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盘点汽车连接器技术发展与市场格局

2023-01-24
来源:电子发烧友

电子发烧友网报道(文/李宁远)在连接器市场里,汽车连接器有着庞大的市场份额。汽车连接器的主要作用是将整车中不同的电路不同的系统连接起来形成一个整体,是电子系统设备之间电流或信号传输、交换的桥梁,是汽车最基本的必要组件。

汽车连接器发挥着比我们想象中更加重要的作用,保证了汽车在行驶过程中的正常运行。那么回顾2022年,汽车连接器整体市场发展如何,不同细分品类的汽车连接器又经历着怎样的升级换代呢?

汽车连接器,稳步增长的连接器大市场

根据Bishop & Associates数据,2021年全球连接器市场规模约为779.9亿美元,同比增长了24.3%。其中,中国连接器市场规模为249.78亿美元,同比增长23.8%。整个连接器市场保持了稳定的增长,这和今年电动汽车产销快速增长不无关系。在电动汽车发展迎来高速增长期的2021年,汽车连接器在连接器领域继续占据20%以上的市场份额,与通信连接器齐头并进是连接器市场里最大的两块市场。2021年全球汽车连接器市场规模约为176.26亿美元,占比22.6%。

在汽车电动化、网联化以及智能化趋势加速发展的如今,数据传输、电力传输的要求不断提高,连接器在整车内的用量还会不断提升。传统汽车需要用到的电子连接器种类也不少,单车需要用到的连接器在600个左右,电动汽车内的连接器数量在800到100个,而且连接性能要求更高,价格更高。在电动化、网联化以及智能化趋势下,汽车内的连接器数量会继续增加,整车的连接器价值还会继续提高,全球汽车连接器市场规模继续保持稳步增长的态势是可以预见的。

在这个不断增长的大市场里,行业集中度较高,传统连接器国际大厂占有绝对优势。传统连接器国际大厂在材料、工艺以及品牌效应上多年的积累形成了很高的技术和品牌护城河。欧美日厂商在汽车连接器上目前还是主导着行业。据Bishop&Associates数据,汽车连接器领域里的头名是TE,TE长期占据统治地位全球市场份额高达39.1%。

汽车低压连接器:看重成本控制的红海市场,国内厂商压力较大

和火热的高压连接器相比,低压连接器在电动汽车浪潮下很少被提起,在传统汽车和电动汽车的很多基础设施中,这是最主要的连接器。虽然没有热度,但是目前低压连接器在整车中有着很多应用,比如空调系统、灯具、车窗升降电机等一些功率需求较小(工作电压一般低于20V)的场合。

虽然没有热度,但是低压连接器靠着庞大的用量在汽车连接器市场规模里占比最高,根据国金研究所数据,低压连接器市场规模在汽车连接器市场中占比超过70%。低压连接器的发展总结来看就是各厂商按部就班地更新产品,亮点不多,从市场格局来看低压连接器的技术实力国内外厂商差不多,但是国际大厂的成本控制及规模效应领先很多,国内厂商压力会很大。

汽车高压连接器:高电压大电流能力持续突破,国内外厂商百花齐放

高压连接器一直是技术门槛较高的连接器领域,高压系统工作时放电电流达到数几十安,甚至高达数百安,一旦高压连接器发生问题,轻则过热,重则发生高温或燃烧事故。一套完整的高压连接系统中需要应用大量的高压连接器,电动汽车上高压系统里高压连接器从连接器的耐热性、耐压性到载流能力、EMC等等物理特性都非常重要,高压连接器的迭代更新也围绕这些性能的提升而展开。

从技术角度来看,高压连接器的大电流能力比较有代表性,各厂商也是不断在提高连接器的电流承载能力。知名国外大厂的HVP/HVA最大电流能力目前在350/100A到450/100A这个范围,大电流能力TE和安费诺是行业标杆。国内目前大电流能力最高的是瑞可达,400/40A,HVP电流承载能力上能完全能对标第一梯队。

轻量化也是高压连接器厂商在不断摸索的方向,线束轻量化能有效地降低汽车连接器系统重量,进而降低整车重量。这里面涉及到材料和工艺的积累,如何选择连接器材料,如何通过精密冲压和注塑、自动机组装自动化生产将产品轻量化、低成本化一直都会是高压连接器重点发展的方向。

根据东方证券测算,预计到2025年国内汽车高压连接器市场规模以年复合增长率63%增长达到334亿元。高压连接器的市场格局也很清晰,TE、安费诺、YAZAKI、APTIV稳居全球第一梯队,其中TE、安费诺统治力明显高出一筹。国内市场开始涌现出了一大批优秀的处于全球第二梯队的高压连接器厂商,从商用车切入高压连接器领域,进行产品、技术的积累,树立品牌效应后再拓展乘用车的市场,比如在今年电动汽车市场表现非常亮眼的中航光电,瑞可达、快可等。

