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高速连接器市场新格局

中国高速连接器市场预测

以 L1 及其以下功能的汽车单车高速连接器价值为 200 元,L2 及其以上功能的汽车单车 高速连接器价值为 1000 元进行推测,2025 年中国车用高速连接器市场总规模为 140.24 亿元,加上下文所预测的 169.91 亿元的高压连接器市场,中国车用连接器市场 总规模达 310.15 亿元。

全球高速连接器市场预测

以 L1 及其以下功能的汽车单车高速连接器价值为 200 元,L2 及其以上功能的汽车单车 高速连接器价值为 1000 元进行推测,2025 年全球车用高速连接器市场总规模为 520.8 亿元,加上下文所预测的 378 亿元的高压连接器市场,全球车用连接器市场总规模达 898.8 亿元。

1.4. 高速连接器的市场竞争格局:电连技术率先突出重围

高速连接器的全球市场格局有行业集中度非常高的特点。全球车载高速连接器的主要厂 商有罗森伯格、泰科电子、安费诺、电连技术。

高速连接器行业有较高的技术壁垒,科技专利数量和关键技术的掌握是相关制造企业的 核心竞争力,所以可以通过专利的分布情况来判断整个市场格局。以高速连接器全球分 布情况来看,高速连接器全球排名前 15 位的专利权人专利总数占全球专利总数近 60%, 专利实力强大。其中,10 位美国专利权人拥有专利总数近 4000 件,占全球专利总数近 一半份额,优势明显。美国一直是高速连接器的重要市场,其专利持续高量申请,且专 利总数全球排名第一位。全球前 15 位专利权人中,没有中国专利权人出现,可见中国企 业与国际领先企业的实力仍存在较大差距。

现排名全球第二位。高速连接器专利在中国约有 2200 件,且呈逐年增加的趋势,与国际 申请趋势相同。在中国排名前 15 位的专利权人中,本土专利权人有 9 位,主要以设计制 造企业为主,我国本土企业的专利实力正在逐步提升。 中国高速连接器专利方案聚焦在 高速数据传输、快速连接、控制器、各类端子、连接优化、稳定性、转换、测试背板连 接、差分信号、接触件等方向。近年的方案主要集中在性能提升、外形改良、兼容等方 向。

全球市场中,罗森伯格系微型高速连接器领域的龙头企业,在无线射频和光纤通信技术 领域深耕六十多年,业务领域涵盖通信设备、汽车电子、测试与计量、楼宇及数据中心 布线系统、以及医疗与工业等多个市场,实现了多产品线的系统化和完整化。其中,通 信市场在公司业务中占比最大,汽车电子紧随其后。罗森伯格亚太副总裁&汽车产品事业 部总经理丁磊所描述的公司的特点和自身定位是“细而专一,在射频系统连接器细分领 域做到了行业第一名”。

罗森伯格很早就已经进入汽车电子领域,目前客户涵盖欧系、美系、日韩以及国内等众 多主机厂,据丁磊所说“全球汽车市场的车载射频连接和高速数据连接系统都绕不开罗 森伯格的影子”。

在核心竞争力方面,罗森伯格占据市场的核心优势是在车载高速和高速连接器和传输系统领域的成熟产品、技术储备、和实现对于传输品质的保障。此外公司能够提供测试和 测量以及汽车高速连接系统的全方案,即罗森伯格不只卖车载连接器,还有车载的测试设备,完整流程的全方案体现了公司产品的价值。以中国主机厂为例,罗森伯格可以帮 助中国的车企把车载产品提升到一个全新的高度,帮助其参与到技术设计阶段,设计出 更多属于他们自己的先进技术。

中国市场中,电连技术从事微型高速连接器行业的龙头企业,其专业从事微型电连接器 及互连系统相关产品的技术研究、设计、制造和销售服务。电连技术具备高可靠、高性 能产品的设计、制造能力,自主研发的微型高速连接器具有显著技术优势,已达到国际 一流连接器厂商同等技术水平,产品广泛应用在以智能手机为代表的智能移动终端产品 以及车联网终端、智能家电等新兴产品中。

电连技术经营微型电连接器及互连系统相关产品,其中微型电连接器以微型高速连接器 及高速连接器组件为核心产品,包括微型射频测试连接器、微型射频同轴连接器及射频 微同轴线缆组件,是智能手机等智能移动终端产品以及其他新兴智能设备中的关键电子 元件;互连系统相关产品主要为电磁兼容件,是智能移动终端产品中起到电气连接、支 撑固定或电磁屏蔽作用的元件。电连技术的汽车连接器产品主要为 Fakra 板端&线端, HSD 板端&线端,HD Camera 连接器,车载 USB 等,主要应用于各类整车厂以及 TIER 1 客户射频连接和高清连接。

