杏彩官方网址:电动化、轻量化催生铝合金压铸新赛道文灿将成为新赛道

　　电动化催生铝合金压铸新赛道：电动车对轻量化诉求更高，据我们统计，电池包质量约占电动车整备质量的 24%，车重成为制约电动车提升续航里程的重要因素。电动车取消了发动机系统，也产生了新的铝合金压铸件，如电池包、电驱动系统等壳体，且制造工艺更加复杂。电动车在车身、底盘结构件上更加积极采用铝合金压铸件。

　　双碳目标的完成时点明确，对国内汽车行业提出了更高的要求。2020 年 9 月，习主席提出中国“二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”。《节能与新能源汽车技术路线》指出，我国汽车行业的发展目标是“产业碳排放总量先于国家碳减排承诺于 2028 年左右提前达到峰值，到 2035 年排放总量较峰值下降 20%以上”。

　　汽车轻量化是减少汽车二氧化碳排放量的重要手段之一。汽车的碳排放量受到整车整备质量、燃油经济性等因素的影响。随着汽车轻量化程度和电气化水平的提升，汽车全生命周期碳排放量将减少。据统计，车身质量每减少 100 kg，其百公里油耗可减少 0.7 L。

　　汽车轻量化的实现路径：1）加大车身、底盘、动力系统和内外饰等部分的轻量化设计；2）加大高强度钢、铝合金和碳纤维复合材料等轻量化材料的应用；3）采用先进的轻量化材料成型技术，以减少零部件使用数量。目前我国乘用车使用的轻量化材料以高度钢和铝合金为主，据中汽数据统计，2019 年我国乘用车单车使用高强度钢和铝的平均质量为 430kg，占车身质量的 29.5%。

　　铝合金是理想的汽车轻量化材料，提高车辆安全和燃油经济性的同时，减少汽车全生命周期的碳排放量。据美国铝业协会测算，至 2025 年、2030 年美国轻型车的单车用铝量将分别达到 505 磅、570 磅。

　　我国的单车用铝量增长较快，正逐步缩小与美国等发达国家的差距。2010 年我国乘用车单车用铝量为 107kg，而美国轻型车 2000 年单车用铝量已达到 117kg。随着我国汽车轻量化进程的推进，2019 年我国乘用车单车用铝量达到 180kg，和欧洲持平，并且正在逐步缩小与美国的差距。

　　得益于压铸工艺的进步，铝合金压铸件在汽车的应用领域不断扩大：20 世纪 40 年代，菲亚特公司研制了铝合金气缸盖并应用到部分车型上。50 年代，德国汽车公司改进了低压铸造技术，开始大量生产发动机后盖、空冷缸盖等铝合金压铸件；60 年代，高压压铸技术的发展使得铝合金压铸件在汽车中的应用大幅增加，逐步取代铸铁。随着压铸工艺、压铸设备的进一步升级，铝合金压铸件在强度、延展度、耐磨性上得到提升，其应用逐渐从中小壳体类向对强度等要求更高的大型结构件拓展。

　　传统汽车铝合金压铸件的主要应用在以下几个领域：1）动力系统-壳体及支架等：油底壳、凸轮轴支架、缸盖罩、缸体、发动机支架、链条盖、下缸体、齿轮室、节温器罩、正时链轮、张紧臂、节气门壳体、涡轮增压壳体、进气歧管等。2）传动系统-壳体及支架等：离合器壳体、变速箱壳体、变矩器、换挡轴、变速箱阀体、差速器壳体、电控单元壳体等。3）热交换系统-壳体等：压缩机气缸体组件、斜盘、滑轮、悬臂等。4）转向系统-壳体及支架类：转向长壳体、转向管柱、伺服壳体、端盖、转向支架、转向电控单元壳体。5）刹车系统：刹车总泵壳体、刹车卡钳等。6）悬架系统：控制臂、转向节、减震塔等。7）车身部分：前轮罩、后轮罩、纵梁、B 柱、横梁、车门框。

　　发动机、传动系统、转向系统等壳体类铝合金压铸件在传统车的渗透率较高，该领域的压铸工艺成熟。车身、底盘结构件等铝合金压铸件渗透率还较低。由于结构件起支撑、抗冲击的作用，其质量直接关系到车身承载能力的好坏。因此，结构件对强度、延伸率和可焊接性能都有较高的要求。传统低压、重力压铸和普通真空压铸都很难满足该类部件的性能要求，这是阻碍车身结构件铝合金渗透率提升的主要因素。

