繼上個月海通國際拆解了一台比亞迪“元”，用87頁研報展示這款新能源汽車內部零部件的詳細細節後，近期券商“一哥”中信證券也聯合多家企業和機構拆解了一台特斯拉Model 3，寫了一份長達94頁的研報《新能源汽車行業特斯拉系列研究專題：從拆解Model 3看智能電動汽車發展趨勢》，並於今天正式發布。

據介紹，中信證券研究部TMT和汽車團隊協同多家公司和機構耗時兩個月才完成了對特斯拉Model 3標準續航版的完整拆解和分析，並形成了這份研報。

不過，此前，海通國際從外觀、操控、安全、性價比、續航情況等角度對2018款比亞迪元EV360智聯炫酷進行評價，並呈現了這輛電動車的每一個部件，包括車身結構件、底盤、座椅、線束、多媒體系統、組合儀表、熱管理系統、電池系統、電驅系統等等。甚至連隔音材料、地毯等每個拆下來的零部件都進行了圖片文字描述，包括尺寸重量、工作原理、生產信息以及經銷商報價等信息。

中信證券則通過拆解特斯拉Model 3標準續航版，對其域控制器、線束和連接器、電池、電機電控、熱管理、車身等多個方面進行了深入細緻地分析。

具體如下：

一、域控制器：軟件定義汽車，迭代決定智能

一個產業的進步和變革，往往是供給和需求兩方面因素共同驅動的。當新航路帶來的新市場遇到珍妮紡紗機，就足夠引發一場工業革命；出行的需求遇上熱機，就產生了各類交通工具。

集成電路出現以來，人們對電子化、自動化、智能化的需求越來越高，其根源還是對低成本美好生活的需求，這種需求與不斷發展的IT 技術供給相結合，相繼誕生了PC、智能手機、智能家居等諸多大型產業，如今又開始推動汽車往智能化方向演進。

汽車的智能化的大方向已經成為了產業共識和市場共識，然而什麼叫智能化卻沒有一個明確的定義。我們認為，智能化的關鍵在於智能汽車的軟件“可迭代、可演進”。比如說2008 年安卓1.0 發布之初，使用體驗是比較一般的，經過不斷的數據收集、用戶反饋和持續迭代，最終交互和用戶體驗越來越好，逐步向我們理想中的“智能終端”逼近。

無論每個人如何去定義自己心目中的汽車智能化，但我們相信會有一個共識，那就是現在僅僅只是汽車智能化的起點，離終局還非常遙遠，這中間軟件需要不斷進行升級迭代。

而汽車過去的E/E 架構（如下圖所示），是由多個廠商提供ECU 組成的電子電氣架構，正因為硬件和軟件功能都被切割成很多塊分佈在不同廠家提供的ECU 裡，使得軟件OTA 的難度非常大。這使得很多型號的汽車從出廠到最終報廢，軟件功能都沒有升級過，都沒有迭代，又何談智能？

顯而易見，汽車如果要能像手機一樣持續根據數據和用戶反饋進行軟件迭代，現有的E/E 架構勢必然是要進行大的變革的。軟件和硬件必須解耦，算力必須從分佈走向集中， 特斯拉的Model3 率先由分佈式架構轉向了分域的集中式架構，這是其智能化水平遙遙領先於許多車廠的主要原因，我們接下來就對特斯拉的車身域、座艙域、駕駛域進行詳細的解讀。

1、車身域

車身域：按位置而非功能進行分區，徹底實現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先的。舉例來說，作為傳統汽車供應鏈中最核心的供應商之一，博世是最早提出域控制器概念的企業之一。

但博世的思路仍然受到傳統的模塊化電子架構影響，其在2016 年提出了按照功能分區的五域架構， 將整車的ECU 整合為駕駛輔助、安全、車輛運動、娛樂信息、車身電子5 個域，不同域之間通過域控制器和網關進行連接。在當時看來，這一方案已經能夠大大減少ECU 數量， 然而用今天的眼光來看，每個域內部仍然需要較為複雜的線束連接，整車線束複雜度仍然較高。

與博世形成對比，特斯拉model 3 在2016 年發布，2017 年量產上市，與博世的報告幾乎處於同一時期。然而，Model 3 的域控制器架構核心直接從功能變成了位置，3 個車身控制器就集中體現了特斯拉造車的新思路。按照特斯拉的思路，每個控制器應該負責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佈線複雜度， 充分發揮當今芯片的通用性和高性能，降低汽車開發和製造成本。所以特斯拉的三個車身域控制器分別分佈在前車身、左前門和右前門前，實現就近控制。

這樣的好處是可以降低佈線的複雜度，但是也要求三個車身域要實現徹底的軟硬件解耦，對廠商的軟件能力的要求大大提高。

以下分別介紹三個車身控制器的情況，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，這個位置理論上來說遇到的碰撞概率要更高，因此採用鋁合金的保護外殼，而左右車身域控制器由於在乘用艙內，遇到外界碰撞的概率較低， 保護外殼均採用塑料結構，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

前車身控制器位於前艙中，主要負責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。其主要負責三類電子電氣的配電和控制：

1、安全相關：i-booster、ESP 車身穩定係統、EPS 助力轉向、前向毫米波雷達；

2、熱管理相關：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，因為左右車身控制器隨後還將用這兩個接口中的能量來驅動各自控制的車身零部件。

將其拆開來看，具體功能實現方面，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體的MCU 來執行（圖中紅框）。此外，由於涉及到冷卻液泵、制動液液壓閥等各類電機控制，所以板上搭載有安森美的直流電機驅動芯片（圖中橙色框M0、M1、M2），這類芯片通常搭配一定數量的大功率MOSFET 即可驅動電機。

配電功能方面，一方面需要實時監測各部件中電流的大小，另一方面也需要根據監測的結果對電流通斷和電流大小進行控制。電流監測方面，AMS 的雙ADC 數據採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， 一方面是通過MOSFET 的開關，另一方面也可以通過HSD 芯片（High Side Driver，高邊開關），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個安森美的大功率MOSFET，9個功率整流器芯片， 以及ST 和英飛凌的共計21 個HSD 芯片。在前車身控制器上我們可以看到，特斯拉已經在很大程度上用半導體元件取代了傳統電氣元件。

左車身域控制器：負責車身左側電子電氣調度 

左車身控制器位於駕駛員小腿左前方位置，貼合車體縱向放置，採用塑料殼體封裝， 可以在一定程度上節約成本。左車身控制器負責管理駕駛艙及後部的左側車身部件，充分體現了盡可能節約線束長度以控製成本的指導思想。

左車身控制器主要負責了幾類電子電氣的配電和控制：1、左側相關：包括儀表板、 方向盤位置調節、照腳燈；2、座椅和車門：，左前座椅、左後座椅、前門、後排車門、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 位單片機來實現。左車身的燈具和電機比較多，針對燈具類應用，特斯拉選用了一批HSD 芯片來進行控制，主要採用英飛凌的BTS 系列芯片。針對電機類應用，特斯拉則選用了TI 的電機控制芯片和安森美的大功率MOSFET。

右車身域控制器：負責車身右側電子電氣調度 

右車身控制器與左車身基本對稱，接口的佈局大體相同，也有一些不同點。右車身域負責超聲波雷達以及空調，同時右車身承擔的尾部控制功能更多一些，包括後方的高位剎車燈和後機油泵都在此控制。

具體電路實現方面，由於功能較為相似，電路配置也與左車身較為相似。一個不同點在於右車身信號較多，所以將主控單片機從左車身的ST 換成了瑞薩的高端單片機RH850 系列。此外由於右車身需要較多的空調控制功能，所以增加了三片英飛凌的半橋驅動器芯片。

特斯拉車身域的思路：徹底地軟件定義汽車，用芯片替代保險絲和繼電器 

車身域是特斯拉相比傳統汽車變化最大的地方，傳統汽車採用了大量ECU，而特斯拉通過三個域實現了對整車的一個控制。雖然都是往域控制器方向走，但特斯拉沒有採用博世的功能域做法，而是完全按區域來進行劃分，將硬件盡量標準化，通過軟件來定義汽車的思路體現得淋漓盡致。除此之外，特斯拉還將一些電氣化的部件盡量芯片化，如車身域中採用了大量HSD 芯片替代了繼電器和保險絲，可靠性提高，而且可以編程，能更好實現軟件定義汽車。

特斯拉控制器的未來走向：走向更高集成度，優化佈置持續降本 

從特斯拉車身控制器能夠體現出的另一個發展趨勢是器件的持續集成和持續降本。早期版本的model S 和model X 並無如此集中的車身控制器架構，但如今較新的model 3 和model Y 已經體現出集成度增加的趨勢。左下圖中我們可以看到，作為第三代車身域控制器產品，model Y 的車身控制器已經與第一代的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，增加了一定數量的元器件，這使得控制器的集成度進一步提高。集成度提高的結果就是車身電子電氣架構的進一步簡化， 汽車電子成本的進一步降低。

另外2020 款model Y 的PCB 板也得到進一步節約。初代PCB 板由於形狀不規則， 必然有一部分PCB 材料被浪費，推高了成本。而第三代控制器的PCB 形狀能夠緊密貼合， 兩個左右車身控制器可以合併成為一個矩形，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。

未來車身控制器會如何發展，是否會走向一台統一的控制器？至少目前來看，特斯拉用產品對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計中，前車身控制器也分成了兩片，一片負責能量管理和配電，另一片負責車身管理、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，體現出了集成降本的趨勢。另外，第四代控制器的元件連接採用Press-Fit 技術取代了傳統焊接，進一步提高了良率，也有利於實現更高的元器件密度。

整體來看，統一的中央計算機雖然集成度高，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無限制集成，因此集中化也是有上限和最優解的，目前看來特斯拉正逐漸改善設計和工藝來逼近這個最優解。

硬件方面的持續集成也為軟件的集成和發展創造了條件。傳統汽車產業鏈當中不同功能獨立性很高，各功能的ECU 都來自不同廠商，難以協同工作。但特斯拉將大量ECU 集成後，車身上只需保留負責各個功能的執行器，而主要的控制功能都統一在域控制器中， 採用少量的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MCU，數量大大減少，不同控制功能採用軟件的形式進行交互，能夠有更大的協同創新空間。比如特斯拉可以協同全車空調出風口來調節車內風場，或對副駕駛座位上的乘客進行體重檢測，判斷其是否屬於兒童，從而靈活調整安全氣囊策略，而不是像傳統車企一樣只能讓兒童坐在後排。而且特斯拉可以從軟件控制當中收集數據，並持續不斷改善控制功能，改善用戶體驗。

