
文章出處:知識中心 網(wǎng)責任編輯: 洛陽(yáng)軸承 閱讀量: 發(fā)表時(shí)間:2021-01-25 17:13:18
新能源汽車(chē)驅電機是工業(yè)電機的一種,與工業(yè)用電機的原理與結構一致,區別在于應用場(chǎng)景和性能參數。但由于新能源汽車(chē)在功率、轉矩、體積、質(zhì)量、散熱等方面對驅動(dòng)電機有更高的要求,因此,相比工業(yè)電機,新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機必須具備更優(yōu)良的性能,如:小體積以適應車(chē)輛有限的內部空間,工作溫度范圍寬(-40~1050C),適應不穩定的工作環(huán)境,高可靠性以保證車(chē)輛和乘員的安全,高功率密度以提供良好的加速性能等。
這也是驅動(dòng)電機種類(lèi)相對較少,功率覆蓋也相對較窄,產(chǎn)品相對集中的主要原因。目前,應用于新能源汽車(chē)的驅動(dòng)電機主要包括直流電機、交流電機和開(kāi)關(guān)磁阻電機三類(lèi),其中在目前乘用車(chē)、商用車(chē)領(lǐng)域應用較為廣泛的電機包括直流(無(wú)刷)電機、交流感應(異步)電機、永磁同步電機、開(kāi)關(guān)磁阻電機等。其他特殊類(lèi)型的驅動(dòng)電機包括輪轂/輪邊電機、混合勵磁電機、多相電機、雙機械端口能量變換器(Dmp-EVT)等產(chǎn)品市場(chǎng)化應用較少。
由于我國稀土資源豐富,因此電動(dòng)乘用車(chē)多采用功率性能高、體積較小的永磁同步電機。根據中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )統計數據,2016年上半年,我國純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量分別達到13.4萬(wàn)輛、12.6萬(wàn)輛,同比分別增長(cháng)160.8%、161.6%。上半年生產(chǎn)純電動(dòng)乘用車(chē)約70000輛,其中永磁同步電機的裝機占比約為65.7%,比2015年同期增長(cháng)21.25個(gè)百分點(diǎn),比2015年全年增長(cháng)了19.99個(gè)百分點(diǎn)。同期,國產(chǎn)新能源乘用車(chē)用交流異步電機的市場(chǎng)分額在逐漸減小,從2015年上半年的35.1%下滑至2016年上半年年的32.9%;而混合勵磁同步電機的占比則從0.03%上升至1.10%。
數據顯示,2019年9月左右,新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機的主流是永磁同步電機,占裝機量的90%以上;交流異步電機在特斯拉等車(chē)型中仍在應用,其具備轉速高、可靠性好等優(yōu)勢,適合運動(dòng)型乘用車(chē);開(kāi)關(guān)磁阻電機盡管在多項性能指標上有優(yōu)勢,但是由于其結構導致的轉矩脈動(dòng)會(huì )導致電機的噪音和振動(dòng)較大,僅在少量工程車(chē)輛中有應用。
國產(chǎn)驅動(dòng)電機技術(shù)差距
2018年前后我國驅動(dòng)電機取得較大進(jìn)展,并已自主開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足各類(lèi)新能源汽車(chē)需求的產(chǎn)品,部分主要性能指標已達到相同功率等級的國際先進(jìn)水平。但是相關(guān)產(chǎn)品在峰值轉速、功率密度及效率方面與國外仍存在一定差距。
例如峰值轉速是驅動(dòng)電機的重要指標,也是當時(shí)國內驅動(dòng)電機較之國外電機差距最為明顯的指標。國內絕大部分永磁同步電機的峰值轉速在10000rpm以下,而國外基本在10000 rpm以上。雖然國內電機在功率方面基本能夠達到國際水平,但是在同功率條件下存在重量劣勢,因此功率密度較之國際水平存在較大差距。在當時(shí),國內的永磁同步電機功率密度多處于1~2 kw/kg區間內,與2020年3.5 kw/kg的目標值存在較大差距。
