集成化。Model Y 的熱管理系統(tǒng)中使用了一個(gè)八通閥（Octovalve），引入熱泵空調(diào)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和鼓風(fēng)機(jī) 電機(jī)的低效制熱模式，將整車熱管理集成化，并通過車載計(jì)算機(jī)精確的控制各元器件的運(yùn) 轉(zhuǎn)情況。冷卻環(huán)節(jié)，沿用三代冷卻劑回路方案。通過冷卻液循環(huán)系統(tǒng)，冷卻液在各系統(tǒng)之間流動(dòng)。在制熱環(huán)節(jié)，采用熱泵空調(diào)系統(tǒng)通過熱交換器和管路連接，與電池回路和電機(jī)回 路進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)熱管理系統(tǒng)的熱量交互。

八通閥設(shè)計(jì)下能量效率提升，系統(tǒng)集成降低成本。通過八通閥設(shè)計(jì)，打通了傳統(tǒng)熱泵 空調(diào)、電池系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 12 種制熱模式和 3 種制冷模式，使用了八通閥的 Model Y 相比 Model 3 能量利用效率提高了 10%。動(dòng)力系統(tǒng)電驅(qū)回路水冷冷凝器可以在冬天將三 電系統(tǒng)廢熱回收利用到熱泵系統(tǒng)，為乘客艙服務(wù)。以壓縮機(jī)全功率工作等同 PTC 進(jìn)行制 熱，實(shí)現(xiàn)了 R134a 制冷劑在零下 10°C 以下無法實(shí)現(xiàn)熱泵功能的代替方案，將壓縮機(jī)一 物多用節(jié)省零件成本。高度集成化零件縮短零件流道，降低能耗，方便裝配，同時(shí)將 OEM 的裝配工序集中下放到 Tier1 供應(yīng)商，節(jié)省人工和產(chǎn)線成本。

技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，特斯拉熱管理系統(tǒng)集成逐漸深化。綜合來看，特斯拉熱管理通過四通 閥、集成式儲(chǔ)液罐、熱泵系統(tǒng)和八通閥等技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)集成，提升了系統(tǒng)的能量利 用效率。以加熱方式為例，特斯拉從僅利用電池電能產(chǎn)熱（PTC），到利用電池產(chǎn)熱+利用 電機(jī)電控余熱，再到電池產(chǎn)熱+車內(nèi)各可產(chǎn)熱的部件+環(huán)境產(chǎn)熱，通過整車熱源集成及技術(shù) 升級(jí)完善熱能利用。

同行比較：高集成熱管理為行業(yè)共識(shí)，傳統(tǒng)車廠和新勢(shì)力逐步追趕

1）大眾 ID.4：搭載二氧化碳熱泵，集成度有待提升。

搭載二氧化碳熱泵和水路熱力閥，實(shí)現(xiàn)電池電機(jī)部分集成。大眾汽車在 ID 系列車型 上搭載了二氧化碳熱泵空調(diào)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延用了普通熱泵的結(jié)構(gòu)，其架構(gòu)主要采用直冷直 熱架構(gòu)，制冷蒸發(fā)器與熱泵冷凝器直接進(jìn)入乘員艙，并采用電磁閥和雙向電子膨脹閥的組 合方式對(duì)制冷劑回路進(jìn)行控制，配合艙內(nèi) PTC 實(shí)乘員艙溫度條件。制冷劑回路使用 CO2 冷媒水路循環(huán)使用三通閥、水路熱力閥連接電池和電機(jī)，利用電機(jī)余熱加熱電池，降低電 池制熱下水路高壓 PTC 需求，但制冷劑回路與冷卻水路之間的交互較少，相對(duì)獨(dú)立，未 采用熱泵加熱電池的模式。

2）蔚來：熱泵系統(tǒng)逐漸覆蓋，整車熱管理向集成發(fā)展

2022 款全新 ES8 采用熱泵系統(tǒng)。蔚來 ES6 采用智能熱泵系統(tǒng)。在制熱模式下，系統(tǒng) 從低溫環(huán)境中吸取熱量，并通過回路輸送乘客艙，以達(dá)到高效制熱效果。2022 年 4 月 19 日，蔚來汽車宣布 2022 款全新蔚來 ES8 正式開啟交付，全新蔚來 ES8 不再使用 PTC 熱 敏電阻的空調(diào)加熱方式，使用了跟蔚來 ES6 一樣的熱泵制熱方式。