特斯拉這種軟硬件持續集成的方案在帶來優勢的同時也對軟件開發能力提出了更高要求。只有統攬全局軟硬件方案、熟悉各個部件特性的整車廠商才有能力開發如此龐大復雜的軟件系統，傳統車企一直以來扮演集成商的角色，ECU 軟件開發更多依賴供應商，其人才隊伍構成和供應鏈方面的利益關係導致其短時間內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特的競爭力。

2、駕駛域：FSD 芯片和算法構成主要壁壘，NPU 芯片效率更優

特斯拉的另一個重要特色就是其智能駕駛，這部分功能是通過其自動駕駛域控制器（AP）來執行的。本部分的核心在於特斯拉自主開發的FSD 芯片，其餘配置則與當前其他自動駕駛控制器方案沒有本質區別。

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 個三星2GB 內存顆粒，單FSD總計8GB，同時每顆FSD配備一片東芝的32GB閃存以及一顆Spansion 的64MB NOR flash 用於啟動。網絡方面，AP 控制器內部包含Marvell 的以太網交換機和物理層收發器，此外還有TI 的高速CAN 收發器。對於自動駕駛來說，定位也十分重要， 因此配備了一個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、以太網接口和CAN 接口使得AP 控制器能夠正常運作。作為一款車載控制器，特斯拉的自動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 收發器。

另外一點值得注意的是，為了保障駕駛安全，AP 控制器必須時刻穩定運行，因此特斯拉在AP 控制器中加入了相當大量的被動元件，正面有8 顆安森美的智能功率模塊，並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元件鋪滿整個電路板，密度之高遠超其他控制器，也明顯高於生活中各種常見的智能終端。從這一點來看，隨著智能汽車的發展，我國被動元器件企業也有望獲益。

為了實現自動駕駛，特斯拉提出了一整套以視覺為基礎，以FSD 芯片為核心的解決方案，其外圍傳感器主要包含12 個超聲傳感器（Valeo）、8 個攝像頭（風擋玻璃頂3 個前視，B 柱2 個拍攝側前方，前翼子板2 個後視，車尾1 個後視攝像頭，以及1 個DMS 攝像頭）、1 個毫米波雷達（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的長焦鏡頭和廣角鏡頭，形成不同視野範圍的搭配，三個攝像頭用的是相同的安森美圖像傳感器。

毫米波雷達放置於車頭處車標附近，包含一塊電路板和一塊天線板。該毫米波雷達內部採用的是一顆Freescale 控制芯片以及一顆TI 的穩壓電源管理芯片。

而整個AP 控制器的真正核心其實就是FSD 芯片，這也是特斯拉實現更高AI 性能和更低成本的的一個重點。與當前較為主流的英偉達方案不同，特斯拉FSD 芯片內部佔據最大面積的並非CPU和GPU，而是NPU。雖然此類設計完全是為神經網絡算法進行優化， 通用性和靈活性相對不如英偉達的GPU 方案，但在當前AI 算法尚未出現根本性變化的情況下，NPU 的適用性並不會受到威脅。

NPU 單元能夠對常見視覺算法中的捲積運算和矩陣乘法運算進行有效加速，因此特斯拉FSD 芯片能夠使用三星14nm 工藝，達到144TOPS 的AI 算力，而面積只有約260 平方毫米。相比而言，英偉達Xavier 使用台積電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Parker SoC 切換到HW3.0 的自研FSD 芯片的原因。因此，在算法不發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勢，這也構成了特斯拉自動駕駛方案的競爭力。

AI 算法方面，根據特斯拉官網人工智能與自動駕駛頁面的描述，AutoPilot 神經網絡的完整構建涉及48 個網絡，每天依據其上百萬輛車產生的數據進行訓練，需要訓練70000 GPU 小時。基礎代碼層面，特斯拉具備可以OTA 的引導程序，還有自定義的Linux 內核（具有實時性補丁），也有大量內存高效的低層級代碼。、

未來自動駕駛域的創新仍然會集中在芯片端，另外傳感器的創新如激光雷達、4D 毫米波雷達等也能夠很大程度上推動智能駕駛。在可見的未來，專用AI 芯片將能夠成為與英偉達競爭的重要力量，我國AI 芯片企業有望藉助智能汽車的東風獲得更好發展。

3、座艙域：特斯拉更多將座艙視為PC 而非手機 

座艙域是用戶體驗的重要組成部分，特斯拉的座艙控制平台也在不斷進化中。本次拆解的特斯拉model 3 2020 款採用的是第二代座艙域控制器（MCU2）。

MCU2 由兩塊電路板構成，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、以太網控制芯片、天線接口等，相當於傳統汽車中用於對外無線通信的T-box，此次將其集成在MCU 中，能夠節約空間和成本。我們本次拆解的2020 款model 3 採用了Telit 的LTE 模組，在2021 款以後特斯拉將無線模組供應商切換成移遠通信。

MCU2 的主板採用了雙面PCB 板，正面主要佈局各種網絡相關芯片，例如Intel 和Marvell 的以太網芯片，Telit 的LTE 模組，TI 的視頻串行器等。正面的另一個重要作用是提供對外接口，如藍牙/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4GB 的Micron 內存和同樣是Micron 提供的64GB eMMC 存儲芯片。此外還有LG Innotek 提供的WiFi/藍牙模塊等。

在座艙平台上，特斯拉基於開源免費的Linux 操作系統開發了其自有的車機操作系統， 由於Linux 操作系統生態不如Android 生態豐富，特斯拉需要自己進行一部分主流軟件的開發或適配。

座艙域的重要作用就是信息娛樂，MCU2 在這一方面表現尚顯不足。伴隨A3950 芯片低價的是其性能有限，據車東西測試稱，在MCU2 上啟動騰訊視頻或bilibili 的時間都超過了20 秒，且地圖放大縮小經常卡頓。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，處理器測評網站NotebookCheck 對英特爾HD 505 的評價是，截至2016 年的遊戲，即使是在最低畫質設置下，也很少能流暢運行。另一方面，速度較慢、壽命較短的eMMC（embedded MultiMedia Card）閃存也會拖累系統性能。eMMC 相對機械硬盤具備速度和抗震優勢，但擦寫壽命可能只有數百次，隨著使用次數增多，壞塊數量增加，eMMC 的性能將逐漸惡化，在使用周期較長的汽車上這一弊端可能會得到進一步放大，導致讀寫速度慢，使用卡頓，2021 年年初，特斯拉召回初代MCU eMMC 可以佐證這一點。綜合來看，特斯拉MCU2 相比同時期採用高通820A 的車機，屬於偏弱的水平。

但特斯拉作為一家重視車輛智能水平的企業，並不會坐視落後的局面一直保持下去。2021 年發布的所有新款車型都換裝AMD CPU（zen+架構）和獨立顯卡（RDNA2 架構）， GPU 算力提升超過50 倍，存儲也從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 配置已經與當前最新一代的主流遊戲主機較為接近，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得到大幅提升。根據車東西的測試，MCU3 加載bilibili 的時間縮短到9 秒，瀏覽器啟動時間為4 秒，地圖也能夠流暢操作，雖然相比手機加載速度仍然不夠，但已經有明顯改善。另外MCU3 的龐大算力讓其能夠運行大型遊戲，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場展示了用手柄和車機玩賽博朋克2077。而且特斯拉官網上，汽車內部渲染圖中，車機屏幕上顯示的是巫師3。這兩個案例已經說明，MCU3 能夠充分支持3A 遊戲，使用體驗一定程度上已經可以與PC 或遊戲主機相比較。

從特斯拉車機與遊戲的不斷靠攏我們可以看到未來座艙域的發展第一個方向，即繼續推進大算力與強生態。目前除特斯拉採用x86 座艙芯片外，其他車企採用ARM 體系較多， 但同樣呈現出算力快速增長的趨勢，這一點從主流的高通820A 到8155，乃至下一代的8295 都能夠得到明顯體現。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，未來也有可能進一步超越PC 算力。

而且高算力讓座艙控制器能夠利用現有的軟件生態。特斯拉選用x86，基於Linux 開發操作系統，利用現有的PC遊戲平台，其他廠商更多利用現有的ARM-Android移動生態。這一方向發展到一定階段後，可能會給車企帶來商業模式的改變，汽車將成為流量入口， 車企可以憑藉車載的應用商店等渠道獲得大量軟件收入，並且大幅提高毛利率。

座艙域控制器的第二個發展方向則是可能與自動駕駛控制器的融合。首先，當前座艙控制器的算力普遍出現了過剩，剩餘的算力完全可以用於滿足一些駕駛類的應用，例如自動泊車輔助等。其次，一些自動駕駛功能尤其是泊車相關功能需要較多人機交互，這正是座艙控制器的強項。而且，座艙控制器與自動駕駛控制器的融合還能夠帶來一定的資源復用和成本節約，停車期間可以將主要算力用於進行遊戲娛樂，行駛期間則將算力用於保障自動駕駛功能，而且這種資源節約能夠讓汽車少一個域控制器，按照MCU3 的價格，或許能夠為每台車節約上百美元的成本。目前已經出現了相當多二者融合的跡象，比如博世、 電裝等主流供應商紛紛在座艙域控制器中集成ADAS 功能，未來這一趨勢有望普及。

4、電控域：IGBT 宏圖大展，SiC 鋒芒初露

IGBT：汽車電力系統中的“CPU”，廣泛受益於電氣化浪潮 

IGBT 相當於電力電子領域的“CPU”，屬於功率器件門檻最高的賽道之一。功率半導體又稱為電力電子器件，是電力電子裝置實現電能轉換、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。

應用場景的增量擴張使得汽車領域成為市場規模最大，增長速度最快的IGBT 應用領域。根據集邦諮詢數據，新能源汽車（含充電樁）是IGBT 最主要的應用領域，其占比達31%。IGBT 在汽車中主要用於三個領域，分別是電機驅動的主逆變器、充電相關的車載充電器（OBC）與直流電壓轉換器（DC/DC）、完成輔助應用的模塊。

1）主逆變器：主逆變器是電動車上最大的IGBT 應用場景，其功能是將電池輸出的大功率直流電流轉換成交流電流，從而驅動電機的運行。除IGBT 外，SiC MOSFET 也能完成主逆變器中的轉換需求。

2）車載充電器（OBC）與直流電壓轉換器（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 內的功率器件需要完成交-直流轉換和高低壓變換工作。DC/DC 轉換器則是將電池輸出的高壓電（400-500V）轉換成多媒體、空調、 車燈能夠使用的低壓電（12-48V），常用到的功率半導體為IGBT 與MOSFET。