2.电动化时代来临,高压连接器需求显著提升

2.1. 新能源汽车抵达渗透率快速增长点

2021 新能源汽车已进入快速渗透期。2005 年到 2015 年,我国新能源汽车渗透率突破 1%,用了 10 年时间;2016 年到 2019 年上半年,我国新能源汽车渗透率从 1%快速提 升到 5%,用了 3 年多时间;2019 年下半年至 2020 年底,由于补贴退坡叠加疫情等多 重因素影响,我国新能源汽车渗透率一直未能突破 6%,而今年年初至年中,我国新能源 汽车渗透率从 5%快速提升至近 15%。

进入今年下半年后新能源汽车渗透率继续提升,8 月中国新能源乘用车零售 24.9 万辆, 同比增长 167.5%,环比也增长 12.0%;新能源汽车产销分别完成 30.9 万辆和 32.1 万 辆,同比均增长 1.8 倍,其渗透率已提升至 17.8%,新能源乘用车渗透率更是接近 20%。 今年 8 月中,自主品牌中新能源车渗透率达 35%、豪华车中的新能源车渗透率达 10%、 主流合资品牌中的新能源车渗透率 2.8%。

国内车厂实现产业转型需求迫切,电动化目标清晰。从车企看,厂商批发销量突破万辆 的企业有特斯拉中国 44264 辆、上汽通用五菱 43783 辆、上汽乘用车 16998 辆、广汽 埃安 11619 辆。如果按新能源汽车渗透率,比亚迪乘用车达到 89.98%,上汽通用五菱 达到 33%,上汽乘用车达到 26%,在双碳目标背景下,中国车企有潜力开创中国汽车产 业转型发展的新格局,中国车企未来有望走出一条新型绿色近零碳排放发展新道路。

主要国家在碳排放政策上取得共识,新能源汽车需求后劲十足中国提出 碳达峰、碳中和目标之后,日本、英国、加拿大、韩国等发达国家相继提出到 2050 年前 实现碳中和目标的政治承诺。日本承诺将此前 2050 年目标从排放量減少 80%改为实现 碳中和。英国提岀,在 2045 年实现净零排放 2050 年实现碳中和。加拿大政府也明确提 出,要在 2050 年实现碳中和。在全球积极应对气候变化的背景下,主要发达国家大力推 动绿色低碳交通,提出汽车行业零碳转型目标,对碳排放大户汽车要求进一步严苛,欧 洲新政持续加码:2030 年汽车二氧化碳排放较 2021 年减少 55%,2035 年新车排放归 零。

电动化渗透率预测:国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035 年)》 曾提出,到 2025 年,纯电动乘用车新车平均电耗降至 12.0 千瓦时/百公里,新能源汽车 新车销售量达到汽车新车销售总量的 20%左右。按照目前高增长态势,新能源汽车 20% 渗透率目标或将提前实现。小鹏汽车 CEO 何小鹏判断“2025 年全国新能源汽车渗透率 可达 30%,在限排政策的超一线城市更可达 60%。

2.2. 高压连接器在新能源汽车架构中地位重要,用量将有显著提升

在新能源汽车产业领域,高压连接器是极其重要的元部件,整车、充电设施上均有应用。 伴随着电动化汽车的快速市场渗透,高压连接器的整体用量将有显著提升。连接器的作 用非常单纯:在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间,架起沟通的桥梁,从而使电流 流通,使电路实现预定的功能。新能源车用连接器的组成一般可分为:外壳、密封件等 辅助结构,绝缘件,导电接触对三部分组成。通过插头护套和插座护套间的对插、相互 配合,即可达到接通和导电的功能。高压连接器主要使用在新能源汽车高压大电流回路, 和导电线缆同时作用,将电池包的能量通过不同的电气回路,输送到整车系统中各部件, 如电池包、电机控制器、DCDC 转换器、充电机等车身用电单元。

高压连接器在新能源汽车中的单车价值量在 700-3500 元之间,具体根据车型设计以及车 的造价而有所不同。新能源汽车主要分为乘用车和商用车,商用车包含多个电池包,因 此商用车高压连接器单车价值量会比乘用车更高。(报告来源:未来智库)

