PCB在新能源汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)汽車現(xiàn)階段電子化程度不高，對(duì)PCB的需求量較小，PCB價(jià)值量也比較低。 PCB在整個(gè)電子裝置成本中的占比約為2%左右，平均每輛汽車的PCB用量約為1平方米，價(jià)值60美元，高端車型的用量在2-3平米，價(jià)值約120-130美元。

在傳統(tǒng)汽車的電子元器件中，動(dòng)力系統(tǒng)需求最多，份額為32%，主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，啟動(dòng)器，發(fā)電機(jī)，傳輸控制裝置，燃油噴射，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等；車身電子系統(tǒng)25%，主要包括汽車照明、HVAC、動(dòng)力門和座椅、TPMS等；安全控制系統(tǒng)，占比約22%，主要包括ADAS、ABS、安全氣囊等；其他還包括顯示、娛樂(lè)等車載電子系統(tǒng)。

圖：汽車各系統(tǒng)PCB價(jià)值分布

圖：不同車型PCB需求量與傳統(tǒng)汽車相比，新能源車由于其獨(dú)特的動(dòng)力系統(tǒng)，因而對(duì)PCB的需求有顯著提升。

新能源汽車主要分為純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車，純電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)僅由電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。而混合動(dòng)力汽車既包含了發(fā)動(dòng)機(jī)，也包含了電動(dòng)機(jī)，正常行駛過(guò)程中主要由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電量充足時(shí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。純電動(dòng)汽車中的動(dòng)力系統(tǒng)采用電驅(qū)動(dòng)，會(huì)完全替換掉傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因此產(chǎn)生PCB替代增量，這部分替代增量主要源于電控系統(tǒng)（MCU、VCU、BMS）。對(duì)于混合動(dòng)力汽車，在保留傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的同時(shí)，引入了一套新的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從而也會(huì)產(chǎn)生車用PCB的疊加增量。

圖：傳統(tǒng)汽車與新能源汽車主要差別在動(dòng)力系統(tǒng)可見(jiàn)，新能源汽車所帶來(lái)的汽車PCB價(jià)值增量包含兩部分，即混合動(dòng)力汽車所帶來(lái)的疊加增量和純電動(dòng)汽車所帶來(lái)的替代增量。

就汽車電子價(jià)值而言，混合動(dòng)力汽車所產(chǎn)生的疊加增量與純電動(dòng)汽車所產(chǎn)生的替代增量大小基本相同，可以認(rèn)為二者所帶來(lái)的汽車板增量也基本相同，因此在后續(xù)的汽車板增量測(cè)算中不再對(duì)混動(dòng)汽車和純電動(dòng)汽車進(jìn)行區(qū)分。不論是混動(dòng)還是純電動(dòng)，其PCB增量的具體來(lái)源都主要是三大動(dòng)力控制系統(tǒng)（BMS、VCU和MCU）：VCU：由控制電路和算法軟件組成，是動(dòng)力系統(tǒng)的控制中樞，作用是監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài)，實(shí)施整車動(dòng)力控制決策。VCU 中的控制電路需要用到 PCB，用量在 0.03 平米左右。MCU：由控制電路和算法軟件組成，是新能源車電控系統(tǒng)的重要單元，作用是根據(jù)VCU發(fā)出的決策指令控制電機(jī)運(yùn)行，使其按照VCU的指令輸出所需要的交流電。MCU中控制電路PCB用量在0.15平米左右。

BMS：BMS 是電池單元中的核心組件，通過(guò)對(duì)電壓、電流、溫度和 SOC 等參數(shù)的采集和計(jì)算，進(jìn)而控制電池的充放電過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)于電池的保護(hù)和綜合管理。BMS 硬件由主控（BCU）和從控（BMU）組成，從控安裝于模組內(nèi)部，用來(lái)檢測(cè)單體電壓、電流和均衡控制；主板位置比較靈活，用于繼電器控制、荷電狀態(tài)值 (SOC)估計(jì)和電氣傷害保護(hù)等。

BMS 一般采用穩(wěn)定性更好的多層板，單體價(jià)值較其他電路板高。作用是監(jiān)測(cè)單體電池的電壓、電流等指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)均衡控制，防止出現(xiàn)過(guò)壓過(guò)流等損傷電池壽命和性能的情況。BMS 由于架構(gòu)復(fù)雜，需要用到大量的 PCB, 主控電路用量約為 0.24 平米，單體管理單元?jiǎng)t在 2-3 平米。

由于不同控制單元對(duì)于PCB板的工藝要求不同，產(chǎn)品的價(jià)格也有較大差異，例如，BMS 單元的主控線路板單價(jià)可高達(dá)20000元/平方米，從控板價(jià)格則在 1500-2000元/平米左右，而相較之下，VCU 與MCU 所用的PCB為普通板，附加值并不算高，價(jià)格在1000元/平米。同時(shí)，各類BMS的單體管理單元數(shù)量也有所不同，導(dǎo)致不同車型的PCB用量存在差異，平均在3-5平米左右，整車PCB用量在5-8平米之間，價(jià)值約為2000元左右，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的高級(jí)轎車。

圖：PCB在新能源汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖：新能源汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)近年來(lái)，全球新能源乘用車市場(chǎng)飛速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年全球新能源乘用車銷量?jī)H有14.7萬(wàn)輛。從2014年至2016年，全球新能源乘用車銷量分別為35萬(wàn)輛、55萬(wàn)輛、77萬(wàn)輛，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)48.3%。

中國(guó)作為全球最大的新能源汽車市場(chǎng)，市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)張速度高于全球平均水平，2015-2016 年，國(guó)內(nèi)新能源汽車分別實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量 37.9 萬(wàn)輛和 51.7 萬(wàn)輛，綜合考慮政策目標(biāo)、積分制影響和車企銷售規(guī)劃等因素，保守預(yù)計(jì) 2017-2020年國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量分別為70萬(wàn)輛、100萬(wàn)輛、120萬(wàn)輛和150萬(wàn)輛，對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)滲透率也會(huì)逐步提高至5%左右。

以此測(cè)算，到2020年，新能源汽車至少給國(guó)內(nèi)汽車板市場(chǎng)帶來(lái)30億元的市場(chǎng)增量。而根據(jù)全球能源署（IEA）統(tǒng)計(jì)，到2020 年全球新能源汽車總銷量將達(dá)到600萬(wàn)輛，以此測(cè)算新能源汽車將會(huì)給全球汽車板市場(chǎng)帶來(lái)近120億市場(chǎng)增量。