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

以逆變器為例，Model S 的動力總成有兩種，分別為Large Drive Unit（LDU）和Small Drive Unit（SDU），前者裝配在“單電機後驅版本”中的後驅、“雙電機高性能四驅版本” 中的後驅，後者裝配在“雙電機四驅版本”中的前後驅、“雙電機高性能四驅版本”中的前驅。

LDU 尺寸較大，輸出功率也較大，內部的逆變器包含84 個IGBT。LDU 的逆變器呈現三棱鏡構造，每個半橋位於三棱鏡的每個面上，每個半橋的PCB 驅動板（三角形）位於三棱鏡的頂部，電池流出的高壓直流電由頂部輸入，逆變後的高壓交流電由底部輸出。

Model S（單電機版本）全車共有96 個IGBT，其中有84 個IGBT 位於逆變器中，為其三相感應電機供電，84 個IGBT 的型號為英飛凌的IKW75N60T。若以每個IGBT 5 美元計算，Model S 逆變器所使用的IGBT 價格約為420 美元。

而SDU 的形態更小，內部結構也更為緊湊，內部逆變器含36 個IGBT。根據01芯聞拆解，SDU 中的IGBT 為單管IGBT，型號為英飛凌的AUIRGPS4067D1，總用量為36 片。IGBT 單管的佈局也有較大變化，IGBT 單管背靠背固定在散熱器中，組成類似三明治的結構，充分利用內部空間。同時，SDU 內部IGBT 的管腳也無需折彎，降低失效概率。相比LDU，SDU 的出現體現出特斯拉對IGBT 更高的關注度與要求，其機械、電學、成本、空間等指標均有明顯提升。

SiC：Model 3 開創應用先河，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通和開關損耗等特點，因此非常適合大功率應用。SiC 的工作頻率可達100kHz 以上，耐壓可達20kV，這些性能都優於傳統的矽器件。其於上世紀70 年代開始研發，2010 年SiC MOSFET 開始商用，但目前並未大規模推廣。

Model 3 為第一款採用全SiC 功率模塊電機控制器的純電動汽車，開創SiC 應用的先河。基於IGBT 的諸多優勢，在Model 3 問世之前，世面上的新能源車均採用IGBT 方案。而Model 3 利用SiC 模塊替換IGBT 模塊，這一里程碑式的創新大大加速了SiC 等寬禁帶半導體在汽車領域的推廣與應用。根據SystemPlus consulting 拆解報告，Model 3 的主逆變器上共有24 個SiC 模塊，每個模塊包含2 顆SiC 裸晶（Die），共48 顆SiC MOSFET。

Model 3 所用的SiC 型號為意法半導體的ST GK026。在相同功率等級下，這款SiC 模塊採用激光焊接將SiC MOSFET、輸入母排和輸出三相銅進行連接，封裝尺寸也明顯小於矽模塊，並且開關損耗降低75%。採用SiC 模塊替代IGBT 模塊，其係統效率可以提高5%左右，芯片數量及總面積也均有所減少。如果仍採用Model X 的IGBT，則需要54-60 顆IGBT。

24 個模組每個半橋並聯四個，利用水冷進行散熱。24 個模塊排列緊密，每相8 個， 單個開關並聯4 個。模組下方緊貼水冷散熱器，並利用其進行散熱。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），利用冷卻水進行水冷。水通道由稍大的蓋板覆蓋和密封。

Model 3 形成“示范效应”后，多家车厂陆续跟进 SiC 方案。在 Model 3 成功量产并 使用后，其他厂商开始逐渐认识到 SiC 在性能上的优越性，并积极跟进相关方案的落地。2019 年 9 月，科锐与德尔福科技宣布开展有关车用 SiC 器件的合作，科锐于 2020 年 12 月成为大众 FAST 项目 SiC 独家合作伙伴；2020 年，比亚迪“汉”EV 车型下线，该车搭 载了比亚迪自主研发的的 SiC MOSFET 模块，加速性能与续航显著提升；2021 年，比亚 迪在其“唐”EV 车型中加入 SiC 电控系统；2021 年 4 月，蔚来推出的轿车 ET7 搭载具 备 SiC 功率模块的第二代高效电驱平台；小鹏、理想、捷豹、路虎也在逐渐布局 SiC。

相比 IGBT，SiC 能够带动多个性能全面提升，优势显著。由于 Si-IGBT 和 Si-FRD 组成的 IGBT 模块在追求低损耗的道路上走到极致，意法半导体、英飞凌等功率器件厂商 纷纷开始研发 SiC 技术。与 Si 基材料相比，SiC 器件的优势集中体现在：1）SiC 带隙宽， 工作结温在 200℃以上，耐压可达 20kV；2）SiC 器件体积可以减少至 IGBT 的 1/3~1/5， 重量减少至 40%~60%；3）功耗降低 60%~80%，效率提升 1%~3%，续航提升约 10%。在多项工况测试下，SiC MOSFET 相比 Si-IGBT 在功耗和效率上优势显著。

但SiC 的高成本製約普及節奏，未來SiC 與Si-IGBT 可能同步發展，相互補充。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。受限於高成本，SiC 器件普及仍需時日，疊加部分應用場景更加看重穩定性，我們認為SiC 在逐步滲透的過程中將與Si-IGBT 一同成長，未來兩者均有廣闊的應用場景與增長空間。

由於應用落地較慢，目前整個SiC 市場仍處於發展階段，國外廠商佔據主要份額。根據Cree（現公司名為Wolfspeed）數據，2018 年全球SiC 器件銷售額為4.2 億美元，預計2024 年銷售額將達50 億美元。SiC 產業分鏈可分為襯底、外延、模組&器件、應用四大環節，意法半導體、英飛凌、Cree、Rohm 以及安森美等國外龍頭主要以IDM 模式經營， 覆蓋產業鏈所有環節，五家龍頭佔據的市場份額分別為40%、22%、14%、10%、7%。國內三安光電、中車時代電氣、揚傑科技、華潤微等廠商以IDM 模式經營，而天嶽先進、 露笑科技、華天科技等廠商則專注於某一細分環節。

5、動力域：主從架構BMS 為軀幹，精細電池管理為核心 

Model 3 作為電動車，電能和電池的管理十分重要，而負責管理電池組的BMS 是一個高難度產品。BMS 最大的難點之一在於，鋰電池安全高效運行的條件是十分苛刻的。當今的鋰電池，無論正負極還是電解液都十分脆弱。正負極均為多孔材料，充放電時鋰離子就在正極和負極的孔隙中移動，導致正負極材料膨脹或收縮，當鋰電池電壓過高或過低， 就意味著鋰離子過度集中在正負極其中之一，導致這一邊的電極過度膨脹而破碎，還容易產生鋰枝晶刺破電池結構，而另一邊的電極由於缺乏鋰離子支撐，會發生結構坍塌，如此正負極都會受到永久性損害。電解液和三元正極材料都對溫度比較敏感，溫度過高則容易發生分解和反應，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，溫度為縱軸繪製一張圖，這就意味著鋰電池必須運行在圖中一個較小的區域內。

BMS 的第二大難點在於，不同的鋰電池之間必然存在不一致性。這種不一致性就導致同一時間，在同一電池組內，不同的電池仍然工作在不同的溫度、電壓、電流下。如果繼續用一張圖來描述，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行，就意味著諸多電池所在的點位必須同時處於狹小的安全窗口內，這就導致電池數量越多，管理就越困難。

為了解決鋰電池運行的這一難題，就必須有可靠的BMS 系統來對電池組進行監控和管理，讓不同電池的充放電速度和溫度趨於均衡。

在諸多廠家的BMS 中，特斯拉的BMS 系統是複雜度和技術難度最高的之一，這主要是由於特斯拉獨特的大量小圓柱電池成組設計。

為什麼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驗，一年出貨量達到幾十億節，因而這類電池一致性較好，有利於電池管理。因此特斯拉在model S 上選用了小圓柱電池。出於技術積累等方面的原因，特斯拉在model 3 上使用了僅比18650 略大的2170 電池，並且至今還在使用圓柱形電池。

由於特斯拉一直採用數量龐大的小圓柱電池來構造電池組，導致其BMS 系統的複雜度較高。在model S 時代，特斯拉全車使用了7104 節電池，BMS 對其進行控制是需要一定軟件水平的。根據汽車電子工程師葉磊的表述，在model S 當中，採用每74 節電池並聯檢測一次電壓，每444 節電池設置2 個溫度探測點。從汽車電子工程師朱玉龍發布的model S 診斷界面圖也可以看出，整個電池組共有16*6=96 個電壓採樣點，以及32 個溫度採樣點。可以看到採樣的數據是很多的，需要管理的電池數量也為其增加了難度，最終BMS 將依據這些數據設置合理的控制策略。高複雜度的電池組也讓特斯拉在BMS 領域積累了相當強的實力。與之相對，其他廠商的BMS 複雜度就遠不如特斯拉高，例如大眾MEB 平台的首款電動車ID.3 採用最多12 個電池組模塊，其電池管理算法相對會比較簡單。

未來特斯拉的BMS 是否會維持這樣的複雜度？從目前趨勢來看，隨著採用的電池越來越大，BMS 需要管理的電池數量是越來越少的，BMS 的難度也有所降低。比如從model S 到model 3，由於改用2170 電池，電芯數量出現了較明顯的下降，長續航版電芯數量縮減到4416 顆，中續航版3648 顆，標準續航版2976 顆。本次拆解的標準續航版配置96 個電壓採樣點，數量與model S 相同，平均每31 節電池並聯測量一個電壓值。整車4 個電池組，每個都由24 串31 併的電池組組成，對電流均衡等方面提出了較高的要求。未來， 隨著4680 大圓柱電池的應用，單車電芯數量將進一步減少，有利於BMS 更精確地進行控制，或許能夠進一步強化特斯拉的BMS 表現。

儘管面臨著最高的BMS 技術難度，但特斯拉仍舊在這一領域做到優秀水準，而且還有超越其他公司的獨到之處。比如特斯拉在電池管理的思路方面顯得更加大膽，熱管理方面是一個典型體現。特斯拉會在充電期間啟動熱管理系統將電池加熱到55 度的理論最佳溫度，並在此溫度下進行持續充電，相比而言，其他廠商往往更在意電池是否會過熱，不會採用此類策略，這更加顯現出特斯拉在BMS 方面的實力。

特斯拉在充電或電能利用方面的用戶體驗設計是其BMS 系統的另一個獨到之處。比如特斯拉會用車身電池來使其他重要控制器實現“永不下電”，提高啟動速度，改善用戶體驗。充電時，特斯拉採取的策略也更加靈活，會在充電剛開始時將電流提高到極大的程度，迅速提升電池電量，隨後再逐漸減小充電電流到一個可以長期持續的水平，比如model Y 可以在40 秒內達到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電子廠商通常會用一個可以長期持續的電流進行恆流充電。考慮到車主有時需要在幾分鐘內迅速補充電池電量，特斯拉的這種策略無疑是更有優勢的，這也體現出特斯拉比傳統車企思路更靈活，更能產生創新。

