电机控制器是动力系统的控制中心。电机控制器作为控制电动汽车驱动电机的设备,负责接收整车控制器和制动踏板、油门踏板、换挡机构等传送的控制信息,通过控制驱动电机的电压和电流对驱动电机转速、转矩、转向进行控制,并可同时对动力电池的输出进行相应控制。
图表:电机控制器为动力总成系统核心
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在新能源汽车领域,电机控制系统主要由逆变器、逆变驱动器、电源模块、中央控制模块、软起动模块、保护模块、散热系统信号检测模块等组成,其中逆变器负责蓄电池的直-交转换,从而驱动电机运转。IGBT 应用于逆变器中,占整个控制器成本的 40-50%。
图表:IGBT 为电控各个零部件主要材料
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高端 IGBT 器件国外企业占主导地位。英飞凌、ABB、三菱、西门康、东芝、富士占据主要市场,形成这种局面的原因主要是:国际厂商起步早,研发投入大,形成了较高的专利壁垒,且国外高端制造业水平较高一定程度上支撑了国际厂商的技术优势。
图表:2014 年全球 IBGT 市场格局
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图表:2015 年全球 IGBT 市场格局
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参考观研天下发布《2018年中国IGBT器件行业分析报告-市场深度分析与投资前景研究》
国内赶超,打破垄断。中国功率半导体市场占世界市场的 50%以上,但在 IGBT 芯片市场上,90%主要依赖进口,进口替代空间巨大。近年来,以中车株洲所为代表的中国国产 IGBT 技术正逐步与国际领先企业接轨,甚至走向技术输出: 2008 年中车株洲所并购英国 Dynex 实现技术突围,并于 2014 年在湖南株洲投产世界第二条 8 英寸 IGBT 芯片生产线,6500 伏高压 IGBT 产品已应用于中国标准动车组“复兴号”等轨道交通列车,2015 年自主研发的高功率 IGBT 芯片首次走出国门出口印度,2017 年 5 月中标印度 100 辆机车 1700 伏 IGBT 订单,这是中国自主研发生产的 IGBT 产品首次批量出口海外市场。
图表:汽车级 IGBT 电压要求居中
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近几年中国 IGBT 产业在国家政策推动及市场牵引下得到迅速发展,已形成了 IDM 模式和(集成器件制造)代工模式的 IGBT 完整产业链,并逐步进入国内车企供应链:中车株洲时代与北汽新能源签署协议,全面启动汽车级“高铁基因”IGBT 及驱动总成业务合作;上海先进与比亚迪、国家电网建立产业联盟,为比亚迪IGBT核心供应商;华润上华和华虹宏力6英寸和8 英寸1700V、2500V 和 3300V IGBT 芯片已进入量产。
经国内多家电机电控企业调研得知,业界认为新能源汽车用 IGBT 与国外仅存在 1 到 2 年差距,虽目前国内主流电控生产商家主要应用国外器件,但 IGBT 国产化进程随着强劲的国内需求发展,后发优势显著,未来进口替代可大幅降低国内驱动电控生产成本,国内电驱动企业利润进一步释放,抢占电机电控市场。
图表:国内先进 IGBT 企业一览
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