在電機效率方面,國內電機的最高效率均達到94%~96%,已達到西門(mén)子、Remy等企業(yè)的水平。但是在高效區面積方面,如系統效率大于80%的區域占比方面尚存在一定差距。我國電機的高效區面積占比集中在70%~75%,而國外電機基本達80%。此外,電機的冷卻方式已經(jīng)從自然冷卻逐步發(fā)展為水冷,此前國內電機企業(yè)采用水冷為主,國外先進(jìn)的電機企業(yè)已發(fā)展到油冷電機。
不過(guò),當時(shí)如精進(jìn)等國內部分電機企業(yè)也研發(fā)出了油冷電機,使電機的冷卻效率得到進(jìn)一步提升。此后,隨著(zhù)國產(chǎn)廠(chǎng)商的不斷探索和技術(shù)研發(fā),總體來(lái)說(shuō)國內驅動(dòng)電機產(chǎn)品與海外品牌處于同等水平,并且國內在電機生產(chǎn)成本上具備一定的優(yōu)勢,但是海外公司由于技術(shù)積累較深,在扁線(xiàn)電機等特殊產(chǎn)品中具備一定的技術(shù)和專(zhuān)利優(yōu)勢。同時(shí),國產(chǎn)品牌電機控制器在功率密度上和海外標桿產(chǎn)品仍有一定的差距,此外在與驅動(dòng)電機匹配過(guò)程中對電機高效區間的擴大、噪聲與振動(dòng)的抑制等方面,國產(chǎn)品牌依然還有較大提升空間。根據國家十三五新能源汽車(chē)重點(diǎn)研發(fā)計劃的規劃,到2020年驅動(dòng)電機的峰值功率密度應達到4.0kW/kg,基于IGBT的電機控制器應達到17kW/L。對于功率密度和效率的提升仍是電機電控未來(lái)發(fā)展的主流趨勢。
驅動(dòng)電機產(chǎn)品價(jià)格走低 市場(chǎng)機會(huì )依舊大
在驅動(dòng)電機制造成本中,材料成本占據80%以上,主要包括用于制造定轉子的硅鋼片、用于轉軸和軸承制造的鋼材、用于繞組的漆包線(xiàn)、用于外殼和機座等部分的鑄鐵件等。因此,上游鋼材、銅材價(jià)格的變化對電機制造成本有較大的影響。2018年乘用車(chē)電機電控的價(jià)格在1.2萬(wàn)元/套左右,驅動(dòng)電機和電機控制器約各占一半,商用車(chē)價(jià)格約為3萬(wàn)元/套。而據當時(shí)預計至2019年底乘用車(chē)電機電控的價(jià)格將下降至0.9萬(wàn)元/套左右,商用車(chē)電機電控的價(jià)格將下降到2.5萬(wàn)元/套左右。
此外,由于行業(yè)處于激烈的同質(zhì)化競爭中,并且補貼退坡的價(jià)格壓力從整車(chē)廠(chǎng)傳導至電機電控供應商,導致電機電控的價(jià)格仍有一定的下降空間。行業(yè)整體毛利率已從此前的35%左右的水平下降至20%左右,而據預計還將下降至10-15%之間。而據分析指出,在技術(shù)門(mén)檻不高,但是固定資產(chǎn)投資較重、需要規?;拍軐?shí)現一定毛利率的電機行業(yè),傳統電機龍頭在驅動(dòng)電機領(lǐng)域仍然具備較為明顯的優(yōu)勢,隨著(zhù)營(yíng)收和凈利潤的持續下滑,中小供應商可能會(huì )逐步退出市場(chǎng)。
2018年我國新能源汽車(chē)銷(xiāo)量為125.6萬(wàn)臺,預計至2025年,新能源汽車(chē)銷(xiāo)量將達到700萬(wàn)臺,驅動(dòng)電機的市場(chǎng)規模也隨之快速增長(cháng)。數據顯示,2020年初全球新能源汽車(chē)電機電控市場(chǎng)規模約200億元,其中電機和電控的價(jià)值量比約4:6,即電機市場(chǎng)規模約80億元。而據此簡(jiǎn)單測算,2025年全球新能源汽車(chē)電機市場(chǎng)規模有望提升至250億元,GAGR超20%。
伴隨新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的不斷增長(cháng),驅動(dòng)電機業(yè)務(wù)將成為未來(lái)成長(cháng)重要驅動(dòng)力。
(來(lái)源:電機技術(shù)及應用)
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