而具體如何實現這樣優秀的BMS 功能？前文所說的種種BMS 管理策略依賴於軟件， 軟件的基礎在於特斯拉的BMS硬件設計。特斯拉model 3 的硬件設計包括了核心主控板、 採樣板、能量轉換系統（PCS，由OBC 和DCDC 兩部分組成）以及位於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電路，導致電路元件外觀光滑且反光。

主控板負責管理所有BMS 相關芯片，共設置7 組對外接口，包含了對充電控制器（CP）、 能量轉換系統（PCS）的控制信號，以及到採樣板（BMB）的信號，另外還包含專門的電流電壓採集信號。電路板上包含高壓隔離電源、採樣電路等電路模塊。元器件方面，有Freescale 和TI 的單片機，以及運放、參考電壓源、隔離器、數據採樣芯片等。

在BMS 的控制下，具體對電池組進行監測的是BMB 電路板，對於特斯拉model 3而言，共有4 個電池組，每一組配備一個BMB 電路板，並且4 個電路板的電路佈局各不相同，彼此之間可以很容易地利用電路板上的編號進行區別，並且按照順序用菊花鏈連接在一起，在1 號板和4 號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 單電機標準續航版電池組較短，沿著每個電池組都佈置了一條FPC（柔性電路板）， 並且在其沿線設置了對電池進行採樣的採樣點，每個採樣點都用藍色聚氨酯進行覆蓋保護， 最後在FPC 上方覆蓋淡黃色膠帶進行保護。需要注意的是，標準續航版儘管每個電池組仍有兩條淡黃色膠帶，但只有其中一條下面有FPC，另一條僅起到對下方電池觸點的保護作用。而對於長續航版本，由於電池較多，每個電池組都需要分成兩條FPC 進行採樣。

具體到BMB 電路方面，標準續航版和長續航版也有所不同，我們以元器件較多的4 號採樣板為例進行說明。首先，在採樣點數量方面就有所不同，標準續航版共設置24 個採樣點，因此FPC 上有24 個觸點與BMB 進行對應。長續航版的電池組頂格設置，4 個電池組當中，中間兩組較長，左右各設置25 個採樣點，共50 個，兩邊的電池組略短一些， 共設置47 個採樣點，一側24 個，另一側23 個，因此長續航版的BMB 需要在兩側都設置觸點。

其次，電路佈置和元器件數量也有較大不同。經過觸點傳來的信號需要由AFE（模擬前端）芯片進行處理，這是整個BMB 電路的核心。標準續航版每個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， 同時配置了3 顆XFMRS 的BMS LAN 芯片用於與其他電路板的信號傳輸。長續航版BMB 由於兩側均有觸點，信號數量較多，因此為每個AFE 另外配置了兩顆簡化版的AFE 芯片（圖中橙色長方形），用來輔助信號處理。同時BMS LAN 芯片的數量也增加了1 顆。

BMS 體系的另一個重要組成部分是充電控制，特斯拉為此開發了充電控制器，位於左後翼子板充電口附近。該控制器有三個對外接口，負責控制充電口蓋、充電槍連接狀態與鎖定、充電信號燈、快慢充控制及過熱檢測等。電路方面則包括了Freescale 的MCU 和ST 的HSD 芯片等。

BMS 還有一個重要功能就是電能轉換，包括將高壓直流電轉化成低壓直流電來供給車內設備，或者將高壓交流電轉化為高壓直流電用於充電等，這一部分是通過能量轉換系統（PCS，也稱高壓配電盒）完成的。PCS 包括兩個主要部分，分別是將交流電轉化成直流電的OBC（車載充電器，On Board Charger）和進行直流電壓變換的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絲。

從元器件層面來看BMS系統，最核心的主要就是AFE芯片和各類功率器件/被動元件。其中AFE 芯片領域，國內最主流的是三家美國公司產品，Linear Technology（被ADI 收購）、Maxim（被ADI 收購）、TI，所以其實還是歸結於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。隨著國內產業發展，國產AFE 芯片通道數和產品穩定性逐漸提高，也有望獲得發展空間。功率器件方面，我國產業已經有一定市場地位，在汽車領域仍可以進一步突破。

從電路和系統層面來看，依據汽車電子工程師朱玉龍的說法，BMS 真正的核心價值， 其實是在電池的測試，評價，建模和後續的算法。整個EE 的軟硬件架構，已經基本是紅海，未來產業不需要大量的BMS 公司，長久來看還是電池廠商和車廠能夠在BMS 領域獲得較高的地位。隨著汽車產業崛起，未來我國電動汽車廠商在BMS 領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 架構減少線束用量 

1、線束：架構革新縮短線束長度，輕量化為車廠降本提效關鍵 

車結構日益複雜，功能日益多樣，導致線束長度與復雜度提升。線束是汽車電路的網絡主體，其連接車上的各個組件，負責相關電力與電信號的傳輸，被譽為“汽車神經”。汽車智能化與電氣化程度的提升，依賴於汽車傳感器、ECU（電子控制單元）數量的增加， 90 年代一輛車的ECU 數量大約為十幾個，而目前單車ECU 數量已增至上百個。控制單元的數量的增加使得網線結構日益複雜，大大增加了車輛中的線束長度。

降低線束複雜程度，依賴電子電氣架構的革新。根據博世的電子電氣架構戰略圖，汽車的電子電氣架構主要分為三大類：分佈式電子電氣架構、域集中式電子電氣架構與車輛集中式電子電氣架構。傳統汽車主要採用分佈式架構，該架構由多個相對獨立的ECU 組成，各個ECU 與功能一一對應。而線束則負責將不同的ECU 進行連接，以實現信息的交互。因此在傳統的分佈式架構下，ECU 模塊數量的增多與分散化的佈局，不可避免地會導致線束長度的增加，提高製造成本。目前傳統分佈式架構汽車的線束長度大約為5km。

特斯拉早期的Model S 與Model X 對架構進行改革，根據功能劃分域控制器，整體架構介於分佈式和域集中式之間。Model S 與Model X 車內僅由駕駛域、動力域、底盤域、座艙域、車身域等域控制器構成，因此極大減少ECU 的數量並同步縮短了CAN 總線的長度，Model S 線束長度約為3km。

而Model 3 對“域”進行重新劃分，在Model S 與Model X 的基礎上進行跨域融合。各個ECU 不再按功能進行劃分，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 負責原本駕駛域與座艙域的功能需求，包括自動駕駛模塊、信息娛樂模塊、車內外通信連接等；BCM LH 負責左側車身轉向、制動、穩定控制等；FBCM 負責電源分配、邏輯控制等；BCM RH 負責動力系統、熱管理等。利用少量的高性能計算單元替代分散的ECU，把需要實現的功能通過軟件遷移到幾大模塊中，從而進一步提升集成度，因此，Model 3 的線束長度進一步縮短到1.5km。

縮短線束長度是提升產品續航與製造效率的共同需求。傳統汽車線束的重量約佔整車的5%，長度的縮短能夠為汽車設計讓出更多的物理空間，並能減輕汽車總重從而減少油耗提升續航。同時，線束種類多樣、佈局複雜且質地較軟，因此線束的生產與安裝都主要依賴於人工。根據佐思汽研數據，95%的線束需要人工生產，線束低自動化的生產模式限制了車廠進一步擴大產能。針對這一問題，Model 3 通過革新架構縮短線束長度，減少其對產能提升的阻滯。

除了架構調整縮短線束長度，拆解發現，Model 3 在高壓線束中採用鋁導線代替傳統的銅導線，進一步實現輕量化。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。即使考慮鋁在導電性能上的劣勢，增大線徑的鋁導線（增大約1.6 倍） 依舊可以進一步減少車身重量（約21%），降低製造成本。

但使用鋁導線代替銅導線也會面臨諸多問題，使得此前車廠不敢輕易嘗試高壓鋁導線。首先，鋁的導電率明顯低於銅如若要達到相同的導電性能，需要進一步加大導線線徑；鋁的抗拉強度更低，影響機械性能；鋁和銅在膨脹係數的差異，也會使得鋁導線與銅端子在結合界面產生空隙，導致阻抗的增加；鋁極易氧化，且絕緣的氧化鋁可能影響接觸性能。雖然鋁導線在汽車領域中應用廣泛，但基本都在低壓領域，Model 3 在高壓導線領域使用鋁導線，是其利用自身技術禀賦實現成本管理與技術提升的重要表現。

從行業看，線束行業的單車價值量相對穩定，單價主要受車型的不同、項目定價的差異及結構影響。在新車型和改款車型上市的初期，由於車輛的售價較高，相應的零部件定價也相應較高。而隨著推出時間的增長及新車型的推出，整車廠會對原有車型進行降價， 同時也要求汽車零部件生產商降價，從而降低公司產品的銷售價格。根據滬光股份招股說明書，2019 年公司成套線束（構成車身的主要線束組合，不包括發動機相關的線束）、發動機線束、其他線束單價分別為1587 元/套、199 元/件、29 元/件。相同車型的線束單價相對穩定，單價差異主要取決於車型的不同，2019 年，公司不同車型成套線束的單價普遍在1000 到3000 元之間。

Model 3 等新能源車發展方興未艾，量價提升打開線束行業成長空間。目前線束行業為存量市場，市場規模依賴下游汽車的銷售情況，汽車“新四化”趨勢下2021 年我國汽車產銷量分別為2608.2 萬輛與2627.5 萬輛，結束了2018 年以來連續三年的下降局面。同時，高壓線束的增量需求與輕量化趨勢提升單車價值量，行業空間進一步打開。根據華經產業研究院數據，傳統低、中、高端汽車的線束單車價值量約為2500、3500、4500 元， 而新能源車線束單車價值平均提升至5000 元左右。若以3000 元的單車價值量計算，2021 年線束市場規模可達782 億元。

從盈利上看，成本衝擊使得行業毛利率表現不佳。線束行業屬於勞動密集型行業、產品成本受銅等原材料價格影響嚴重，因此行業內公司毛利率較低。在人力成本與原料成本的負面衝擊下，近年來線束行業毛利率呈現下降趨勢。