利用電池、電機(jī)廢熱提供冬季空調(diào)系統(tǒng)，整車集成進(jìn)一步提升。蔚來在其公布的專利 中說明了一種采用四通閥鏈接空調(diào)回路、電池回路、電機(jī)回路的方法。其中，空調(diào)系統(tǒng)包 含第一和第三通道，第二和第四通道分別串聯(lián)至電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)和電機(jī)熱管理系統(tǒng)，通過 四通閥鏈接四個(gè)通道，實(shí)現(xiàn)電池和電機(jī)廢熱提供乘員艙，以降低冬季耗電。該方法實(shí)現(xiàn)彼此獨(dú)立分系統(tǒng)的部分集成。

3）小鵬：儲(chǔ)液罐一體化及四通閥實(shí)現(xiàn)整車熱循環(huán)，熱管理集成繼續(xù)發(fā)展。

小鵬 P7 儲(chǔ)液罐一體化設(shè)計(jì)，四通閥集成實(shí)現(xiàn)整車熱循環(huán)。小鵬 P7 為小鵬汽車的第2款純電車型，整車熱管理系統(tǒng)采用一體化儲(chǔ)液罐設(shè)計(jì)和單 PTC 加熱方案，利用一個(gè)四通 閥實(shí)現(xiàn)整車系統(tǒng)級(jí)的熱循環(huán)。在儲(chǔ)液罐設(shè)計(jì)上，小鵬 P7 采用電機(jī)、電池、乘客艙三者的 膨脹罐一體化設(shè)計(jì)，變?yōu)榕蛎浌蘅偝桑瑴p少零部件數(shù)量。同時(shí)利用四通閥，將電機(jī)冷卻水 路與電池溫控水路串接，使用電機(jī)余熱加熱電池，降低系統(tǒng)能量損失。

研發(fā)朝向系統(tǒng)進(jìn)一步集成與能量利用。小鵬在其專利中公開了一種熱管理集成單元， 包括流道板、泵組件、閥組件、水冷冷凝器、水水換熱器和電池冷卻器。閥組件連通動(dòng)力 電池的出口和電機(jī)水泵的進(jìn)口，并且連通電池水泵的進(jìn)口和電驅(qū)部件的出口，電池水泵和 /或電機(jī)水泵將冷卻液輸送至電驅(qū)部件以吸收電驅(qū)部件的熱量，被加熱后的冷卻液流經(jīng)動(dòng)力 電池以對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行保溫，實(shí)現(xiàn)低溫工況下電驅(qū)部件熱量對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行保溫，對(duì)電驅(qū) 部件的廢熱進(jìn)行利用。

4）比亞迪：乘員艙加熱取消 PTC，熱管理系統(tǒng)集成一體化不斷完善。

一體化熱管理不斷完善。目前，比亞迪 e 平臺(tái) 3.0 在熱管理上采取了類似特斯拉集成 化的閥島方案，對(duì)冷媒回路進(jìn)行了大規(guī)模集成。采用集成的熱泵技術(shù)，將駕駛艙制暖預(yù)熱 交給熱泵電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)以及來自“8 合 1”電驅(qū)電控系統(tǒng)的余熱，取消對(duì)應(yīng) PTC 模組，動(dòng) 力電池低溫需求則由熱泵電空調(diào)（包含風(fēng)暖 PTC）支持，冷媒直接換熱，一體化程度提高。

國(guó)內(nèi)車廠競(jìng)相追趕，熱管理集成為行業(yè)共識(shí)。從設(shè)計(jì)邏輯橫向?qū)Ρ葋砜矗瑖?guó)內(nèi)各車廠 都不同程度地向類似特斯拉所采用的集成式熱管理系統(tǒng)迭代，采取四通閥、熱泵系統(tǒng)等方 式管理車內(nèi)熱源或冷卻劑，通過整車或部分系統(tǒng)集成提高熱管理效率。目前，國(guó)內(nèi)各車廠 熱管理所處階段類似于特斯拉第二或第三代熱管理系統(tǒng)，呈現(xiàn)追趕特斯拉的特點(diǎn)。