整车上高压连接器主要应用场景有:DC、水暖 PTC 充电机、压缩机、电控、风暖 PTC、 直流充电口、动力电机、高压线束、维修开关、逆变器、动力电池、高压箱、电动空调、 交流充电口等。

针对不同的使用场景所选用高压连接器也不同。需要考虑的因素包括连接器的使用位置、 额定电压、额定电流、HVIL、防护等级、连接器寿命、出线方式、浮动量、插座安装方 式。在电气性能方面额定电压大小与爬电距离&电气间隙成正比,所以额定电压要求越高, 连接器越大,或者越长。而载流截面积与连接器额定电流成正比,所以插针/孔/导线截面 越大,它所能通过的电流也越大,即连接器越大。

以应用在动力电池领域上的换电连接器为例,换电连接器是电池包唯一的电接口,需要 同时提供高压、低压、通信及接地的混装连接。在快速换电过程中,因电池与车端连接 插合过程中一般会存在配合误差,换电连接器的浮动补偿设计系技术攻关难点,要求换 电连接器需要具有浮动补偿能力,在一定容差范围之内仍然能够较好完成高压、低压、 通信及接地的混装连接。整车更换电池频率乘用车一般在 1-15 次/周,商用车 7-70 次/周, 换电连接器寿命一般要求 3,000-10,000 次及较低维护成本。

连接器件的核心性能指标

温升:温升是连接器设计最重要的设计关键项之一,异常的温升会导致连接器因为温升 过高,发生烧蚀。连接器的温升受如下因素影响

接触电阻:用于导电连接,两接触载体之间的电阻,如针孔对插接触电阻、针孔尾部与 导线压接电阻、螺纹连接铜牌与铜牌之间的接触电阻

物质环境加热:当连接器长期处于一个高温环境,由于连接器所用的材料都是工程塑料、 金属、橡胶等,尤其工程塑料要求最高工作温度 140℃,但当产品使用的环境温度过高, 连接器由于自身接触内阻发热在达到热平衡时,加上所处的环境温度高于了材料允许使 用最高工作温度。此时,若连接器长期处于一个该环境,连接器内部针孔件发热导致内 部温度排不出来话,内部温度会持续升高,连接器就会产生很大的热量,导致连接器出 现烧蚀引起车辆燃烧,这是非常严重的问题。橡胶材料和金属材料均有最高工作温度限 制,设计时均需要考虑。

板端的连接:设计的时候要用螺栓的情况下,或者要用预防措施,防止供货的时候松脱; 同时在螺栓连接时,一定要根据操作规范进行扭力检测。导电部件螺钉连接情况下,主 要的失效模式之一就是未按照力矩要求进行拧紧力矩管控,导致连接部位温升异常,烧 蚀。

电磁屏蔽: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。

环境性能: 新能源汽车高压连接器需要采用具备耐高温高压性能的新材料,同时在密封、 屏蔽和防水等要求上也比传统汽车连接器高,阻燃性和 CTI 值都有较高的要求(德尔福要 求阻燃最少 V0 以上、CTI>600),因此成本相对而言成本也较一般工业用连接器高。目前, 市场上的高压连接器多用高性能的 PBT,PA 等。

连接器标准

在电气连接系统中,连接器的质量尤为重要,这成为保障电连接安全可靠至关重要的因 素,目前新能源汽车连接器还没有专门的行业标准和国家标准,因此导致高压连接器产 品质量良莠不齐。一般大中型企业基本都有自己的生产经验和标准,但也有部分作坊式 企业以价格拼市场,品质难以保证,这样会造成连接器的选用及使用存在一些质量及安 全隐患。

未来趋势:连接器轻量化

在汽车工业日渐追求节能与环保的背景下,汽车轻量化及小型化已成为技术潮流,也是 汽车厂商技术竞争的重点,通过控制整车重量,可以有效的降低油耗,减小尾气排放, 提高燃油能效。在汽车工业这样的大环境下,也带动新能源连接器必须走小型化及轻量 化。汽车小型化及轻量化的一系列重要解决方案,包括引入更小尺寸的高性能铜合金导 线做为信号传输线,同时引入向微型化发展的端子及接触件系统,通过采用高性能端子 来降低小功率传输导线尺寸。