汽车充电/换电连接器:快充与换电需求下的新兴增量市场

汽车充电/换电连接器也是属于高压连接器范畴内的,过去一年充电市场的火热大家有目共睹,所以这里单独把充/换电连接器列出来。

充电连接器的市场很大,根据中信证券给出的国内数据,充电连接器市场将会以每年81%的年复合增长率扩张,2025年可以达到42亿元。电动汽车快充的需求很大,但是想要安全可靠地实现却并不容易。

充电相关的连接技术必须升级到能够处理10倍甚至20倍于当前电动汽车的电力,匹配快速充电连接的高充电电压和电流需求。充电连接器(充电枪)面临的挑战总结来说就是如何平衡载流能力与温升。HPC直流的高充电电流导致所有部件的温度强烈升高,从充电站到汽车电池的完整电气系统需要进行电和热重新设计。对于连接器厂商来说,新的热建模、新的仿真技术、新的材料、新的冷却技术、新的电源管理技术等等都是需要很长时间去摸索的。

冷却技术趋势是大家关注度较高的一个方向,目前大部分连接器厂商都在布局液冷技术,这一块国内厂商走得很快,完全不落后国外厂商。四川永贵是国内超级快充的头部厂商,走的是液冷技术路线,产品已经实现商业化量产,客户包括吉利、华为、理想等;日丰股份研发的超级液冷大功率充电枪也已经完成核心技术开发及相关验证,即将量产出货。

换电连接器在换电电动汽车中,换电连接器是连接动力电池与汽车的接口,作用是实现快速换电。截止2021年9月,全国建设换电站890座,预计到2025年国内换电站规模会超过1.5万座。蔚来、北汽、上汽、吉利等汽车厂商都是布局换电市场的代表企业。根据中信证券给出的国内数据,在政策的支持下,换电连接器市场将会以每年83%的年复合增长率增长,2025年可以达到27亿元。

换电连接器的核心技术体现在大的浮动补偿能力和高寿命技术指标上。瑞可达是国内换电连接器代表厂商,也是蔚来换电连接器的核心供应商。中航广电作为较早一批进入电动汽车赛道的厂商,其换电连接器系列在国内也有很大的先发优势。

汽车高速连接器:车载高速通信架构重构,国产替代迎来机遇

汽车除了向高压发展之外,还有一个发展趋势——高速。自动化功能、传感器融合等各类数据连接的需求正在不断增加,先进车辆功能所需的带宽会越来越高,处理的数据量越多,需要的带宽就越大,较大的带宽提升了汽车对于更高速度连接器的需求。汽车中的高速连接器包括Fakra、Mini-Fakra、HSD和以太网连接器。

车载通信很快就会达到CAN总线性能上限,目前车载通信架构已经开始向车载以太网过渡。提高传输速度自然是高速连接器主要的发展趋势之一。数据传输速率的提高给连接器行业带来的挑战在于在全电大功率环境中,数据链路必须满足严格的电磁兼容性要求,确保链路不会产生无用辐射,也不会受到电磁影响。在大家都能把速度做得很高的情况下,可靠性是核心的竞争力。

同时连接器与通信体系结构的适配也要求高速连接器向小型化、轻量化发展。基本上目前的高速连接器,尤其是车载以太网连接器都会采用模块化和可拓展化设计来适配汽车连接接口,用于高速数据传输的HSD、HSL连接器也开始拓展各种PCB板端组合来适配汽车接口。

各机构对汽车高速连接器的市场规模都预测增速会有所回落,不过该市场仍然会保持稳定的增长,中信证券数据,国内车载高速连接器市场预计会以20%的年复合增长率在2025年达到234亿元。高速连接器行业格局和高压连接器类似,罗森伯格、TE、安费诺、APTIV稳居全球第一梯队,尤其是罗森伯格依靠在Fakra上的领导力可以说是高速连接器的行业标准。国内厂商有电连技术、意华、立讯、徕木电子,处于全球第二梯队。在Mini-Fakra和以太网逐步替代Fakra和HSD的行业趋势下,国内高速连接器在技术上受到的限制会比高压连接器更多。

不过,国内高速连接器的本土化优势也很明显,HSD的国产替代已经开始明显增速,车载以太网连接国内厂商也在借标准制定在提高话语权。在车载通信架构重构的过程里,国产厂商的机遇还是很多的。

写在最后

汽车电动化、网联化、智能化催生了汽车连接器行业的技术变革,行业格局不再一成不变,国内外厂商在新赛道上的竞争越来越激烈。2023年汽车连接器行业会有怎样的发展,我们拭目以待。


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