2、電子膨脹閥：熱管理精細(xì)化管控重要部件，技術(shù)壁壘較高

電子膨脹閥為電動(dòng)車熱管理精細(xì)化管控的重要部件。電子膨脹閥由控制器、執(zhí)行器和 傳感器 3 部分構(gòu)成。由于電子膨脹閥的感溫部件為熱電偶或熱電阻，可以在低溫下準(zhǔn)確反 映出溫度的變化，提供更準(zhǔn)確的流量調(diào)節(jié)，同時(shí)電子膨脹閥流量控制范圍大、調(diào)節(jié)精細(xì)， 彌補(bǔ)了毛細(xì)管和熱力膨脹閥不能調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，更適合電動(dòng)車電子化與熱管理精細(xì)化的管控。

車用電子膨脹閥技術(shù)難點(diǎn)在于穩(wěn)定性、精度要求高，同時(shí)閥件工藝存在門檻。1）穩(wěn) 定性要求高：車用電子膨脹閥需安裝在高速行駛、震動(dòng)等相對(duì)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，要求運(yùn)行穩(wěn)定、 耐震動(dòng)、輕量化、寬溫度范圍適用、高可靠性和安全性，且空間緊湊，要求設(shè)計(jì)體積更小、 安裝方便和可靠。2）精度要求高：車用的熱管理系統(tǒng)比目前家用或商用空調(diào)系統(tǒng)更為復(fù) 雜，特別是在電池的熱管理上對(duì)電子膨脹閥有更高的精度要求。3）工藝要求高：一般來 說，一只閥件由幾十個(gè)精密細(xì)小的零部件構(gòu)成，需 30 余個(gè)工序制作，且在制造中需滿足 公差極限和測(cè)試要求，工藝要求高。受限于電子膨脹閥本身技術(shù)壁壘，全球電子膨脹閥市 場(chǎng)呈現(xiàn)寡頭壟斷局面，2021 年三花智控、不二工機(jī)和盾安環(huán)境電子膨脹閥份額合計(jì)約 90%。

3、八通閥：熱管理系統(tǒng)集成核心部件，回路轉(zhuǎn)換提升效率

八通閥可調(diào)節(jié)各回路，實(shí)現(xiàn)熱管理效率提升。八通閥可以改變 9 個(gè)管路的鏈接方式， 從而實(shí)現(xiàn)不同循環(huán)回路，并進(jìn)一步形成 12 種制熱模式和 3 種制冷模式。舉例來說，1）當(dāng) 電池系統(tǒng)溫度高于循環(huán)中其他部件（DCDC、電機(jī)控制器、電機(jī)等）溫度時(shí)，電池循環(huán)系 統(tǒng)和電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)并聯(lián)。2）當(dāng)電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)溫度高于電池系統(tǒng)時(shí)，兩系統(tǒng)串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)余 熱管理。3）當(dāng)電池與乘員艙有制熱需求時(shí)，分別可通過電機(jī)堵轉(zhuǎn)快速加熱，熱泵系統(tǒng)通 過水箱散熱器吸收環(huán)境熱。

特斯拉熱管理閥類向高度集成方向演進(jìn)，以更復(fù)雜管理控制策略實(shí)現(xiàn)熱量分配。汽車 各回路熱管理的集成需要通過各類閥門控制回路的串并聯(lián)狀態(tài)或流道。特斯拉在閥門上不 斷發(fā)展更為創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，通過依靠復(fù)雜的控制策略來實(shí)現(xiàn)熱量的合理分配，向高集成方向發(fā)展。

1）Model S/Y 四通閥：特斯拉在第二代熱管理系統(tǒng)上首次引入四通閥結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)回路與電池回路的串并聯(lián)切換。

2）Superbottle：到了特斯拉第三代熱管理系統(tǒng)，在結(jié) 構(gòu)上通過Superbottle 將四通閥、散熱器、水泵等集成，實(shí)現(xiàn)電池與功率電子管路串并聯(lián)、 電池與電機(jī)回路的交互，與第二代相比則集成更多分系統(tǒng)。

3）八通閥：第四代的八通閥 可看作是 2 個(gè)四通閥的集成，將空調(diào)系統(tǒng)和三電全部集成，可更有效地實(shí)現(xiàn)熱管理系統(tǒng)功 能的轉(zhuǎn)換。特斯拉以最大限度發(fā)揮自身系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成和控制能力，將熱管理系統(tǒng)向更復(fù) 雜管理策略、高度集成方向演進(jìn)。