2.3. 高压连接器市场预测:2025 国内市场达 169.91 亿元,全球市场达 378 亿元

据中国汽车工业协会、天津大学中国汽车战略发展研究中心发布对中国汽车市场的总销 量中长期预测显示 2025 年预测值中值为 2697 万辆。全球新能源汽车市场方面根据 EVTank 联合伊维经济研究院在北京发布了《全球新能源汽车市场中长期发展展望(2030 年)》,预测到 2025 年全球新能源汽车销量将达到 1800 万辆.。预测 2025 年新能源汽车 渗透率为 30%。高压连接器在新能源汽车中的单车价值量在 700-3500 元之间,单车价值 预测值取其平均数 2100 元,最后推测高压连接器的国内市场在 2025 将达到 169.91 亿, 全球市场预计为 378 亿。

2.4. 高压连接器市场格局:造车新势力崛起为国内连接器厂商带来新机遇

国内领先厂商的高压大电流连接器系列产品与泰科、安费诺等行业内主要企业性能指标 趋同。高压连接器行业的核心壁垒在于企业掌握核心技术以制造关键性能指标如载流能 力、温升、插拔寿命、防护等级等电气、机械以及环境性能符合标准的优质产品。目前 以瑞可达为代表的中国厂商已打破高压连接器的关键技术指标壁垒。

在高压连接器领域,国际企业拥有先发优势,国际企业普遍具有进入行业较早,企业规 模较大,行业集中度较高,产品成熟度较高等特点,泰科、安费诺、莫仕、矢崎都是较 为强势的海外高压连接器企业。整体来说,高压连接器行业系充分竞争的行业。目前在 全球范围内,连接器市场逐渐呈现集中化的趋势,自 1980 年以来,全球前 10 大连接器 供应商的市场份额已从 1980 年的 38.0%上升至 2018 年的 59.83%。欧美、日本的连接器 跨国公司由于研发资金充足及多年技术沉淀,在产品质量和产业规模上均具有较大优势, 往往在高性能专业型连接器产品方面处于领先地位,并通过不断推出高端产品引领行业 的发展方向。

国内新能源汽车蓬勃发展尤其是造车新势力的崛起为高压连接器厂商带来新机遇,成本 优势、服务优势开始体现体现。相比国外的知名连接器企业,国内高压连接器生产厂商 发展起点相对较低,技术储备不足。但随着中国制造业的发展,国内新能源造车新势力 崛起、新能源汽车快速出货的契机,国内车用高压连接器市场迎来了新的机遇。国内连 接器制造企业凭借较强的工艺控制与成本控制能力、更为贴近客户以及反应迅速灵活等 优势,快速形成了规模优势,在制造成本、产品品质上已经具有较强的市场竞争力。同 时在国家产业政策、下游客户需求的双重驱动下,我国连接器行业中的部分领先企业通 过加强自身的研究设计能力,积极与下游企业合作,有针对性的开发各类市场迭代所需 的新型连接器产品,并充分利用专利等知识产权保护自身利益,加快企业发展速度。

新能源汽车电连接器产业在先后经历萌芽期、波折期、成长期和快速发展期后,现在正处于调整期,经历过这段调整期后,技术将进行优胜劣汰的洗牌,产业发展的重点将会围绕优势 的几项技术进行。而部分国内企业在技术储备方面已经取得了相当不俗的成绩。目前部 分国内连接器企业已经在新能源汽车领域取得重大突破,占据了较大的市场份额,初步 具备与国际领先企业抗衡的能力。

3.连接器上游供应链清晰,金属材料占比突出

3.1. 车辆电动化趋势全面拉动上游铜合金需求

连接器行业的上游为各种金属材料、塑胶材料和其它材料的制造业;下游为汽车、电信 与数据通信、计算机与周边产品、工业、军事与航空、运输、消费电子、医疗等行业。

原材料占连接器成本近半,金属材料占比最大,伴随着车用连接器件的大量出货,对以 铜合金为代表的金属材料用量将有显著提升。连接器产品的上游产业主要为制造连接器 所需的各项原辅材料,包括金属材料、塑胶材料、电镀材料等;金属材料所占成本比重 最大,塑胶材料次之,电镀材料较小;其中,金属材料主要用于制作连接器端子,为避 免电子信号传输过程中受到阻碍或衰减,(中国台湾)连接器厂商多采用黄铜或磷青铜为原料 制作铜合金板片,塑胶一般用于制作连接器产品的外设,多以 LCP、PA9T 为原料,在 电镀材料的选择上,镀金、镀锡较常使用,其次为镀镍和镀银。根据中国台湾工研院的研究数据,上游材料成本占中国台湾连接器厂商的总生产出成本的比重大约为 49.6%,其中钛铜、 LCP 等高端原料主要从美国、日本等进口,而其他的铜等原料的国产供给充足。

