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汽车接插件和线束的现在与未来

 yeshuheng 2023-06-11 发布于江苏

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行业概况

汽车线束市场规模已达千亿。传统汽车线束发展较为成熟,与整车厂绑定紧密,属于劳动密集型产业,乘用车线束单车价值在 2500 - 4500 元。

高压线束是新能源汽车又一个高速成长的子行业。目前新能源车线束系统单车  价值 5000 元,高压线束价值 2500 元,市场超 100 亿。

电力与数据的传统路径必不可少。汽车线束犹如人体的血液与神经系统,贯穿汽车各个部位,连接所有的电子零部件,传递电力与数据。

新能源车高压线束安全性可靠性要求更高。600V 高压架构要求线束: 耐高电压高电流、高防护等级、电磁屏蔽、绝缘、耐高温、高耐久。

产业未来趋势

低压线束零部件多而杂,70%人工制成导致了较低的毛利和生产效率。  我国自主品牌线束厂数量多,单体规模小,集中度低,处于发展的上升阶段。未来的发展方向则是不断提升自动化水平,提升效率与毛利率。

高压线束少了许多零部件,复杂性较低,但定价高、毛利率远高于低压  线束。我国企业依托国内新能源车的快速发展而抢占市场。未来则是规模化效应向线束厂集中的趋势,对于产品的毛利及质量都是提升。

2017 年我国汽车连接器市场规模约 180 亿元,2025 年可达 270 亿元, 增量主要是由高压连接器贡献。国内厂商将其他行业高压大电流连接器  应用于电动车,迅速抢占市场占得了先机,下一步需要逐步开发完整的 产品系列,提升自身竞争力,加强与整车厂的绑定关系。

由于车体布线的便利性以及耐高温的安全性,高压硅橡胶线缆是未来发  展方向,目前外资厂商在我国都没有产线,汽车硅胶线都是进口,货期长、价格贵,国内厂商都在加紧开发来弥补技术和产能的空白。

一、高压线束市场巨大、增长迅速、对新能源车必不可少,新能源汽车线束单车价值 5000 元,新增市场超百亿

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我国汽车线束市场规模已达 1000 亿。传统乘用车按照车型档次不同,线束单车价值分为 2500 元、3500 元、4500 元不等。传统汽车线束发展较为成熟,与整车厂绑定紧密,属于劳动密集型产业,相对毛利率较低,但将近千亿的市场规模巨大。

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 新能源汽车线束单车价值 5000 元,新增市场超 100 亿,增长迅速。新能源汽车线束系统包含了低压线束和高压线束,连接电池电机以及所有的电子零部件,是一个随着新能源整车增长而增长的纯增量市场。2017 年我国新能源车年产量 79.4 万辆,线束市场 40 亿,预计 2020 年产量达到 225万辆,市场达到 112 亿。

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 高压线束系统是完全新生的系统,单车价值约 2500 元。随着传统车向新能源车的转化,发动机变速箱由此消失,传统低压线束单车用量相对减小, 而动力电池的出现,电机电驱动的应用,以及其他零部件如车载充电机、 压缩机的电子化应用,随之带来了 600 伏高压架构上全新的线束系统。

具有高压线束制造能力且与整车厂绑定的供应商将会受益,如:昆山沪光、  得润电子、永鼎股份。

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新生零部件高压线缆高压连接器,单车价值 2500 元

新能源汽车高压线束主要包括高压线缆、高压连接器、充电插座,单车价值 2500 元。新能源车高压线缆主要分为交联 PE 与硅橡胶线缆两种,线径从 0.5 平方毫米到 90 平方毫米不等,单车价值约 1000 元,主要用于大电流传输。

高压连接器是新能源车高压零部件间的电气及信号连接必不可少的部分,  通常还具有屏蔽和高压互锁的功能,单车价值约 1000 元。

充电插座是新能源车与电网连接补充电能的接口,也是一种连接器,具有 高压大电流、高插拔次数、高耐久的特点,交流充电插座单个约 200 元,

直流充电插座单个约 300-400 元。

具有汽车高压连接器设计及量产制造能力的供应商将会受益,如:中航光  电、立讯精密、永贵电器。

具有汽车高压线缆量产制造能力的供应商将会受益,如:亨通光电。

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高压线束系统的必要性与重要性

电力与数据的传统路径必不可少。汽车线束犹如人体的血液与神经系统,  贯穿汽车各个部位,连接所有的电子零部件,传递电力与数据。没有线束系统,就没有电气系统,汽车就无法运行。

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新能源车高压线束系统安全性可靠性要求更高。动力电池的应用,电压平台从 12V 提升至 600V,高压架构对于高压线束的安全性可靠性要求更高。

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耐高电压高电流:新能源汽车要求高压线束具有耐受 600 伏电压(商用车高达 1000 伏电压)和 250-400 安电流的能力,由于远远高于人体安全电压 36V,因此高压线束设计要求更高,通常采用双轨制设计, 高压连接器采用互锁机制,保证安全性应用。