六、汽車車身：一體壓鑄減重，線控底盤提效

從 Model 3 的拆車情況來看，傳統(tǒng)零部件維度，Model 3 及特斯拉其他車型在車身材 料及工藝、車燈、玻璃和底盤上有許多新技術(shù)應(yīng)用。我們?cè)诹悴考诉M(jìn)行了進(jìn)一步的拆解 分析，具體如下。

1、車身材料及工藝：輕量化協(xié)同一體壓鑄，節(jié)能、提效最優(yōu)解

Model 3 采用鋼鋁混合車身，制造工藝以沖壓焊接為主。經(jīng)過對(duì) Model 3 的拆解，我 們發(fā)現(xiàn) Model 3 車身制造工藝采用沖壓焊接技術(shù)，車身材料為鋼鋁混合，具體分為：鋁材、 低碳鋼、高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼。鋁材具有低密度特性，主要集中于 Model 3 車身尾部及 殼體，以平衡車體前后重量分布。車身其余部位根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，采用三種不同強(qiáng)度的 鋼鋁合金，其中乘客艙骨架（車身縱梁、AB 柱、車頂縱梁、底板梁）采用強(qiáng)度最大的超 高強(qiáng)度鋼，用以保護(hù)乘客安全。鋁材的使用令汽車在輕量化方向上邁出重要一步。

輕量化滿足節(jié)能及提高續(xù)航訴求，“以鋁代鋼”是最佳選擇。全鋁車身是特斯拉家族 主流，目前 Model Y、Model S、Model X 均已采用。鋁合金相較于鋼鐵密度更低，普通 B 級(jí)車鋼制白車身重量通常在 300400kg，采用鋁合金可使車身重量降低 30%40%。除減 重外，車身選用鋁合金還可大幅降低能耗，提供更大的動(dòng)力輸出，據(jù)世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)報(bào)告， NEDC 工況下汽車自重每減少 10%，能減少 6%8%的能耗。鋁合金在新能源車輕量化的 進(jìn)程中優(yōu)勢(shì)明顯，是車身材料的首選，但因其造價(jià)相對(duì)較高，目前全鋁車身主要應(yīng)用于中 高檔車型，低檔車型及 Model 3 等“以量取勝”車型只是部分采用鋁材，隨著鋁合金加工 工藝不斷進(jìn)步，其價(jià)格將逐漸降低，鋁合金材料已成為車身輕量化發(fā)展的新趨勢(shì)。

高壓壓鑄是鋁合金材料最高效的成型方法，特斯拉率先提出一體壓鑄。金屬制品主要 采用機(jī)床銑削、鈑金成型焊接、鑄造三種工藝生產(chǎn)。其中鑄造主要生產(chǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難 以用鈑金成型或機(jī)床銑削不具有經(jīng)濟(jì)性的零件。壓鑄全稱壓力鑄造，是一種將金屬熔液壓 入鋼制模具內(nèi)施以高壓并冷卻成型的一種精密鑄造法。壓鑄適合鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁、精 度要求較高、熔點(diǎn)比鋼低的金屬零件（鋁、鋅、銅等）。特斯拉于 2019 年率先提出一體壓 鑄技術(shù)制造工藝，即通過大噸位壓鑄機(jī)將單獨(dú)、零散的零部件高度集成后一次成型壓鑄成 大型結(jié)構(gòu)件，目前主要應(yīng)用于車身結(jié)構(gòu)件中。2020 年，一體鑄造技術(shù)開始在 Model Y 上 應(yīng)用，2021 年十月，Model Y 一體壓鑄前艙落地柏林工廠，Cybertruck 后地板亦將應(yīng)用。

