飛行汽車eVTOL產(chǎn)業(yè)鏈全景梳理

eVTOL產(chǎn)業(yè)鏈包括制造、運(yùn)營(yíng)、基建、B端與C端客戶、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等。

eVTOL技術(shù)系統(tǒng)包括：動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)以及機(jī)體。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)eVTOL的供應(yīng)鏈中，飛控、導(dǎo)航、機(jī)體部分集中了大量軍機(jī)或者民機(jī)供應(yīng)商，eVTOL的發(fā)展會(huì)帶動(dòng)中上游相關(guān)企業(yè)的發(fā)展，同時(shí)隨著國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也將加速我國(guó)低空飛行器產(chǎn)業(yè)鏈的培育。

eVTOL系統(tǒng)構(gòu)成：

資料來(lái)源：勢(shì)能資本、行行查

動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)

動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的核心技術(shù)和零部件主要包含電池、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、減速器等。

eVTOL系統(tǒng)構(gòu)成：

電池

飛行汽車能飛得多遠(yuǎn)取決于續(xù)航里程和充電速度，eVTOL在電池能量密度，充放電功率以及循環(huán)壽命三方面的標(biāo)準(zhǔn)要遠(yuǎn)高于電動(dòng)汽車，國(guó)內(nèi)在這方面技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)非常成熟。

部分電池廠針對(duì)eVTOL用動(dòng)力電池的布局：

圖片資料來(lái)源：高工鋰電

技術(shù)趨勢(shì)：

當(dāng)前電池封裝形式多樣，多路線并行。根據(jù)我們的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前用于電動(dòng)航空的電池包括凝聚態(tài)電池（寧德時(shí)代）、圓柱電池（蔚藍(lán)鋰芯、正力新能、國(guó)軒高科等）、軟包電池（孚能科技等）、固態(tài)電池（欣視界、恩力動(dòng)力、麻省固能等），電池形狀多樣，多種路線當(dāng)前并行開(kāi)發(fā)。

多家企業(yè)當(dāng)前主攻高鎳三元+硅基負(fù)極體系方案，能量密度在 300Wh/kg 左右。中創(chuàng)新航為小鵬匯天飛行汽車 X3 開(kāi)發(fā)低空出行開(kāi)發(fā)的電池，電池采用 9 系高鎳正極、硅負(fù)極體系，匹配新型電解液，具備高能量密度和超高倍率持續(xù)性放電；正力新能開(kāi)發(fā)出正力-航空電池，采用高鎳+石墨高硅體系，能量密度達(dá) 320Wh/kg,滿足 20%SOC 下 12C 的大倍率放電性能，已與國(guó)內(nèi)外多家頭部電動(dòng)飛機(jī)企業(yè)展開(kāi)深入合作并開(kāi)展航空適航認(rèn)證根據(jù)《NextGeneration Aviation Li-Ion Battery Technologies—Enabling Electrified Aircraft》，8 系高鎳三元電池達(dá) 300Wh/kg，而 9 系高鎳三元電池有望達(dá) 400Wh/kg。

軟包體系有望成為中期主流方案，迎來(lái)行業(yè)重塑。相較方形、圓柱電池，軟包電池的優(yōu)勢(shì)在于能量密度更高，重量更輕，缺點(diǎn)則在于相對(duì)更高的成本。受制于成本因素，近年軟包電池在車端應(yīng)用的份額持續(xù)減少，根據(jù)乘聯(lián)會(huì)，23 年國(guó)內(nèi)汽車電池市場(chǎng)軟包份額僅占 3.8%。

軟包電池的高能量密度、高放電性能、和更輕重量符合 eVTOL 的要求，同時(shí) eVTOL 對(duì)電池價(jià)格寬容度高，軟包電池有望憑借相較方形、圓柱更優(yōu)異的性能，成為 eVTOL 電池中期主流方案，從而迎來(lái)行業(yè)重塑。從 Joby 近期公布的數(shù)據(jù)看，其正在適航審定的 S4 五座 eVTOL所用的軟包電芯能量密度為 288Wh/kg，封裝后的電池組能量密度為 235Wh/kg，并在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)過(guò)了1萬(wàn)次設(shè)定飛行軌跡的循環(huán)；寧德時(shí)代凝聚態(tài)電池能量密度達(dá)500Wh/kg以上，軟包形態(tài)性能最好；孚能科技應(yīng)用于 eVTOL 的動(dòng)力電池已可實(shí)現(xiàn)能量密度 285Wh/kg，最高時(shí)速 320km/h，單次最長(zhǎng)巡航 250km，已與國(guó)際知名的 eVTOL 制造商達(dá)成合作并已開(kāi)始交付產(chǎn)品。