密封性要求高(IP67):保证雨天充电与运行的安全性,连接器需要保证公母连接器之间、连接器与线缆之间的密封安全。

屏蔽要求:由于新能源汽车高电压和高电流产生的电磁场,会对车内的无线通讯设备产生电磁干扰,包括快速切换的电源也会造成电磁干扰,所以整车和零部件都必须要有抗干扰和抗辐射的屏蔽能力。

绝缘性能和耐高温:连接器和高压线缆都需要承载很大的电流,使得电气部分温升比较高,温度过高会造成连接器绝缘材料失效,导致安全问题,因此装车前的设计以及运行中的检测尤为重要。

电子化趋势对线束设计要求更高:随着人们对汽车的安全性、舒适性、  经济性和排放性要求的提高,汽车中的功能越来越多,相应的 ECU 应用也越来越多,汽车线束变得越来越复杂,这样对线束设计的要求也 越来越高。

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低压线束千亿市场、劳动密集型产业

汽车线束犹如人体的血液与神经系统,贯穿汽车各个部位,连接所有的电子零部件,传递电力与数据。线缆即是路径,连接器即是连接的节点,线束即是线缆、连接器以及各种附属零部件的总成,搭建起了汽车电力与数据的网络。

分类:传统车与新能源车低压线束差别不大,按照区域和功能,大致可分为主线束(KSK)、发动机线束、仪表盘线束、车身线束、门线束、座椅线束、天窗线束、后备箱线束、前围线束、后围线束、ABS 线束等等。

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零部件范围:低压线束零部件范围很广,包括线缆、连接器、端子、保险丝盒、继电器、熔断器、塑料支架、金属支架、PVC 绝缘管、波纹管、热缩管、密封圈、橡胶套、胶带、扎带、保护罩、螺栓等等。

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以大众高尔夫 7 代为例,线束零部件用量多而杂。

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零部件价值占比:线束几乎是隐藏在车体内部,无法直接观察到,但却是 遍布车身各个角落,属于汽车最昂贵的零部件之一。零部件多而杂,线缆、连接器、端子、塑料件是价值量占比较大的部分;且由于零部件本身的性质,线束价格对于原材料如铜、铝的价格较为敏感。

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劳动密集型,70%人工生产,与整车厂紧密绑定。线束生产可分为开线、压接、预装、总装、测试。只有开线与压接部 分自动化程度比较高,而由于线束零部件多而杂且无法定位的特性, 组装与测试部分需要大量的人工进行,大概 70%的生产流程为人工, 属于高度依赖人工的劳动密集型产业,人工成本所占总成本比例很高。

线束供应商往往与整车厂在车型开发的初期就绑定开发,在整个开发乃至量产的过程中要求线束供应商具备快速反应和工程变更的能力。

由于线束成品的复杂特性,无法很好的打包,线束厂往往利用布袋或塑料箱体的方式进行物流运输,为了节省物流成本以及快速响应,线束厂往往会跟随整车厂的脚步,在附近建厂。

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低压线束千亿市场:乘用车按照车型档次不同,低压线束单车价值分为2500 元、3500 元、4500 元不等,豪华车甚至可达 5000-6000 元。我国汽车线束市场已达千亿规模,全球超过三千亿规模。

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市场格局:线束供应车厂体系较稳定,我国自主品牌起步成长。传统汽车低压线束发展多年,供应商与整车厂的供应体系较为稳定, 大部分有成熟配套的线束厂与之合作开发及量产,地域区分较明显, 日系的矢崎、住友电工占据了全球一半以上的份额,除了供应日系整车厂的线束外,还由于住友电工与大众的历史关系,也能进入德系的供应体系;而欧美系的德尔福、莱尼、李尔多在欧美整车厂体系内供应。这些国际大厂在我国也往往进入了各自的合资厂供应体系。

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我国自主品牌线束厂数量多,单体规模小,集中度低。目前,我国线束厂有数千家之多,线束行业集中度低,质量参差不齐,多数还处于 发展的初级阶段,生产装备与管理都相对落后,主要还是为自主品牌、较低端车配套,而相应的高质量、优质的自主品牌线束厂需求广阔。

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我国线束厂大部分份额仍然被外资厂把持,国内自主品牌车厂往往是 拥有专门配套的线束厂,如长城汽车的保定曼德,比亚迪线束事业部, 吉利的豪达,江淮的新发、华晨的泰安、上汽的金亭等,其他优秀厂 商如昆山沪光、天海集团、柳州双飞和泛华航空。

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高压线束零部件少、价值量高、毛利高

新能源车低压线束与传统车区别不大,发动机的消失,减少了发动机线束,  主要差别在于高压线束,动力电池的出现,电机电驱动的应用,以及其他 零部件如车载充电机、压缩机的电子化应用,随之带来了 600 伏高压架构上全新的线束系统。