一體壓鑄降本增效明顯，大勢(shì)所趨。相較于傳統(tǒng)的沖壓焊接工藝，一體化壓鑄技術(shù)的 主要優(yōu)勢(shì)在降本增效。沖壓+焊接技術(shù)需要先沖壓出零部件，再經(jīng)焊裝、涂裝、總裝后形 成零件，一體壓鑄則是直接將零部件壓鑄成一個(gè)零件，效率明顯提升。人工方面，壓鑄機(jī) 替代了大部分焊裝車間員工，相同產(chǎn)量下，一體壓鑄車間員工數(shù)量?jī)H為傳統(tǒng)車企焊裝車間 的 10%左右，人工成本大幅下降的同時(shí)，人效顯著提升。輕量化方面， 采用一體壓鑄技 術(shù)可使整車減重約 10%，續(xù)航里程提升約 14%。一體化壓鑄在降本增效及輕量化方面的 優(yōu)勢(shì)明顯，繼特斯拉之后，蔚來、理想、小鵬等造車新勢(shì)力及大眾、奔馳等全球主流車企 紛紛跟進(jìn)，一體壓鑄大勢(shì)所趨。

2、車燈：消費(fèi)升級(jí)、智能化升級(jí)兩大屬性驅(qū)動(dòng)技術(shù)迭代

Model 3 外飾搭配兼具科技感與美感，車燈選用矩陣式 LED 光源。Model 3 整車車長(zhǎng) 4694mm，寬度 1850mm，軸距 2875mm，典型的轎跑造型，前臉沿用特斯拉“家族式” 的封閉格柵設(shè)計(jì)，車門采用隱藏式門把手式設(shè)計(jì)，飾條選用鋁材，車燈應(yīng)用全 LED 光源， 燈體內(nèi)部為矩陣式構(gòu)架，科技感及美感十足。

車燈既是功能件又是外觀件，消費(fèi)升級(jí)、智能化升級(jí)兩大屬性驅(qū)動(dòng)技術(shù)迭代。車燈早 期功能僅限于為行車提供照明，保障夜間行車的安全。近年來，需求端車主對(duì)智能和美觀 的訴求逐漸加大的同時(shí)，供給端也在不斷挖掘車燈潛在的“噱頭”，共同推動(dòng)車燈技術(shù)的 迭代和外觀的進(jìn)化，汽車車燈開始從靜態(tài)被動(dòng)的安全功能系統(tǒng)，變成了主動(dòng)響應(yīng)增進(jìn)駕駛 體驗(yàn)的智能配置，單車價(jià)值量不斷提升。具體而言，一方面，光源端向更優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、更 小體積方向迭代；另一方面，智能車燈從 LED 到 ADB 再到 DLP，功能從方便司機(jī)拓展到 實(shí)現(xiàn)與其他車輛、行人的信息交互。目前，歐洲生產(chǎn) Model Y 已確定采用 DLP 車燈。

光源迭代：汽車車燈光源變得更優(yōu)質(zhì)、節(jié)能，體積更小。早期車燈主要煤油頭燈、乙 炔頭燈等明火大燈，照明效果差，且需要攜帶燃料，使用極為不便。20 世紀(jì) 70 年代鹵素車燈面世，其照明效果遠(yuǎn)優(yōu)于明火大燈，且成本便宜，迅速成為汽車車燈的主要光源。隨 著車燈光源技術(shù)的進(jìn)一步升級(jí)，氙氣燈、LED 等照明效果更好、能耗更低的車燈光源逐漸 應(yīng)用于中高端車型，并開始向中低端車型滲透。2014 年，寶馬旗艦電動(dòng)超跑 i8 首個(gè)搭載 激光大燈，將汽車車燈光源技術(shù)又推高到一個(gè)新的臺(tái)階。回顧車燈光源的迭代歷程，每一 次光源技術(shù)的升級(jí)都伴隨著光線強(qiáng)度、耐用度、照明效果等性能的提高以及能耗的減少。

智能化升級(jí)：從 AFS 到 ADB 再到 DLP，智能化程度不斷加深。汽車行駛過程中駕 駛員需要應(yīng)對(duì)的環(huán)境瞬息萬(wàn)變，靜態(tài)的汽車車燈照明很難實(shí)時(shí)滿足駕駛員的觀察需求。在 這一背景下，AFS（或 AFLS，Adaptive Frontlighting System）和 ADB（Adaptive Driving Beam）等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，近兩年，DLP(Digital Lighting Process，數(shù)字投影燈光)技術(shù)也 開始應(yīng)用在一些車型上。

1）AFS 前燈：能夠根據(jù)汽車的加速、剎車和轉(zhuǎn)向等工況調(diào)節(jié)大燈照射角度，確保照 明范圍能持續(xù)覆蓋駕駛員需要觀察的區(qū)域，減少盲區(qū)。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示 2019 年 我國(guó) AFS 大燈滲透率為 18%。