軟包體系下短期為三元，中期有望向固態(tài)電池過(guò)渡。目前來(lái)看，當(dāng)前高鎳三元+硅負(fù)極的軟包電池能量密度、放電倍率及可靠性能滿足當(dāng)下需求，但上限或在 400Wh/kg 左右；長(zhǎng)期看，固態(tài)電池的能量密度在 400Wh/kg 以上（欣視界當(dāng)前固態(tài)電池 450Wh/kg 以上，麻省固能當(dāng)前鋰金屬電池417Wh/kg 以上），且放電倍率性能優(yōu)異（固態(tài)電池最新實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品已可達(dá) 5C 倍率 6000 次循環(huán)，固態(tài)鋰金屬電池最新實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品充放電循環(huán)至少 6000 次，而且可以在幾分鐘內(nèi)完成充電），有望勝出。

鋁塑膜環(huán)節(jié)有望受益。鋁塑膜是由外層尼龍層（ON）、粘合劑、中間層鋁箔（Al）、粘合劑、內(nèi)層熱封層（CPP）構(gòu)成的多層膜，是軟包電池、固態(tài)電池的封裝材料。由于固態(tài)電池中由氧化物和硫化物制作的電解質(zhì)柔韌性較弱，采用疊片工藝的軟包電池能夠防止內(nèi)部變形、彎曲或斷裂。另外，軟包電池的鋁塑膜外殼并不堅(jiān)硬。電池一旦發(fā)生熱失控，會(huì)先脹氣沖破鋁塑膜封裝，帶走大量的熱量，避免電池發(fā)生爆炸。并且由于鋁的質(zhì)量較輕，因此采用鋁塑膜制作的軟包電池在同等容量下，使得整個(gè)電池重量較鋼殼鋰電池輕 40%，能量密度也會(huì)比鋼殼三元鋰電池高出 40%，帶來(lái)更好的續(xù)航。

鋁塑膜具有較高的技術(shù)門檻。為保證電池的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，鋁塑膜需要具有極高的阻隔性、良好的冷沖壓成型性、耐穿刺性、穩(wěn)定性和絕緣性。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，2020 年全球市場(chǎng)中，鋁塑膜的市場(chǎng)份額主要由日本和韓國(guó)企業(yè)占據(jù)，中國(guó)企業(yè)市占率僅有四分之一。

國(guó)內(nèi)第一梯隊(duì)新綸新材、紫江企業(yè)、璞泰來(lái)和恩捷股份四家，鋁塑膜生產(chǎn)種類較為全面，均能生產(chǎn) 88μm、113μm 和 152μm 鋁塑膜產(chǎn)品，同時(shí)與下游消費(fèi)類電池以及動(dòng)力類電池生產(chǎn)企業(yè)有較為穩(wěn)定的合作。第二梯隊(duì)企業(yè)有明冠新材、佛塑科技、華正新材、蘇達(dá)匯誠(chéng)等。

整包環(huán)節(jié)當(dāng)前國(guó)內(nèi)供應(yīng)商稀缺。電池做成整包后需滿足防火強(qiáng)度，以及 BMS 需要取 DO-178適航認(rèn)證，加載 BMS 的硬件需要取 DO-254 適航認(rèn)證，整體要求高，目前國(guó)內(nèi)制造電池整包企業(yè)較少，各大主機(jī)廠嘗試自建電池的整包團(tuán)隊(duì)。

電機(jī)

電機(jī)分布在飛行器不同位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的推進(jìn)和控制，同時(shí)也要具備一定的冗余性才能保證安全。

相較車用場(chǎng)景，高適航標(biāo)準(zhǔn)大幅提升eVTOL電機(jī)市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻，當(dāng)前電機(jī)電控主要隨機(jī)適航，供應(yīng)商切換難度大。

億航智能等廠商的電機(jī)電控以自研為主，沃飛、商飛等則尋找第三方供應(yīng)商開(kāi)發(fā)合作。

國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的電機(jī)企業(yè)有臥龍電驅(qū)、松正電機(jī)等。

臥龍集團(tuán)已與中國(guó)商飛、萬(wàn)豐奧威、沃飛長(zhǎng)空等頭部客戶展開(kāi)合作。公司同中國(guó)商飛合作4座eVOLT電機(jī)（電機(jī)27kg左右），最大功率密度3.7kw/kg（額定密度2.6kw/kg）等其他核心參數(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平（高于軍工出身且采用液冷方案的賽峰）。

飛控系統(tǒng)