而從格局上看，線束行業與整車廠商合作穩定，市場集中度較高。汽車線束行業發展高度依賴汽車行業，大部分品牌車廠擁有較成熟穩定的汽車配套體系。長期以來，對零部件的高標準要求使得線束供應商與汽車企業的合作相對穩定。目前，全球汽車線束市場主要由日本的矢崎、住友電氣、藤倉，韓國的慾羅、京信以及歐美的萊尼、安波福、科崙伯格舒伯特公司、德克斯米爾、李爾等線束廠商主導。根據前瞻產業研究院，2018 年前五大廠商矢崎、住友電氣、德爾福、萊尼、李爾分別佔比29.81%、24.38%、16.71%、6.05%、 4.70%，CR5 為81.65%。

就國內市場而言，大型自主品牌車廠大多擁有穩定配套生產的本土線束廠，而外資以及合資整車廠，對線束的要求較高，選擇的線束廠家大多為國際零部件廠商在國內的獨資或者合資廠商，例如住潤電裝主要為廣州本田、東風本田配套。近年來，由於國際汽車廠商越發重視成本控制，汽車零部件的本土化採購日益加強，國內廠商正逐步進入國際汽車廠商的供應鏈。

2、連接器：電氣化催生增量應用，設計革新持續優化 

連接器常在導線的兩段，同樣用於兩個有源器件之間的連接，其形式和結構多樣，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、陽兩個接觸件的插合完成電連接；殼體是汽車連接器的外罩，提供機械保護與固定連接器的作用；絕緣體的作用是使接觸件按規定的位置和間距排列，並提供絕緣保護；附件可進一步分為結構附件和安裝附件，結構附件包括卡圈、定位鍵、定位銷、導向銷、聯接環等，安裝附件包括螺釘、螺母、螺桿、彈簧圈等。按照性能及應用場景的不同，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鍵組件。根據線束世界資料，一台現代車輛包含的連接器數量多達700 個。而在汽車電氣化趨勢下，車內60V 電壓以上的場景迅速增加。車輛的驅動離不開高電壓大電流電路的驅動，這為高壓連接器提供巨大的增量需求。拆解發現，Model 3 中的高壓連接器數量也線性增加，功能與形態也有相應的變化。

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。插片結構是特斯拉一貫的選擇，其能夠增加鋁導線的焊接選擇，與同等的圓柱式端子相比，其尺寸更小，載流更好（提升約20%）， 能為電氣系統佈局盡可能地節約空間。

從設計上看，HC Stak 35 的端子通過銅板（35mm 厚）與35 片刀叉型端子連接，由於插座端的端子是由35 片DEFCON 端子疊加形成，所以其能類似積木一樣，根據不同端口的需求不同，通過改變疊片數量來構成不同型號的連接器，這一模塊化設計方式能夠進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效續航。但插片式連接器同樣有其缺點，其不耐拔插， 插片容易變形導致正負極插片無法保持在同一水平面上。

在動力電池—電驅高壓線束的連接器上，Model 3 採用的是TE 的HC Stak 25。其結構和功能與HC Stak 35類似，不同點在於尺寸的大小，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），不同的型號共用相同的連接器端子。連接器端子通過數量堆疊的變化能夠快速完成不同型號的組裝，這體現了連接器模塊化生產帶來的成本管控優勢。

材料方面，Model 3 連接器材料為尼龍塑料材料，但我們認為金屬合金外殼的應用未來會愈加普及。雖然金屬材料連接器相比尼龍材料的成本更高，但其強度更高，不會出現插件受力處開裂或衝擊後斷裂的情況；同時快充功能要求連接器短時間內能夠耐受更高的電流，金屬材料的良導熱性有利於更好地進行升溫控制，因此我們認為，金屬外殼在未來的應用中會愈加普及。可能也正是基於以上考慮，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。

從競爭格局來看，汽車是連接器最大應用場景，行業競爭充分，海外龍頭積澱深厚。2020 年，汽車領域連接器規模佔連接器總規模的22%，是最大的連接器細分市場，電氣化與智能化趨勢有望進一步提高汽車連接器市場空間。同時，行業內廠商頭部化趨勢愈加明顯，1980 年全球前10 大連接器供應商的市場份額為38.0%，而在2019 年前十大供應商的份額提升至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，新能源車的進一步發展與放量有望推動連接器需求數量延續高速增長態勢，但單價可能呈下降趨勢。以國內連接器龍頭瑞可達為例，2019 年其新能源連接器營收同比下降17.62%，主要為產品售價降低導致，當年國家新能源汽車補貼標準平均退坡50%， 衝擊新能源汽車市場需求。2020 年度，新能源汽車市場逐步回暖，公司成為蔚來汽車、 美國T 公司及上汽集團等新能源汽車車企的供應商，銷量同比增加37.18%，銷售額同比增加3,737.02 萬元。2021 年，汽車“新四化”進一步落地，公司成功進入國內外優質客戶供應鏈，包括美國T 公司、蔚來汽車、上汽集團、長安汽車、比亞迪、江淮汽車、金龍汽車、小康股份、安波福、寧德時代、鵬輝能源等。但伴隨行業規模效應、生產工藝的成熟與競爭加劇影響，連接器價格平穩下降。

三、電池：技術代際領先，未來向耐用消費品發展 

電池包外觀對比：集成度領先同時期車型，目前仍然處於領先地位Model 3 電池包採用4 塊大模組，與同期的iD.4 X，寶馬iX3 的電池包相比，採用大模組技術，集成度更高，內部佈局更為整潔，電池包技術目前仍處於領先地位。

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，提高續航里程。在舊款的Model S 中，電池包採用16 個小電池模組，分模組進行電池管理；在2022 款Model S 中，電池包採用5 塊大模組方式集成，電池包中結構件數量減少，重量減輕，系統能量密度提升，在同樣採用100kWh 的1865 電池的情況下，整車續航里程從335 英里增加至405 英里，提升21%；在最新的CTC 技術中，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，取消模組設計，進一步提高系統集成效率，成本降低6%，續航里程提高16%。

適配性：兼容不同數量、類型的電芯，多材料體系、多供應商方案共存 

當前特斯拉電池包系統，多材料、多供應商、多類型電池共存。目前特斯拉電池包採用多材料體系、多供應商方案。當前，特斯拉的標續版車型中採用磷酸鐵鋰電池材料體系， 長續航和高性能車型中採用三元鋰電池材料體系，形成了多種材料體係並存的格局。供應商方面，北美工廠生產的車型採用松下的圓柱電池，上海工廠生產的車型採用寧德時代的方形電池以及LGES 的圓柱形電池，多供應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。鐵鋰版標續Model 3 出現之前，三元版標續Model 3 採用不佔滿電池包的方式，保留長續版188L 的電池包體積，僅佔用約3/4 的電池包空間，放入53kWh 電池；切換到鐵鋰版標續Model 3 後，用磷酸鐵鋰電芯將電池包空間全部填滿，由於磷酸鐵鋰電芯的能量密度低於三元電芯，對應帶電量55kWh，達到與此前三元版標續Model 3 相同的續航能力。

2、冷卻管路設計：蛇形冷卻→直線冷卻，縮短冷管長度，更快、更充分冷卻 

特斯拉早期的Model S/X 電池模組中，冷卻管路採用蛇形佈置的冷卻管，即長冷卻管穿越於整個電池模組中。如圖中所示，2013 款Model S 中採用一條蛇形冷卻管，覆蓋444 顆電芯；2017 款Model S 中採用兩條蛇形冷卻管，每根冷卻管覆蓋258 顆電芯。

Model 3 開始，特斯拉採用直線冷卻。冷卻液從模組一側分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。單根冷卻管覆蓋數減少，冷卻效果更充分；冷管長度減小，冷卻更快。核心原因，一方面Model 3 升級為大模組方案，模組內需冷卻的電芯數增加；另一方面，在快充的需求下，對於電芯更快、更充分的冷卻需求提升。

在最新的2022 款Model S 上，直線冷卻進一步升級為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，單側流入流出；直線是指俯視來看，U 型冷卻管直線佈置。縱向U 型排布的好處是，對於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 模組內佈置11 根U 型冷卻管，單管覆蓋電芯數進一步下降至單管144 顆。

橫向對比來看，國內市場電動車方案以方形為主，方形電芯方案下，主流方案是在電池包下方鋪設冷板，通過界面導熱材料將電芯中的熱量導至冷板，實現冷卻。隨著電池能量密度、充放電功率要求的提升，對於電池冷卻的需求提升，寧德時代最新發布的麒麟電池中，將隔熱墊、水冷板、橫縱梁整合為一體，冷板從水平放置變為類似特斯拉冷卻管的豎直、間隔放置，換熱面積擴大4 倍，支持4C 快充，同時起到冷卻與支撐作用。

3、導熱阻燃設計：增加灌封膠與防火泡棉，導熱阻燃升級 

灌封膠加發泡泡棉，導熱阻燃設計升級。早期Model S/X 中依靠液冷及熱管理系統對電池包熱失控進行軟防控。隨著電動車自燃事故的發生以及法規層面對熱失控要求趨嚴， 特斯拉採用了灌封膠加發泡泡棉的阻燃方案。類似於電子元件中灌封的概念，特斯拉在動力電池包中採用灌封膠填充圓柱電池間的空隙，起到避免電芯間傳熱、提高對沖擊的穩定性，提高電池包整體的熱穩定性和機械穩定性。同時，特斯拉在上蓋中加入隔熱發泡泡棉， 將熱量阻絕在客艙外。

市面上多種阻燃設計方案共存，尚未達成共識。當前防火阻燃方案眾多，例如凱迪拉克Lyriq 和廣汽埃安採用氣凝膠薄片隔絕電芯之間傳熱，同時達到輕量化的效果；極狐在電池包上覆蓋陶瓷纖維防火毯；Rivian 中採用金雲母板覆蓋在電池包上放；嵐圖的“琥珀” 和“雲母”電池系統，分別對應在電池包內加入氣凝膠和層狀雲母的方式達到隔熱阻燃效果。

4、電芯：從18650 到2170 再到4680，成本降低、續航里程提升 

4680 電池，續航里程提升下的降本最優解。最早特斯拉採用直徑18mm，高65mm 的1865 電池，後續採用直徑21mm，高70mm 的2170 電池，相較於1865 電池能量密度提升，成本下降。2020 年特斯拉電池日上，特斯拉發布4680 電池，相較於此前採用的2170 電池，4680 電池的電芯容量是其5 倍，能夠提高相應車型16%的續航里程，輸出功率6 倍於2170 電池。其中電池直徑為46mm 是做大電池後成本降低和續航里程提升同時達到最優得出。

4680 搭配全極耳，提升能量密度的同時，為功率密度提升打開空間。由於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。在產熱方面，全極耳結構的電池由於電流在集流體上流過的電流路徑更短，電阻減小而產熱減小為單極耳結構的20%；散熱方面，全極耳結構電池沿徑向形成強導熱路徑，熱管理難度與能耗降低。因此4680 電池擴大尺寸提升容量的同時，全極耳結構減小了電阻發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，由於全極耳產熱小、散熱快，為4680 電池實現大功率快充創造了物理條件。