铜合金

车辆电动化趋势对铜合金的需求拉动不仅仅局限于连接器方面,铜合金广泛应用于电动 汽车多个组件中。新能源汽车铜使用量在传统内燃机汽车的基础上将是全方位的增加, 其电机内部需要大量使用线组,目前市面上的绝大多数厂商的新能源汽车选择使用 PMSM(永磁同步电机),该类型电机每 kW 用铜量在 0.1kg 左右,而市售新能源汽车 功率普遍在 100kW 以上,仅电机一项用铜量就超过 10kg。再加上电池以及充电功能等 需要大量用铜,整体用铜量将大幅增加,据全球铜业协会测算,混动汽车整车用铜量大 约 40kg,插电汽车用铜量大约 60kg,纯电动汽车用铜量 83kg,大型车辆例如纯电动巴 士更是需要使用 224-369kg 铜。

铜合金是连接器所使用的重要材料,拥有优良的电性能和导热性,对于高速连接器来说 铜是电信号传输中最常使用的金属材料之一,对于高压连接器来说铜的传导性能越强, 所能传输的电流就越大。(报告来源:未来智库)

3.2. 国内厂商已打破海外高端铜垄断格局,完成高强高导铜产业化

我国铜材产量和消费量均居世界首位。按照包括各种常用铜材在内的总体产量和进口量 计算,通用铜材的国内满足度达到了 96%。先进铜合金材料与构件在国家安全、重大工程 和经济建设中具有重要地位,然而各种高性能铜合金材料严重依赖进口,如新型高强高 导铜合金带材、超细丝材、超薄带材等。

以博威合金为代表的国内企业打破国外厂商在高强高导铜合金领域的技术垄断,高强高 导铜合金是新能源汽车领域的重要原材料。所谓高强高导铜合金,一般指抗拉强度(Gb) 为纯铜 2-10 倍(350-2000MPa),导电率一般为铜 50%~95%,即 50-95%IACS 铜 合金。国际上公认理想指标为δb=600-800MPa,导电性至≥80%IACSE。国际市场 上的高强高导铜合金材料有百余种,获得广泛应用的主要是 Cu-Fe-P 系、Cu-Ni-Si 系、Cu-CrZr 系等。

国内公司实现汽车连接器关键合金产业化,完成国内 Cu-Fe-P主要市场份额的占领。 在 Cu-Fe-P 系合金方面,美国环球金属制品有限公司最早开发的中强高导型 Cu-FeP 系合金(如 C19400、KFC 等)可视为标杆性产品,具有成本低廉、强度中等、高导电性、高导热性和良好的钎焊性、浸润性、加工成型性等优良特性。中铝洛阳铜业有限 公司、中铜华中铜业有限公司、宁波兴业盛泰集团有限公司和宁波博威合金材料股份有限公司等已经实现了 C19400 合金的商品化生产,占据了国内的主要市场份额。

国内高 校和企业还开展了协同攻关,在保证 Cu-Fe-P 合金材料综合性能的前提下,将抗软化 温度提高了近 50 ℃ 。宁波兴业盛泰集团有限公司、中铝洛阳铜业有限公司、宁波博威 合金材料股份有限公司、宁夏东方钽业股份有限公司等实现了 C70250 合金带材产业化, C70250 为电动汽车连接器的绝佳材料。该铜合金综合性能较好,性价比高。导电达到 40IACS%,屈服强度可达 700Mpa,完美因应了车用连接器的需求。

追赶美、日、德成果斐然,国内公司实现了 Cu-Cr-Zr 合金产业化。近年来,美国、日 本和德国企业相继在该领域实现了技术突破,具体成果为相继开发了耐热 Cu-Cr-X 系 合金引线框架带材,如 KME 集团的 C18160、维兰德集团的 C18080、三菱伸铜株式 会社的 C18141 等,抗拉强度为 540~630 MPa,导电率为 79%~84% IACS(国际退 火铜标准)。国内在 Cu-Cr-Zr 系合金的成分优化和组织结构调控等方面进行了系统研 究 ,宁波博威合金材料股份有限公司等实现了具有自主知识产权的 Cu-Cr-Zr 系合金带 材产业化。

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