　　电动车轻量化诉求高：汽车电动化加速，纯电动车由于携带较大电池包，导致汽车自重（整备质量）大幅提升，整备质量高成为制约电动车提升续航里程的重要因素。

　　从主销电动车的整备质量看，最低配置版本的 B 级纯电动汽车整备质量约在 1900kg-2000kg 之间，而同级别燃油车的整备质量约为 1400kg-1500kg，平均重约 500kg。最低配置版本 A 级纯电动车整备质量约在1500kg-1800kg 之间，同级别燃油车整备质量约在 1200kg-1400kg，平均重约 300-400kg。电池包质量约占电车整备质量的 24%。

　　电动车的减重将有效提升续航里程：纯电动车的里程焦虑是影响其渗透率提升的主要原因之一。根据美国铝业协会，相同电量下电动车行驶里程的增加量与重量的减少量大致呈相同比例，即减少 10%的重量可以使车辆在相同电量下多行驶 10%的距离。由于电动车的电池净增重量超过 300kg，那么在现有电池能量密度的情况下，车身质量减少是提升电动汽车续航里程的有效手段。

　　电动车催生铝合金压铸新赛道：电动车虽然取消了发动机系统，但其电池包、电驱动系统等壳体仍采用铝合金压材质，且因需集成冷却系统，制造工艺上更加复杂。与燃油车相比，电动车在车身、底盘结构件上更加积极采用铝合金压铸件。随着高真空压铸工艺、大吨位压铸机的发展，铝合金压铸的结构件可以满足性能上的要求，使得该类产品在新能源车得以普及。

　　据 DuckerFrontier 统计测算，2020 年北美轻型车中纯电动车型比燃油车型的平均单车用铝量多 189 磅，其中内燃机和变速箱等非纯电动车的必需零部件减少了 205 磅，而大量运用铝的电池壳体、电机壳体、车身等零部件增加了 394 磅。随着纯电动车的级别下探，2026 年纯电动车的单车用铝量将比 2020 年减少 14 磅。

　　电池包壳体-应用于纯电动和混动汽车：电池包壳体质量大致占电池包总质量的 10%-20%，目前电动车电池包下壳体材质基本以铝合金材料为主，工艺上包括冲压铝板焊接、整体铸造等工艺。整体压铸的电池包壳体可以实现一体成型，能灵活的进行结构和壁厚设计，实现集成电池包壳体侧壁吊耳、冷却通道等优势。但纯电动汽车电池包壳体属于大型薄壁铝合金件，对压铸工艺要求较高，需要一次性较大规模的模具和大吨位压铸机投入。目前压铸工艺的电池包壳体主要在混动车型运用比较多，比如大众、宝马、本田等混动车型都采用这类电池包。而纯电动汽车的大电池包壳体采用冲压焊接工艺较多。我们认为，随着大型薄壁压铸工艺的不断成熟，更多参与者投入大吨位压铸件设备，压铸电池包有望在纯电动汽车上进一步普及。

　　电驱动壳体-不断集成化的新部件：纯电动汽车不同于传统燃油车，电池+电机取代发动机成为汽车的动力输出系统。电驱动系统设计经历了独立式、二合一、三合一和多合一的发展阶段。独立式电驱动指电机、电控、减速器及其他附件独立存在，这种模式主要存在于早期电动车产品，优点是技术简单，缺点是占据空间大。

　　二合一方案则是将电机与减速器集成设计，三合一则是将电控、电机和减速器集成设计，三合一是目前电驱动系统的主流方案。电驱系统集成更多功能是大势所趋，如华为即将推出的电驱动系统 DriveONE 系统，该系统集成了 MCU（微控制单元）、电机、减速器、DCDC（直流变换器）、OBC（车载充电机）、PDU（电源分配单元）、BCU（电池控制单元）七大部件，实现了机械部件和功率部件的深度融合。

　　电驱动壳体的设计也将从独立式走向集成式设计：从分体式简单集成，即减速器、电机和电控有各自独立的壳体设计，到电机、减速器壳体一体化和三大件壳体一体化。随着更多功能集成到电驱动中，壳体也将叠加更多的功能设计。电机、电控及减速器都需要冷却系统，壳体的设计需要考虑冷却管路的设计和布局。这对壳体供应商的产品开发和设计能力提出了较高的要求。