4680 電池通過新結構、新材料應用，實現“能量密度高、倍率高、成本低”的不可能三角。在實現高能量密度、高倍率的情況下，4680 的大電芯攤薄非活性物質成本，盡可能做高能量密度攤薄總體單Wh 成本，生產過程簡化節省成本。

四、電機電控：集成度高，持續向高能效優化 

1、總成：驅動單元集成度高，系統效率提升 

Model 3/Y 搭载驱动电机、电机控制器、单挡变速箱三合一驱动系统，集成度高。电 机方面，标准续航版后轮搭载永磁同步电机，四驱高性能版后轮搭载永磁同步电机，前轮 搭载交流异步电机，采用定子+转自复合油冷系统，Model Y 还采用扁线电机，电机功率 密度较大程度改善，成本亦有降低。电控方面，Model 3/Y 搭载 SiC MOSFET，较 Model X/S Si IGBT 方案逆变器功率密度显著提高。同时受益于驱动系统集成化提高、电机电控 等关键零部件升级，Model 3/Y 驱动系统效率达 89%，较 Model S/X 提高了 6pcts。

2、電機：向高功率、低能耗演進，性能和成本持續優化 

Model S/X?Model 3：由感應電機轉向永磁同步電機。2012 年特斯拉Model S 上市， 該車型定位高性能（197kW），彼時大功率車用永磁電機尚未成熟。而大功率感應電機相對成熟、成本低，且不受稀土資源製約，亦無高溫下退磁的擔憂。因此Model S 搭載的是感應電機而沒有選擇永磁電機。感應電機具備成本低、功率高等優勢，但同時也存在體積大、效率低而影響續航等缺點。隨著電動化推進，在2017 年推出的Model 3 中開始轉向使用永磁同步電機。相比感應電機，永磁同步電機體積小更緊湊，效率高而有利於續航且更易控制，在Model Y 中，特斯拉繼續亦採用永磁同步電機方案。

Model S/X?Model 3/Y：雙電機版本由前後均為感應電機向前感應後永磁電機轉向。2015 年特斯拉推出雙電機性能版車型Model S P85D，在前後軸同時使用交流異步電機。而到Model 3/Y 的四驅高性能版時，則採用了感應（前）+永磁（後）搭配的方案。主要係感應電機高效區在高速、永磁電機高效區在低速，二者搭配有互補效應。而若採用兩檔永磁電機或單一大功率電機，成本高、冷卻難度增加，實現技術難度較大。

Model3?Model Y：由圆线向扁线切换。目前电机多为圆线电机，绕组一般采用圆形 细铜线。扁线电机相比圆线电机的优势在于：1）槽满率 20%提升可使电机体积减小；2） 宽截面使其电阻/温升减小 50%/10%左右，输出功率更高，峰值功率密度可达 4.4KW/kg， 显著高于目前圆线电机的 3.2-3.3kW/kg；3）在电机损耗中，铜耗占到 65%，而在扁线电 机中裸铜槽满率提高，有效绕组电阻降低，进而降低铜损耗。

Model Y 搭載扁線電機，電機體積和功率密度皆有所優化。目前特斯拉在國內共推出5 款電機，其中扁線永磁同步電機最大功率從202kW 提升至220kW，最大扭矩從404Nm 提升至440Nm。Model Y 後電機採用扁線方案，扁線漆包線重量約5.78kg，焊接一致性和飽滿性較優，轉子體積和重量也皆有降低。我們預計Model 3 亦會跟進，示範效應下扁線電機有望加速滲透，比亞迪、蔚來、理想、大眾等車企皆開始切換扁線電機。

Model S→Model 3：由水冷向油冷切換。早期Model S 採用水冷系統進行電機熱管理，但因是機殼液冷無法對繞組直接冷卻，冷卻效率較低。後特斯拉電機均以油路冷卻方案為主，散熱能力和電機功率密度明顯提高。

Model 3：採用“定子冷卻+轉子冷卻”複合方案。一方面定子鐵芯表面開有162 個方形油道，與機殼過盈形成油路，兩端安裝塑料油環（圓周均佈16 油孔）進行繞組兩端噴油冷卻。另一方面轉子軸中空且開有甩油孔，轉子主動冷卻同時，能通過轉子甩油實現定子繞組內圈冷卻。Model 3 複合式油冷技術使得電機的功率密度和轉矩密度明顯提升， 相較普通的水冷電機，持續轉矩能夠提升40%-50%。

Model Y：整體延用了Model 3 的油冷方案，在定轉子細節上進行優化。新定子鐵芯取消了外表面的橫縱油道設計，並採用激光焊接，外殼定子進油口和後油環結構發生調整。轉子油孔位置和數量更具針對性，甩油效果提高。

3、小三電：和電池包集成，空間佈局更為緊湊

“小三電”和電池包集成，結構緊湊成本更低。將車載充電機（OBC）和12V-DC/DC 變換器集成為電源轉換系統（PCS），並與PDU、BMS 等和電池包集成在一起，高壓三合一內殼體採用輕而薄的鋁材，與電池包共用外殼體，減少動力電池與三合一之間的佈線長度和電纜用量，重量可降低約5%。同時，零部件集成一起便於電子元器件的維修。Model Y 整體沿用了Model 3 的集成方案，上殼加入防拆卸設計和安全互鎖，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，便於流水線作業，提高電池系統組裝速度。

“三合一”向“N 合一”演進，電驅動系統集成度提高。隨著電驅動產品集成化的進一步提升，除電機、電機控制器、減速器驅動系統三合一集成之外，PDU、DC/DC、充電機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力總成系統，以提高驅動系統的功率密度並降低成本，如長安推出七合一超級電驅動系統，華為DriveOne 七合一系統，比亞迪e 平台3.0 搭載八合一電驅動系統。

4、快充：搭載V3 大電流超充技術，快充水平持續提高 

採用第三代大電流快充技術，充電功率大幅提高。快充技術有兩種實現途徑，一是使用高電壓提高功率，代表是保時捷Taycan 的800V 方案，另一種是通過大電流實現快充， 代表是特斯拉超級快充，該種方案對熱管理要求較高。Model 3 配套特斯拉第三代超級快充充電樁，採用水冷散熱設計，充電過程中峰值電流為600A，最大充電功率可達250kW， 較V2 充電樁峰值功率提高了72.4%，在該功率環境中，Model 3 的5 分鐘充電量可支持120km 續航，40 分鐘SOC 即可由8%充至90%。第四代超充技術或將推出，峰值電流900A，峰值功率有望達到350kW，將與4680 兼容，或首先搭載Plaid 和Cybertruck 中。

五、熱管理：跨域集成，向系統性工程升級 

1、拓撲結構：結構持續創新，系統集成逐漸深化 

特斯拉熱管理系統經歷4代發展，在結構集成上不斷創新。按照時間序列和匹配車型， 特斯拉電動汽車熱管理系統技術可以分為4 代。特斯拉第一代車型傳承於燃油車熱管理的傳統思路，各個熱管理迴路相對獨立。第二代車型中引入四通換向閥，實現電機迴路與電池迴路的串並聯，開始結構集成。第三代Model 3 開始進行統一的熱源管理，引入電機堵轉加熱，取消水暖PTC，並採用集成式儲液罐，集成冷卻迴路，簡化熱管理系統結構。第四代Model Y 在結構上採用高度集成的八通閥，對多個熱管理系統部件進行集成，以實現熱管理系統工作模式的切換。從特斯拉車型的演進來看，其熱管理系統集成度不斷提升。

1）第一代熱管理系統相對獨立，結構集成初步顯現。 

特斯拉第一代熱管理系統不同迴路相對獨立。特斯拉第一代熱管理系統應用於Tesla Roadster 車型，包含電機迴路、電池迴路、HVAC（空調暖通）迴路和空調迴路，各迴路相對獨立，與傳統內燃機汽車架構類似。電機迴路上佈置驅動電機、電子控制單元、電子水泵、膨脹水箱等，對電機迴路上電子部件進行散熱。電池迴路上佈置動力電池、熱交換器、膨脹水箱、高壓PTC 等，實現高低溫下電池性能的穩定。HVAC 迴路佈置散熱器、高壓PTC 等，調節乘員艙溫度。空調系統佈置壓縮機、冷凝器、膨脹閥和熱交換器等，通過壓縮機進行製冷循環，並通過熱交換器對系統迴路和HVAC 迴路進行製冷。

佈置控制閥，結構上初步集成。電機迴路和HVAC 迴路上佈置有3 個控制閥，實現電機迴路餘熱為HVAC 迴路加熱的目的，在低溫環境下，通過HVAC 迴路的散熱器對鼓風機吸入的低溫空氣進行預加熱，節約高壓PTC 消耗的電能。

2）二代熱管理系統引入四通閥，電機電池迴路實現交互。 

第二代熱管理系統引入四通閥，實現電池迴路和電機迴路的交互。在整車冷啟動工況下，當電池系統有加熱需求，可調節四通閥開啟狀態，實現電機迴路和電池迴路串聯，使用電機系統預熱為電池系統進行加熱，減少高壓PTC 為電池加熱消耗電能。當電池有冷卻需求時，如電機迴路溫度低於電池迴路，則通過電機迴路散熱器為電池系統冷卻。如整車工況、兩系統工作狀態不滿足串聯模式熱管理時，則控制四通閥實現並聯，進行獨立控制。

取消HVAC 迴路，新增三通閥短接低溫散熱器。第二代熱管理系統在空調系統上引入乘員艙內蒸發器和冷媒-水熱交換器（Chiller），取消HVAC 冷卻迴路，實現空調系統對乘員艙的直接製冷過程。當乘員艙有采暖需求時，採用高壓風暖PTC 加熱。除此之外，外置低溫散熱器上加設三通閥，實現其在不需要散熱情況下的短接，實現部分餘熱回收。

第二代熱管理系統相較第一代系統實現拓撲結構的升級，各熱管理迴路之間實現一定程度的交互。

3）三代熱源統一管理，集成式儲液罐加強系統集成。 

第三代熱管理系統結構設計凸顯集成，統一熱源管理加強系統聯繫。Model 3 在拓撲結構上相較第二代熱管理系統沒有本質差別，但在驅動電機和儲液罐結構實現技術創新， 在結構設計上更加集成，實現三個管路的熱量交換。在該系統下，取消電池迴路的高壓PTC， 利用電機電控設備廢熱進行加熱，同時功率電子冷卻系統與空調系統鏈接，節省系統成本。