2）ADB 前燈：能夠通過攝像頭探測(cè)汽車前方的車輛和行人，并依據(jù)探測(cè)結(jié)果控制遠(yuǎn) 光燈的分區(qū)照射，避免來車駕駛員和行人因被遠(yuǎn)光燈照射而產(chǎn)生炫目。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù) 據(jù)顯示 2019 年我國(guó) ADB 大燈的滲透率為 1.8%。

3）DLP 前燈：工作原理和投影機(jī)基本一致，就是通過鏡片反射數(shù)字微鏡芯片 DMD， 投射數(shù)字編輯的信息到車前的地面，像素高達(dá)百萬(wàn)級(jí)。由于 DLP 車燈的關(guān)鍵零部件數(shù)字微 型反射鏡元件(Digital Micromirror Device，簡(jiǎn)稱 DMD)、德州儀器的數(shù)字光處理控制器芯 片(DLPC)、功率微控制器芯片(PMIC)，均由德州儀器獨(dú)家壟斷，成本相對(duì)較高。

3、汽車玻璃：Model 3 天幕引領(lǐng)行業(yè)趨勢(shì)，滲透率有望持續(xù)提升

替代傳統(tǒng)天窗，特斯拉全景天幕引領(lǐng)行業(yè)趨勢(shì)。2016 年，特斯拉宣布旗下 Model S 和 Model 3 兩大車型的最新款更換全景天幕玻璃。其中 Model 3 采用了分段式的天幕玻璃， 在車頂中部采用了加強(qiáng)橫梁，對(duì)視野仍有一定的影響，而 Model S 和 Model Y 更是取消了 中間的橫梁，采用了一體式的天幕玻璃。我們認(rèn)為全玻璃車頂在造型設(shè)計(jì)上更加時(shí)尚和具 有視覺沖擊力，為車內(nèi)提供更加廣闊的視野，采光性能更好，乘坐體驗(yàn)提升顯著。同時(shí)天 幕玻璃省去電機(jī)、滑軌、齒輪等復(fù)雜結(jié)構(gòu)后，制造成本更低。特斯拉所使用的天幕玻璃采 用高強(qiáng)度的夾層玻璃保證安全，并通過鍍膜技術(shù)阻擋近 98%的紫外線和 81%的熱量進(jìn)入 車內(nèi)。特斯拉的天幕設(shè)計(jì)受到了消費(fèi)者的廣泛好評(píng)，料將成為未來趨勢(shì)。

天幕工藝、性能要求提高，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值重構(gòu)。特斯拉的天幕設(shè)計(jì)逐漸開始被其他 品牌跟進(jìn)，蔚來、小鵬、理想和比亞迪等國(guó)內(nèi)主機(jī)廠均在旗艦車型上開始搭載天幕。從汽 車天窗的發(fā)展歷程來看，從最早的無天窗設(shè)計(jì)，到小天窗和全景天窗，再到天幕，汽車玻 璃的單車使用面積不斷提升。天幕玻璃較多采用鋼化玻璃，由于其面積比普通玻璃更大， 工藝難度更高，單平米價(jià)格水平普遍更高。此外，天幕玻璃對(duì)隔熱、隔音等方面都有更高 要求，如采用夾層設(shè)計(jì)、具備防紅外線功能、具備智能調(diào)光功能等，其單價(jià)也顯著高于普 通的鋼化或夾層玻璃。對(duì)于傳統(tǒng)汽車玻璃天窗而言，玻璃供應(yīng)商是 Tier2，天窗機(jī)械及密 封部件貢獻(xiàn)主要價(jià)值量，天窗系統(tǒng)整體單車價(jià)值量約為 20004000 元。而天幕玻璃單車價(jià) 值量約為 1500 元，玻璃供應(yīng)商升級(jí)為 Tier1，不僅滿足了消費(fèi)者需求，同時(shí)降低了主機(jī) 廠的成本。因此，主機(jī)廠更有動(dòng)力提升全玻璃車頂?shù)呐渲寐省Ｒ虼耍炷徊Ａ槠嚥?璃行業(yè)打開新的增長(zhǎng)空間。