　　车身、底盘结构件及一体化压铸趋势：车身结构件是车身构造的框架，相当于支撑车体的骨骼，主要起支撑和承载作用，也是车辆其他系统部件的安装基础。主要产品包括后纵梁，A、B、C、D 柱，前、后减震器，左、右底大边梁和防火墙、后备箱底板等。车身结构件一般都是复杂薄壁零件，并且对强度、延展性和可塑性有较高的要求，以保证它们在碰撞时有很好的安全性。所以车身结构件的铝合金压铸工艺技术门槛最高，也是目前汽车部件铝化程度较低的部分。

　　汽车底盘铝合金产品主要应用在悬挂、刹车等系统，产品包括转向节、副车架、轮毂、控制臂、制动卡钳等。

　　底盘轻量化能带来更好的操控体验。燃油车在底盘件的铝化也在进行中，但是如大件的铝合金控制臂、副车架通常应用车在中高端车型上，而电动车在这类产品的应用上将更为积极。

　　一体化压铸是汽车结构简化的大趋势：一体化压铸车身是轻量化技术的升级，取代之前钢制的众多的车身结构件和底盘件，使得车身结构大幅简化，在轻量化的同时，实现汽车组装效率大幅提升。目前特斯拉在一体化压铸上走在前列，Model3 的后车身结构从 70 个部件变为 Model Y 的 2 个部件，最终将变为 1 个部件。

　　特斯拉将大幅简化汽车结构：马斯克在 2019 年特斯拉自动驾驶日提出构建特斯拉 Robotaxi 车队，车队采用的车型将是经过专门设计的电动车，这类车型零部件数量将大幅减少，而且成本更低。目前 Model3 的成本低于 3.8 万美元（为 2019 年特斯拉自动驾驶日数据），重新设计的 Robotaxi 车型将把成本降到 2.5 万美元或更低。我们认为，一体化压铸工艺将是特斯拉实现上述目标的重要路径。

　　大众汽车对汽车结构简化的展望：无独有偶，大众汽车在 2020 年报中对其 Bussiness2.0 进行了详细阐述：大众汽车未来制造的汽车在结构上将大幅简化，车型版本数量也将大幅减少。汽车销售将不再按照硬件（高中低配置）来区分，而是按照软件功能区分，以实现其新的 Bussiness2.0 的盈利模式。简化汽车硬件结构同样是大众汽车重要的战略之一。

　　我们认为，在电动化、智能化的大趋势下，汽车硬件结构简化是大势所趋，而压铸一体化工艺是符合行业发展趋势的，未来将会有更多车企加入其中。

　　外资铝合金压铸企业以一级供应商为主，具备产品设计开发、压铸工艺、客户资源等优势：这类企业经过多年发展，从单一产品演变为为系统产品供应商。我们梳理国外部分从事相关业务的企业，如下表。

　　2）一级供应商为主：这类企业的产品以底盘、车身结构件、发动机系统等居多，担任一级供应商角色。如DGS、Georg Fischer 集中在中大型车身结构件，这类产品对压铸工艺要求高，单价高。Aludyne、Martinrea、Saint Jean 等集中在底盘、副车架等，这类产品通常也直供车企。一级供应商具备与车企同步开发的能力，产品开发设计能力强。

　　3）全球化布局，追随主机厂进入中国市场：上述公司基本完成全球化布局，且大多追随主机厂在中国设有工厂，如 Handtmann、Ahresty、RYOBI 分别为大众、日系等车企原有的供应商。

　　国内铝合金压铸企业以二级供应商，中小件产品居多：除了上述外资企业的子公司外，国内铝合压铸企业大致分为三类：一类是整车企业旗下的铝合金压铸厂，如长城汽车旗下的精工汽车压铸分公司，比亚迪旗下弗迪动力的精工中心，这类企业目前主要配套母公司。第二类是国内主机厂与外资压铸公司成立的合资公司，如上汽华域皮尔博格有色零部件(上海)有限公司，华域和莱茵金属各占 50%股份，配套上汽大众、一汽大众及上汽通用。第三类是数量众多的第三方铝合金压铸供应商，如上市公司文灿股份、广东鸿图、爱柯迪等。

　　传统铝合金压铸行业格局相对稳。