驅動電機採用油冷電機，與電機迴路通過熱交換器實現熱量傳遞。電機新增低效制熱模式，通過電機控制器新的控制方式，可實現電機發熱模式。通過四通閥控制，實現與電池迴路的串聯，採用電機低效制熱模式用於電池迴路的加熱，相應的取消電池迴路的高壓PTC，減少成本。

引入冷卻液儲罐發揮整合優勢，集成式儲液罐設計進一步聯繫各系統。採用集成式儲液罐（Superbottle）設計，實現膨脹水箱與熱管理系統的加熱與冷卻部件高度集成。Superbotlle 核心部件為冷卻液儲罐CR（Coolant Reservoir），此外該集成模塊包含四通閥、電機水泵、電池水泵、Chiller 熱交換器、散熱器和執行器等部件。1）冷卻模式下， 冷卻液在抽取至冷卻液儲存罐中時，分別在兩條路徑由Chiller 和散熱器冷卻，實現對電池和對電機設備及電機的循環冷卻。2）加熱模式下，電池與功率電子管路切換成串聯電路， 冷卻液進入管理模塊、驅動單元的油冷卻熱交換器吸收其工作中所產生的熱量，經過集成閥流經chiller 為電池進行加熱。

4）四代系統八通閥結構創新，熱管理整車集成化。 

第四代熱管理系統使用八通閥集成冷卻和製熱迴路，實現整車熱管理集成化。Model Y 的熱管理系統中使用了一個八通閥（Octovalve），引入熱泵空調系統、空調系統和鼓風機電機的低效制熱模式，將整車熱管理集成化，並通過車載計算機精確的控制各元器件的運轉情況。冷卻環節，沿用三代冷卻劑迴路方案。通過冷卻液循環系統，冷卻液在各系統之間流動。在製熱環節，採用熱泵空調系統通過熱交換器和管路連接，與電池迴路和電機迴路進行耦合，實現整個熱管理系統的熱量交互。

八通閥設計下能量效率提升，系統集成降低成本。通過八通閥設計，打通了傳統熱泵空調、電池系統、動力系統，實現12 種制熱模式和3 種製冷模式，使用了八通閥的Model Y 相比Model 3 能量利用效率提高了10%。動力系統電驅迴路水冷冷凝器可以在冬天將三電系統廢熱回收利用到熱泵系統，為乘客艙服務。以壓縮機全功率工作等同PTC 進行製熱，實現了R134a 製冷劑在零下10°C 以下無法實現熱泵功能的代替方案，將壓縮機一物多用節省零件成本。高度集成化零件縮短零件流道，降低能耗，方便裝配，同時將OEM 的裝配工序集中下放到Tier1 供應商，節省人工和產線成本。

技術持續創新，特斯拉熱管理系統集成逐漸深化。綜合來看，特斯拉熱管理通過四通閥、集成式儲液罐、熱泵系統和八通閥等技術創新，實現結構集成，提升了系統的能量利用效率。以加熱方式為例，特斯拉從僅利用電池電能產熱（PTC），到利用電池產熱+利用電機電控餘熱，再到電池產熱+車內各可產熱的部件+環境產熱，通過整車熱源集成及技術升級完善熱能利用。

同行比較：高集成熱管理為行業共識，傳統車廠和新勢力逐步追趕 

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，實現電池電機部分集成。大眾汽車在ID 系列車型上搭載了二氧化碳熱泵空調，其結構設計延用了普通熱泵的結構，其架構主要採用直冷直熱架構，製冷蒸發器與熱泵冷凝器直接進入乘員艙，並採用電磁閥和雙向電子膨脹閥的組合方式對製冷劑迴路進行控制，配合艙內PTC 實乘員艙溫度條件。製冷劑迴路使用CO2 冷媒水路循環使用三通閥、水路熱力閥連接電池和電機，利用電機餘熱加熱電池，降低電池制熱下水路高壓PTC 需求，但製冷劑迴路與冷卻水路之間的交互較少，相對獨立，未採用熱泵加熱電池的模式。

2）蔚來：熱泵系統逐漸覆蓋，整車熱管理向集成發展 

2022 款全新ES8 採用熱泵系統。蔚來ES6 採用智能熱泵系統。在製熱模式下，系統從低溫環境中吸取熱量，並通過迴路輸送乘客艙，以達到高效制熱效果。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、電機廢熱提供冬季空調系統，整車集成進一步提升。蔚來在其公佈的專利中說明了一種採用四通閥鏈接空調迴路、電池迴路、電機迴路的方法。其中，空調系統包含第一和第三通道，第二和第四通道分別串聯至電池熱管理系統和電機熱管理系統，通過四通閥鏈接四個通道，實現電池和電機廢熱提供乘員艙，以降低冬季耗電。該方法實現彼此獨立分系統的部分集成。

3）小鵬：儲液罐一體化及四通閥實現整車熱循環，熱管理集成繼續發展。 

小鵬P7 儲液罐一體化設計，四通閥集成實現整車熱循環。小鵬P7 為小鵬汽車的第2款純電車型，整車熱管理系統採用一體化儲液罐設計和單PTC 加熱方案，利用一個四通閥實現整車系統級的熱循環。在儲液罐設計上，小鵬P7 採用電機、電池、乘客艙三者的膨脹罐一體化設計，變為膨脹罐總成，減少零部件數量。同時利用四通閥，將電機冷卻水路與電池溫控水路串接，使用電機餘熱加熱電池，降低系統能量損失。

研發朝向系統進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。閥組件連通動力電池的出口和電機水泵的進口，並且連通電池水泵的進口和電驅部件的出口，電池水泵和/或電機水泵將冷卻液輸送至電驅部件以吸收電驅部件的熱量，被加熱後的冷卻液流經動力電池以對動力電池進行保溫，實現低溫工況下電驅部件熱量對動力電池進行保溫，對電驅部件的廢熱進行利用。

4）比亞迪：乘員艙加熱取消PTC，熱管理系統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 平台3.0 在熱管理上採取了類似特斯拉集成化的閥島方案，對冷媒迴路進行了大規模集成。採用集成的熱泵技術，將駕駛艙製暖預熱交給熱泵電動空調系統以及來自“8 合1”電驅電控系統的餘熱，取消對應PTC 模組，動力電池低溫需求則由熱泵電空調（包含風暖PTC）支持，冷媒直接換熱，一體化程度提高。

國內車廠競相追趕，熱管理集成為行業共識。從設計邏輯橫向對比來看，國內各車廠都不同程度地向類似特斯拉所採用的集成式熱管理系統迭代，採取四通閥、熱泵系統等方式管理車內熱源或冷卻劑，通過整車或部分系統集成提高熱管理效率。目前，國內各車廠熱管理所處階段類似於特斯拉第二或第三代熱管理系統，呈現追趕特斯拉的特點。

2、電子膨脹閥：熱管理精細化管控重要部件，技術壁壘較高 

電子膨脹閥為電動車熱管理精細化管控的重要部件。電子膨脹閥由控制器、執行器和傳感器3 部分構成。由於電子膨脹閥的感溫部件為熱電偶或熱電阻，可以在低溫下準確反映出溫度的變化，提供更準確的流量調節，同時電子膨脹閥流量控制範圍大、調節精細， 彌補了毛細管和熱力膨脹閥不能調節的缺點，更適合電動車電子化與熱管理精細化的管控。

車用電子膨脹閥技術難點在於穩定性、精度要求高，同時閥件工藝存在門檻。1）穩定性要求高：車用電子膨脹閥需安裝在高速行駛、震動等相對動態場景，要求運行穩定、 耐震動、輕量化、寬溫度範圍適用、高可靠性和安全性，且空間緊湊，要求設計體積更小、 安裝方便和可靠。2）精度要求高：車用的熱管理系統比目前家用或商用空調系統更為複雜，特別是在電池的熱管理上對電子膨脹閥有更高的精度要求。3）工藝要求高：一般來說，一隻閥件由幾十個精密細小的零部件構成，需30 餘個工序製作，且在製造中需滿足公差極限和測試要求，工藝要求高。受限於電子膨脹閥本身技術壁壘，全球電子膨脹閥市場呈現寡頭壟斷局面，2021 年三花智控、不二工機和盾安環境電子膨脹閥份額合計約90%。

3、八通閥：熱管理系統集成核心部件，迴路轉換提升效率 

八通閥可調節各迴路，實現熱管理效率提升。八通閥可以改變9 個管路的鏈接方式， 從而實現不同循環迴路，並進一步形成12 種制熱模式和3 種製冷模式。舉例來說，1）當電池系統溫度高於循環中其他部件（DCDC、電機控制器、電機等）溫度時，電池循環系統和電機循環系統並聯。2）當電機循環系統溫度高於電池系統時，兩系統串聯，實現餘熱管理。3）當電池與乘員艙有製熱需求時，分別可通過電機堵轉快速加熱，熱泵系統通過水箱散熱器吸收環境熱。

特斯拉熱管理閥類向高度集成方向演進，以更複雜管理控制策略實現熱量分配。汽車各迴路熱管理的集成需要通過各類閥門控制迴路的串並聯狀態或流道。特斯拉在閥門上不斷發展更為創新結構，通過依靠複雜的控制策略來實現熱量的合理分配，向高集成方向發展。

1）Model S/Y 四通閥：特斯拉在第二代熱管理系統上首次引入四通閥結構，實現了電機迴路與電池迴路的串並聯切換。

2）Superbottle：到了特斯拉第三代熱管理系統，在結構上通過Superbottle 將四通閥、散熱器、水泵等集成，實現電池與功率電子管路串並聯、 電池與電機迴路的交互，與第二代相比則集成更多分系統。

3）八通閥：第四代的八通閥可看作是2 個四通閥的集成，將空調系統和三電全部集成，可更有效地實現熱管理系統功能的轉換。特斯拉以最大限度發揮自身系統設計、集成和控制能力，將熱管理系統向更複雜管理策略、高度集成方向演進。

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應用。我們在零部件端進行了進一步的拆解分析，具體如下。

1、車身材料及工藝：輕量化協同一體壓鑄，節能、提效最優解 

Model 3 採用鋼鋁混合車身，製造工藝以沖壓焊接為主。經過對Model 3 的拆解，我們發現Model 3 車身製造工藝採用沖壓焊接技術，車身材料為鋼鋁混合，具體分為：鋁材、 低碳鋼、高強度鋼、超高強度鋼。鋁材具有低密度特性，主要集中於Model 3 車身尾部及殼體，以平衡車體前後重量分佈。車身其餘部位根據設計強度要求，採用三種不同強度的鋼鋁合金，其中乘客艙骨架（車身縱梁、AB 柱、車頂縱梁、底板梁）採用強度最大的超高強度鋼，用以保護乘客安全。鋁材的使用令汽車在輕量化方向上邁出重要一步。