底盤：線控底盤是實(shí)現(xiàn)高級(jí)別自動(dòng)駕駛的必由之路

Model 3 底盤逐步實(shí)現(xiàn)線控化。經(jīng)過對(duì) Model 3 底盤結(jié)構(gòu)的拆解，我們看到：懸架方 面，特斯拉全車型均采用前輪雙叉臂式獨(dú)立懸架搭配后輪多連桿式獨(dú)立懸架的配置，未配 置空氣懸架；制動(dòng)系統(tǒng)方面，特斯拉車系使用最前沿技術(shù)，即線控制動(dòng)系統(tǒng) Ibooster；轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)方面，Model 3 仍沿用傳統(tǒng)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向。

線控底盤是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛 SAE L3 的“執(zhí)行”基石。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)共分為感知、決策、 控制和執(zhí)行四個(gè)部分，其中底盤系統(tǒng)屬于自動(dòng)駕駛中的“執(zhí)行”機(jī)構(gòu)，是最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕 駛的核心功能模塊。L3 及 L3 以上更高級(jí)別自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)離不開底盤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速響 應(yīng)和精確執(zhí)行，以達(dá)到和上層的感知、決策和控制的高度協(xié)同。而底盤系統(tǒng)的升級(jí)也意味 著其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等功能模塊的升級(jí)。所以，線控底盤作為更高級(jí)別 自動(dòng)駕駛的執(zhí)行基石，是發(fā)展自動(dòng)駕駛的具體抓手。

制動(dòng)系統(tǒng)：線控制動(dòng)是 L3 及以上高級(jí)別自動(dòng)駕駛的必然選擇。發(fā)展至今，汽車制動(dòng) 領(lǐng)域先后歷經(jīng)四個(gè)階段：機(jī)械制動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力制動(dòng)、脫離發(fā)動(dòng)機(jī)的電力制動(dòng)和數(shù)控制動(dòng)， 以及現(xiàn)階段具備完備冗余機(jī)制的線控制動(dòng)。相較于使用電子真空泵，第四代的線控制動(dòng)能 進(jìn)行能量回收，在能耗降低的同時(shí)，效率提升。隨著汽車行業(yè)智能化、自動(dòng)化發(fā)展，線控 制動(dòng)是必然選擇。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：線控轉(zhuǎn)向是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)未來趨勢(shì)。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷“機(jī)械電子輔助線控”三段式發(fā)展，第三代線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SteerByWire，SBW）在電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) （Electric Power Steering， EPS）的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來，將駕駛員的操縱輸入轉(zhuǎn)化為電 信號(hào)，無需通過機(jī)械連接裝置，轉(zhuǎn)向時(shí)方向盤上的阻力矩也由電機(jī)模擬產(chǎn)生，可以自由地 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳遞特性和力傳遞特性，完全實(shí)現(xiàn)由電線或者電信號(hào)實(shí)現(xiàn)指令傳遞從而 操縱汽車。線控轉(zhuǎn)向模式下，方向盤與轉(zhuǎn)向機(jī)完全解耦，轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)度提升，同時(shí)節(jié)約駕駛 艙空間，是 L4 及以上自動(dòng)駕駛的必選項(xiàng)。

懸架：空氣懸架是核心趨勢(shì)，配置價(jià)格區(qū)間明顯下探。傳統(tǒng)汽車的懸架一般由螺旋彈 簧和減振器組成，被動(dòng)地進(jìn)行受力緩沖和反彈力消減。空氣懸架是一種主動(dòng)懸架，它可以 控制車身底盤高度、車身傾斜度和減振阻尼系數(shù)等。與傳統(tǒng)鋼制汽車懸架系統(tǒng)相比較，空 氣懸架在提高車身穩(wěn)定性及乘坐舒適性方面有顯著優(yōu)勢(shì)，是汽車懸架的核心趨勢(shì)。空氣懸 架系統(tǒng)此前多配置于 BBA 等高端豪華品牌，標(biāo)配價(jià)格在 70 萬(wàn)元以上。隨著國(guó)內(nèi)自主主機(jī) 廠不斷推出高端品牌，同時(shí)希望給消費(fèi)者帶來“性價(jià)比”，空懸成為其增配的主要產(chǎn)品， 國(guó)內(nèi)自主品牌空懸配置價(jià)格區(qū)間明顯下探。

拓展知識(shí)：