飛控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飛行器的感知、控制和決策。

eVTOL的飛行控制需要解決基于多旋翼垂直起降、基于常規(guī)固定翼水平飛行以及垂直-水平兩種飛行模態(tài)的平穩(wěn)切換等技術(shù)難題，國(guó)內(nèi)廠家通常只掌握了其中一項(xiàng)技術(shù)。

目前主要的飛控供應(yīng)商有兩類：1）傳統(tǒng)飛控系統(tǒng)供應(yīng)商：以軍工單位、研究所及高校為主，如中航工業(yè)618所、北航、南航等；2）新興民營(yíng)企業(yè)：如邊界智控、創(chuàng)衡控制、翔儀、安勝等。

eVTOL飛控系統(tǒng)相關(guān)公司梳理：

圖片資料來(lái)源：邊界智控

機(jī)身材料

eVTOL適航認(rèn)證嚴(yán)格，主機(jī)廠對(duì)上游產(chǎn)業(yè)鏈與產(chǎn)品品質(zhì)提出了更高的要求，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)基本對(duì)標(biāo)航空要求。

上游零部件主要布局廠商包括金盾股份、廣聯(lián)航空、雙一科技、天成自控等。

eVTOL大量使用碳纖維復(fù)合材料，進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量，緩解電池供電壓力，提供更加安靜的飛行體驗(yàn)。

碳纖維主要代表廠商包括中復(fù)神鷹、吉林化纖、光威復(fù)材、中航高科等。

低空通信基礎(chǔ)設(shè)施

低空基礎(chǔ)設(shè)施包括低空飛行所需的通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、氣象監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)，以及低空飛行數(shù)字化管理服務(wù)系統(tǒng)、地面保障等環(huán)節(jié)。

導(dǎo)航系統(tǒng)

eVTOL主流的方式是采用MEMS傳感器、GNSS等，通過(guò)數(shù)據(jù)融合算法提升性能和魯棒性以滿足飛機(jī)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的要求。

高精度慣導(dǎo)主要依賴軍工體系研制，如中航工業(yè)618所及中國(guó)航天13所，16所，33所等，evtol主要使用中高端MEMS 慣性傳感器，目前國(guó)際廠商在我國(guó)市場(chǎng)內(nèi)占據(jù)壟斷地位。

導(dǎo)航系統(tǒng)環(huán)節(jié)主要分為導(dǎo)航系統(tǒng)傳感器和導(dǎo)航系統(tǒng)解決方案：主要參與廠商包括星網(wǎng)宇達(dá)、芯動(dòng)聯(lián)科、北斗星通、創(chuàng)衡控制、精準(zhǔn)測(cè)控等。

低空導(dǎo)航和監(jiān)視主要布局廠商包括中科星圖、海格通信、北斗星通、航天宏圖、司南導(dǎo)航等。

空管系統(tǒng)

空中交通管理系統(tǒng)是空管人員實(shí)際用于管理空中交通運(yùn)輸?shù)男畔⑻幚硐到y(tǒng)。

空管自動(dòng)化系統(tǒng)是最為核心和主要的系統(tǒng)之一。根據(jù)三勝咨詢統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，各空管用戶空管自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)共88套，其中主用44套，備用44套，由國(guó)內(nèi)外7個(gè)廠家提供。

其中，萊斯信息提供37套（主用28套，備用9套），市場(chǎng)占有率42%（主用系統(tǒng)占比63.64%），全國(guó)領(lǐng)先。

空管自動(dòng)化系統(tǒng)市占率：

圖片資料來(lái)源：三勝咨詢

通信系統(tǒng)

地面無(wú)線通信與飛行器感知分屬不同產(chǎn)業(yè)鏈，長(zhǎng)期以來(lái)各自獨(dú)立發(fā)展。

傳統(tǒng)移動(dòng)通信主要企業(yè)包括中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)信科、華為、中興等；

通信5G-A通感一體還節(jié)參與廠商包括中興通訊、通宇通訊、盛路通信、燦勤科技、武漢凡谷等；

飛行器感知隸屬航空與制造板塊，融入空管系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，涉及雷達(dá)、空管平臺(tái)、定位導(dǎo)航以及飛行器制造商，主要企業(yè)包括四川九洲、川大智勝、納睿雷達(dá)、四創(chuàng)電子、航天南湖、國(guó)睿科技等；

低空規(guī)劃和其他配套保障包括深城交、蘇交科、檢測(cè)檢驗(yàn)（廣電計(jì)量、譜尼測(cè)試）；地面保障（威海廣泰、超圖軟件）；低空飛行培訓(xùn)（海特高新）等。