輕量化滿足節能及提高續航訴求，“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 均已採用。鋁合金相較於鋼鐵密度更低，普通B 級車鋼製白車身重量通常在300-400kg，採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，提供更大的動力輸出，據世界鋁業協會報告， 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程中優勢明顯，是車身材料的首選，但因其造價相對較高，目前全鋁車身主要應用於中高檔車型，低檔車型及Model 3 等“以量取勝”車型只是部分採用鋁材，隨著鋁合金加工工藝不斷進步，其價格將逐漸降低，鋁合金材料已成為車身輕量化發展的新趨勢。

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。金屬製品主要採用機床銑削、鈑金成型焊接、鑄造三種工藝生產。其中鑄造主要生產內部結構複雜，難以用鈑金成型或機床銑削不具有經濟性的零件。壓鑄全稱壓力鑄造，是一種將金屬熔液壓入鋼製模具內施以高壓並冷卻成型的一種精密鑄造法。壓鑄適合鑄造結構複雜、薄壁、精度要求較高、熔點比鋼低的金屬零件（鋁、鋅、銅等）。特斯拉於2019 年率先提出一體壓鑄技術製造工藝，即通過大噸位壓鑄機將單獨、零散的零部件高度集成後一次成型壓鑄成大型結構件，目前主要應用於車身結構件中。2020 年，一體鑄造技術開始在Model Y 上應用，2021 年十月，Model Y 一體壓鑄前艙落地柏林工廠，Cybertruck 後地板亦將應用。

一体压铸降本增效明显，大势所趋。相较于传统的冲压焊接工艺，一体化压铸技术的 主要优势在降本增效。冲压+焊接技术需要先冲压出零部件，再经焊装、涂装、总装后形 成零件，一体压铸则是直接将零部件压铸成一个零件，效率明显提升。人工方面，压铸机 替代了大部分焊装车间员工，相同产量下，一体压铸车间员工数量仅为传统车企焊装车间 的 10%左右，人工成本大幅下降的同时，人效显著提升。轻量化方面， 采用一体压铸技 术可使整车减重约 10%，续航里程提升约 14%。一体化压铸在降本增效及轻量化方面的 优势明显，继特斯拉之后，蔚来、理想、小鹏等造车新势力及大众、奔驰等全球主流车企 纷纷跟进，一体压铸大势所趋。

2、車燈：消費升級、智能化升級兩大屬性驅動技術迭代 

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” 的封閉格柵設計，車門採用隱藏式門把手式設計，飾條選用鋁材，車燈應用全LED 光源， 燈體內部為矩陣式構架，科技感及美感十足。

車燈既是功能件又是外觀件，消費升級、智能化升級兩大屬性驅動技術迭代。車燈早期功能僅限於為行車提供照明，保障夜間行車的安全。近年來，需求端車主對智能和美觀的訴求逐漸加大的同時，供給端也在不斷挖掘車燈潛在的“噱頭”，共同推動車燈技術的迭代和外觀的進化，汽車車燈開始從靜態被動的安全功能係統，變成了主動響應增進駕駛體驗的智能配置，單車價值量不斷提升。具體而言，一方面，光源端向更優質、節能、更小體積方向迭代；另一方面，智能車燈從LED 到ADB 再到DLP，功能從方便司機拓展到實現與其他車輛、行人的信息交互。目前，歐洲生產Model Y 已確定採用DLP 車燈。

光源迭代：汽車車燈光源變得更優質、節能，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70 年代鹵素車燈面世，其照明效果遠優於明火大燈，且成本便宜，迅速成為汽車車燈的主要光源。隨著車燈光源技術的進一步升級，氙氣燈、LED 等照明效果更好、能耗更低的車燈光源逐漸應用於中高端車型，並開始向中低端車型滲透。2014 年，寶馬旗艦電動超跑i8 首個搭載激光大燈，將汽車車燈光源技術又推高到一個新的台階。回顧車燈光源的迭代歷程，每一次光源技術的升級都伴隨著光線強度、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：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對的環境瞬息萬變，靜態的汽車車燈照明很難實時滿足駕駛員的觀察需求。在這一背景下，AFS（或AFLS，Adaptive Front-lighting System）和ADB（Adaptive Driving Beam）等技術應運而生，近兩年，DLP(Digital Lighting Process，數字投影燈光)技術也開始應用在一些車型上。

1）AFS 前燈：能夠根據汽車的加速、剎車和轉向等工況調節大燈照射角度，確保照明範圍能持續覆蓋駕駛員需要觀察的區域，減少盲區。前瞻產業研究院數據顯示2019 年我國AFS 大燈滲透率為18%。

2）ADB 前燈：能夠通過攝像頭探測汽車前方的車輛和行人，並依據探測結果控制遠光燈的分區照射，避免來車駕駛員和行人因被遠光燈照射而產生炫目。前瞻產業研究院數據顯示2019 年我國ADB 大燈的滲透率為1.8%。

3）DLP 前燈：工作原理和投影機基本一致，就是通過鏡片反射數字微鏡芯片DMD， 投射數字編輯的信息到車前的地面，像素高達百萬級。由於DLP 車燈的關鍵零部件數字微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device，簡稱DMD)、德州儀器的數字光處理控制器芯片(DLPC)、功率微控制器芯片(PMIC)，均由德州儀器獨家壟斷，成本相對較高。

3、汽車玻璃：Model 3 天幕引領行業趨勢，滲透率有望持續提升 

替代传统天窗，特斯拉全景天幕引领行业趋势。2016 年，特斯拉宣布旗下 Model S 和 Model 3 两大车型的最新款更换全景天幕玻璃。其中 Model 3 采用了分段式的天幕玻璃， 在车顶中部采用了加强横梁，对视野仍有一定的影响，而 Model S 和 Model Y 更是取消了 中间的横梁，采用了一体式的天幕玻璃。我们认为全玻璃车顶在造型设计上更加时尚和具 有视觉冲击力，为车内提供更加广阔的视野，采光性能更好，乘坐体验提升显著。同时天 幕玻璃省去电机、滑轨、齿轮等复杂结构后，制造成本更低。特斯拉所使用的天幕玻璃采 用高强度的夹层玻璃保证安全，并通过镀膜技术阻挡近 98%的紫外线和 81%的热量进入 车内。特斯拉的天幕设计受到了消费者的广泛好评，料将成为未来趋势。

天幕工艺、性能要求提高，推动产业链价值重构。特斯拉的天幕设计逐渐开始被其他 品牌跟进，蔚来、小鹏、理想和比亚迪等国内主机厂均在旗舰车型上开始搭载天幕。从汽 车天窗的发展历程来看，从最早的无天窗设计，到小天窗和全景天窗，再到天幕，汽车玻 璃的单车使用面积不断提升。天幕玻璃较多采用钢化玻璃，由于其面积比普通玻璃更大， 工艺难度更高，单平米价格水平普遍更高。此外，天幕玻璃对隔热、隔音等方面都有更高 要求，如采用夹层设计、具备防红外线功能、具备智能调光功能等，其单价也显著高于普 通的钢化或夹层玻璃。对于传统汽车玻璃天窗而言，玻璃供应商是 Tier2，天窗机械及密 封部件贡献主要价值量，天窗系统整体单车价值量约为 2000-4000 元。而天幕玻璃单车价 值量约为 1500 元，玻璃供应商升级为 Tier-1，不仅满足了消费者需求，同时降低了主机 厂的成本。因此，主机厂更有动力提升全玻璃车顶的配置率。因此，天幕玻璃将为汽车玻 璃行业打开新的增长空间。

底盤：線控底盤是實現高級別自動駕駛的必由之路 

Model 3 底盤逐步實現線控化。經過對Model 3 底盤結構的拆解，我們看到：懸架方面，特斯拉全車型均採用前輪雙叉臂式獨立懸架搭配後輪多連桿式獨立懸架的配置，未配置空氣懸架；制動系統方面，特斯拉車系使用最前沿技術，即線控制動系統Ibooster；轉向系統方面，Model 3 仍沿用傳統的電動助力轉向。

線控底盤是實現自動駕駛SAE L3 的“執行”基石。自動駕駛系統共分為感知、決策、 控制和執行四個部分，其中底盤系統屬於自動駕駛中的“執行”機構，是最終實現自動駕駛的核心功能模塊。L3 及L3 以上更高級別自動駕駛的實現離不開底盤執行機構的快速響應和精確執行，以達到和上層的感知、決策和控制的高度協同。而底盤系統的升級也意味著其中驅動系統、制動系統和轉向系統等功能模塊的升級。所以，線控底盤作為更高級別自動駕駛的執行基石，是發展自動駕駛的具體抓手。

制動系統：線控制動是L3 及以上高級別自動駕駛的必然選擇。發展至今，汽車製動領域先後歷經四個階段：機械制動、發動機動力製動、脫離發動機的電力製動和數控制動， 以及現階段具備完備冗餘機制的線控制動。相較於使用電子真空泵，第四代的線控制動能進行能量回收，在能耗降低的同時，效率提升。隨著汽車行業智能化、自動化發展，線控制動是必然選擇。

轉向系統：線控轉向是汽車轉向系統未來趨勢。汽車轉向系統經歷“機械-電子輔助線控”三段式發展，第三代線控轉向系統（Steer-By-Wire，SBW）在電子助力轉向系統（Electric Power Steering， EPS）的基礎之上發展而來，將駕駛員的操縱輸入轉化為電信號，無需通過機械連接裝置，轉向時方向盤上的阻力矩也由電機模擬產生，可以自由地設計轉向系統的角傳遞特性和力傳遞特性，完全實現由電線或者電信號實現指令傳遞從而操縱汽車。線控轉向模式下，方向盤與轉向機完全解耦，轉向精準度提升，同時節約駕駛艙空間，是L4 及以上自動駕駛的必選項。

悬架：空气悬架是核心趋势，配置价格区间明显下探。传统汽车的悬架一般由螺旋弹 簧和减振器组成，被动地进行受力缓冲和反弹力消减。空气悬架是一种主动悬架，它可以 控制车身底盘高度、车身倾斜度和减振阻尼系数等。与传统钢制汽车悬架系统相比较，空 气悬架在提高车身稳定性及乘坐舒适性方面有显著优势，是汽车悬架的核心趋势。空气悬 架系统此前多配置于 BBA 等高端豪华品牌，标配价格在 70 万元以上。随着国内自主主机 厂不断推出高端品牌，同时希望给消费者带来“性价比”，空悬成为其增配的主要产品， 国内自主品牌空悬配置价格区间明显下探。