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新能源车根据高压架构的不同,一般有高压线束 8 根左右:

直流充电插座---动力电池

交流充电插座---车载充电机

车载充电机---高压配电盒

高压配电盒---动力电池

高压配电盒---电机

车载充电机---电动压缩机

车载充电机---PTC 加热器

动力电池包内高压线束。

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高压线束相比低压线束少了许多零部件,复杂性相对低,主要包括高压线  缆和高压连接器,以及附属固定与保护的部件。

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高压线束生产主要是线缆与连接器的组装,包括开线、附件预装、屏蔽层  压接、端子压接、总装、测试。相比低压线束零部件少,复杂性低,成为了许多厂商进入新能源汽车的一个途径。但是高压线束在加工工艺及设备和材料限制方面,有特殊的要求,新晋的线束厂技术水平不高,难以保证品控。

新能源乘用车线束单车价值约 5000 元,其中高压线束约 2500 元,高压线缆与高压连接器价值占比分别将近一半。是一个随着新能源整车增长而增长的纯增量市场,新增市场超过百亿,增长迅速。

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市场格局:高压线束定价高毛利高但规模小、多方参与。目前由于新能源汽车市场集中度还不高,相比与传统车产量小,规模效应不明显,但定价较高,毛利率远高于低压线束,并且高压线束工序简单了许多,所以造成了线束厂、线缆厂以及连接器厂都在进行线束组装的生产,会打包供应给整车厂。

一方面从外资厂来看,主要是由传统低压线束厂及连接器供应商扩展而来,如住电、矢崎、德尔福、泰科、安费诺等,优势在于产品质量高、制成稳定,但价格较高。

另一方面从国内厂来看,有从低压线束延伸到高压线束来的如昆山沪光、天海集团,长期从事线束制造,产线管控优于连接器产商,且规模大;其他大多往往是根据整车厂需要进而提供连接器加线束的全套高压系统解决方案,如中航光电、力达、康尼、永贵、得润电子、巴斯巴、八达光电等,由于掌握了核心连接器产品,能够应对小批量线束的生产,在线束总成的价格和毛利上较有优势;并且与国内整车厂联系紧密,依托国内新能源车的快速发展而抢占市场。

高压连接器纯增量市场、国内供应商抢占新能源车市场

连接器概念:

从功能上定义:连接器能够提供一个可分离的界面,用以连接两个子系统,并且对于系统的运作不会产生不可接受的能量或信号的损失。

从结构上定义:连接器包括接触界面、接触镀层、接触弹性组件、连接器壳体。

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连接器分类:按照连接的对象可分为线对线、线对板、板对板连接器

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连接器制造包括四个主要的工艺制成:

塑胶件注塑

端子冲压

端子电镀

组装

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 新能源汽车高压连接器则是应用在新能源汽车 600 伏高压架构上,连接动力电池及各种高压零部件的电力与信号网络,具有较高的安全防护等级、高耐温、大载流、低功耗、抗油脂、且体积小、轻量化等特点。

高压互锁:考虑到插拔过程中的高压安全保护,在高压回路之外额外设计一条低压回路,用来确认高压系统连接的完整性,也可以作为盖板打开检测。

高防护等级:高压连接器密封一般要求至少达到 IP67,在汽车一些特殊场合甚至要求达到 IP6K9K,以保证即便在高压冲洗时也满足使用要求,防止在密封失效时的安全隐患。

电磁屏蔽设计: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 360°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。

充电接口高耐久设计:新能源汽车充电接口工作在高压大电流条件下且暴露在外界环境中,并要求全生命周期一万次插拔,这对于接触端子有很高的设计与制造要求

全球连接器市场持续快速增长,根据 Bishop & Associates 数据显示,

1980 年不足 100 亿美元全球市场增长到 2017 年 600 亿美元,复合增长率高达 5.2%。

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我国连接器产业从零开始,到 2017 年占据了全球连接器市场将近 30%的份额,将近 180 亿美元的市场规模,以及成为最大的地区市场。

按照下游应用行业,连接器可分为汽车、通信、消费类电子、工业、军工、医疗等,其中汽车行业占比最高,2017 年达到 23.9%,并且随着汽车电子以及新能源汽车的发展,汽车连接器仍有很大发展空间。

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高压连接器是纯增量市场

乘用车低压连接器单车价值量约 500-800 元,高档车电子化程度高, 价值量能够达到 1500 元。新能源车高压连接器(包括充电接口)使用数量不是很多,根据架构 不同配置不同,电池包外大概 15 个左右(电池包内还有 30-40 个铜排),但比低压连接器价值大,约 1500 元。

由此推算,2017 年我国汽车连接器市场规模约 180 亿元,2020 年突破 200 亿元,2025 年可达 270 亿元,其中增量部分主要是由新能源车高压连接器贡献。

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