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大功率直流接触器

新能源汽车高压直流继电器市场及技术

发布日期:2023-03-14 点击率:58

继电器是一种用来接通和断开或转换电路并具有继电特性的自动、远程控制元件,其主要功能是扩大控制范围,灵敏度放大,信号的遥控、监测等。在国民经济中,继电器广泛应用于军事装备、通讯、计算机、汽车、工业控制、家用电器等产业部门,是整机电路控制系统的必要基础原件之一。

继电器是以小电流控制大电流通断的电气开关。高电压、大电流的高负载情形,需要采用间接方式控制其电路通断,继电器在输入量(电压、电流)的变化达到规定要求时,使输出量发生预定的阶跃变化,本质上是一种电气开关,故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

01-继电器的分类

继电器是自动控制系统、遥控遥测系统和通讯系统的重要器件,应用广泛,品种众多,可以按照不同的标准,如作用原理、结构特征、触点负载、外形尺寸、防护特征、触点形式和产品用途等,进行不同的分类。

图表 1 继电器的分类

02-继电器市场概述

我国继电器行业的起步于20世纪50年初期。为满足国防、军工等整体配套的生产需要,部分整机厂开始从事继电器产品的生产。目前,我国有各类继电器生产厂商数百家,继电器企业普遍规模较小,只有少部分企业具备中高端继电器的生产能力。

一览众咨询数据显示:2018年,我国继电器产量达90.22亿个,需求量达72.81亿个。随着我国十大产业振兴政策的逐渐落实和深化,继电器的需用量和应用领域将在巩固中继续扩大拓展。

图表 2 中国继电器产量/需求量增长情况(单位:亿只)

汽车继电器是指专门应用于汽车电器控制的继电器,它是随着汽车电子、电器产品发展起来的。在传统的内燃机汽车中,继电器广泛应用于控制、起动、空调、灯光、雨刮器、电喷装置、油泵、电动门窗、电动座椅、电子仪表和故障诊断系统等。传统汽车继电器应用均为低电压产品,电压区间为 12-48V。

图表 3 汽车继电器

新能源汽车继电器主要应用于高压直流环境,控制电流为大电流直流电,具有多品种、小批量的特点,往往采用柔性制造技术。

新能源汽车主电路电压一般都大于200V,远高于传统汽车的12-48V,新能源汽车除需要传统汽车所需的低电压继电器以外,还需配备特殊的高压直流继电器。

图表 4 新能源汽车继电器的应用

03-高压直流继电器技术

新能源汽车应用场景对高压直流继电器提出了耐高压、耐负载、抗冲击、灭弧能力强、分断能力强等多种要求。

图表 5 新能源车对高压直流继电器技术要求

高压直流继电器在灭弧方式、触点材料、封装方式、封装结构上不断改进,以应对新能源车复杂工况。性能较为优异的高压直流继电器通常采用磁吹灭弧、银合金触点、气密封装、陶瓷冷装等工艺,以避免触点粘连,延长产品寿命,技术壁垒也较高。

电动汽车中电路属于高压直流,一般继电器无法满足要求,目前应用最多的是真空型和充气型继电器。真空是理想的绝缘。由于高压电弧产生于绝缘介质的电离,而真空本身是没有介质,所以是触点间有很好的隔离。完全的真空状态只是理想状态,实际会残留一些杂氧,杂氧在有电弧情况下和铜电极生成氧化铜,接触电阻增大,继电器有失效风险。

目前主要是应用充气型继电器,充气型继电器主要灭弧解决方案为氢气和氮气。充纯氢气,加偏转磁铁辅助灭弧,相比抽真空及充氮气灭弧效果要好,氢气的绝缘性能好,难以电离。

密封技术方面: 高压继电器密封有两种典型技术路线——陶瓷密封和环氧树脂密封。陶瓷密封,以松下为代表;环氧树脂密封,以泰科(TE)为代表。以前中国国内企业以环氧树脂密封为主,目前开始转向陶瓷密封技术路线。

陶瓷密封比环氧树脂密封可靠性好、安全性高。但环氧树脂密封在高压大电流下易爆炸,有安全隐患,因此,陶瓷密封是新能源汽车高压直流继电器主流趋势。

(高压直流继电器技术分析详见一览众咨询撰写的《2020-2025年新能源汽车高压继电器市场及企业调研报告》)

从行业总体趋势来看,未来新能源汽车高压直流继电器将朝着轻量化、节能化、智能化、低成本方向发展。 在保证新能源车继电器正常功能的同时,轻量化、节能化将有助于节约车辆能源,增加续航里程;智能化的触点闭合状态检测与显示、触点寿命监测等相关自检功能可以提高使用安全性。补贴退坡下,高压直流继电器供应商需要持续优化产品工艺以降低成本,提升竞争优势。

04-市场竞争格局

由于我国电子元器件产业起步较晚,目前行业的技术、装备水平较发达国家仍有一定差距,尤其是关键技术和设备多从国外引进,技术含量高的国产化设备也由国内几家大型企业垄断。经过多年的技术沉淀,我国控制继电器技术水平全面提升,继电器基础技术、基础材料、基础零部件制造工艺等技术水平进一步提高,为产品结构调整、技术升级提供了强有力的支撑。

得益于电子信息产业的飞速发展,近年来国内继电器行业迅猛发展,在众多的企业中出现了规模龙头企业,新型继电器产品不断涌现。但是目前国内大部分继电器企业的产品技术投入相对较少,产品的更新换代速度也相对较慢,中低端产品、低附加值产品仍占据产量的绝大部分,产品同质化严重,竞争激烈。

在新能源汽车领域,从企业竞争格局来看,全球新能源汽车继电器产品的高端制造基本由松下,泰科、欧姆龙、宏发股份等国内外巨头所垄断,这些行业巨头在品牌声誉、产品质量等方面均具有较强的竞争优势。

随着新能源车市场爆发带动高压直流继电器需求增长,国内继电器制造商:宏发股份、三友联众、中汇瑞德、上海沪工等企业近年来陆续推出高压直流继电器产品用于新能源汽车配套,且市场份额也呈逐年上升的趋势。此外比亚迪也自行研发高压直流继电器产品自主配套,并计划外销。

从趋势来看,国内企业快速发展,有望打破国外巨头垄断的市场格局。目前这一趋势已经显现,国内企业凭借价格及渠道优势,在未来的竞争力将会大范围地取代国外品牌,高压继电器国产化率将会得到较大程度地提升。


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