新能源汽车驱动电机已经处于风口,企业该如何分羹?

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导读

随着新能源汽车被提升至国家高度,作为核心部件之一的驱动电机毫无疑问被推上风口。从整车到独立新能源汽车电机企业,从要研究单位到汽配销售公司,从政府到民间,大量资金涌入,促进着驱动电机技术完成了一次又次更高级的升级,从直流到交流,从感应到轮毂,未来还将更智能化、集成化。随着新能源汽车的爆发,我们相信电机市场也会迎来自己的黄金时代,而涉及的新材料、电子、机械等企业也将从中受益。

1 驱动电机的基本情况

2 驱动电机与工程塑料

驱动电机系统主要是由电机及其控制器组成,其中电机主要由定子、转子、机壳、连接器、旋转变压器等零部件装配而成。

驱动电机行业产业链上游是电解铜(电磁线)、硅钢、钢材、铝材、绝缘材料、永磁材料等原材料供应商。

3 驱动电机的发展状况

3.1 驱动电机的发展历程

汽车电机与工业电机的区别新能源电机的要求布置空间有限,封装尺寸需针对性设计有效的瞬时功率和功率密度工作环境温度变化大(-40℃~+105℃)较高的效率安全须符合车辆电气控制安全性能指标和规定通常为冷水冷却能实现能量回馈需要精确的力矩控制,动态性能要好低速大扭矩、高速宽调速,控制精度要高,动态响应快功能密度>2.5kw/kg高密度,轻量化性价比高坚固、可靠,防尘防水能力,高电压、低成本

正是基于此,新能源汽车驱动电机在不断地革新换代以满足上述要求,其经历了一个较长的发展过程。

主要的驱动电机分类如下:

最初的直流电机,到现在的交流异步电机,永磁同步电机,且最新的开关磁阻电机也在快速发展,异步感应电机的研究也一直在推进。这几种电机的特点如下:性能及类型直流电机异步电机永磁同步电机开关磁阻电机转速范围/rpm4000~600012000~200004000~10000>15000功率密度低中高轻高重量重中轻轻体积大中小小可靠性差好一般好结构坚固性差好好好控制器成本低高一般峰值效率(%)85-8990-9595-9780-90

数据来源:EVTank

3.2 驱动电机的发展方向

新能源汽车驱动电机性能上的目标是:小型轻量化;高效性;更出色的转矩特性;使用寿命长,可靠性高;噪声低;价格低廉。

而在技术方向发展呈现了下面的趋势:

4 驱动电机主要类型介绍

4.1 永磁同步电机

来源:盖世汽车社区

(1)优点

具有较高的功率密度与转矩密度,就是相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度,便于布置,还可以把更多的空间贡献给车内,更多的质量也为增加新能源汽车的续航里程起到了积极作用。

(2)缺点

转子上的永磁材料在高温、震动和过流的条件下,会产生磁性衰退的现象,所以在相对复杂的工作条件下,电机容易发生损坏,而且永磁材料价格较高,因此整个电机及其控制系统成本较高。

(3)应用

一汽、东风、长安、奇瑞等。

目前,我国的永磁同步电机已经形成了一定的研发和生产能力,产品技术指标已接近国际先进水平,而且已经基本具备永磁同步电机集成化的能力。

4.2 异步电机

异步电动机(Asynchronous Motor)又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。

当电动机的三相定子绕组通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。当导体在磁场内切割磁力线时,在导体内产生感应电流,“感应电机”的名称由此而来。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。

(1)优点

比永磁同步电机成本更低、工艺更简单、运行可靠耐用、维修更方便,而且能忍受大幅度的工作温度变化。反之,温度大幅变化会损坏永磁同步电动机。转速范围广泛以及高达20000rpm左右的峰值转速,即使不匹配二级差速器也能够满足该级别车型高速巡航的转速需求,高能量密度也是无敌。

(2)缺点

体积重量上和体积上没有优势,功率因数滞后,轻载功率因数低,调速性能稍差。

(3)应用

特斯拉等国际知名品牌。

4.3 开关磁阻电机

开关磁阻电机是一种新型调速电机,调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点,是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。

4.4 轮毂电机

轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术,它的最大特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都整合一起到轮毂内,得以将电动车辆的机械部分大为简化。

(1)优点

(2)缺点

(3)有待解决问题

(4)应用:

5 驱动电机生产企业

目前国内新能源汽车驱动电机生产企业主要有三类,包括整车生产企业、通用电机生产企业以及单独的新能源汽车驱动电机生产企业。这三类企业各有特点,各有优势,未来将共同快速发展。生产企业特点代表整车生产企业具有丰富的传统整车或零部件研发设计生产经验,具有雄厚的经济实力和人才储备,具有先天的开发优势。比亚迪、万向集团、上汽集团、一汽集团、二汽集团、东风集团等通用电机生产企业具有多年传统电机研发设计生产经验,具有较雄厚的经济实力和研发储备,联合研究单位和车企共同推进大洋电机、江特电机、中纺锐力等单独的新能源汽车驱动电机生产企业注重新能源汽车控制系统的研发投入,技术能力较强,市场拓展手段灵活北京精进电动、上海电驱动、上海大郡等

2016年,大约有56.24%的新能源汽车驱动电机由整车厂生产,43.76%的驱动电机由第三方电机企业生产(下图左)。EVTank分析认为,参照国外的成熟经验,未来以整车厂主导生产驱动电机的可能性较大。

EVTank在研究报告中统计了2016年国内有销量的新能源汽车驱动电机生产企业(上图右),大约190家左右,其中比亚迪以25.12%的市场份额排名第一。在独立第三方新能源汽车驱动电机企业中,安徽巨一自动化以3.89%的市场份额排名第一。

此外,从图中也可以看出,虽然比亚迪一家独大,但目前还处于多家企业共同竞争的状态,未来以车企为代表的企业将进一步积聚力量。

附:2016年中国新能源汽车驱动电机生产企业八十强

数据来源:EVTank,中国电池网

6 驱动电机的前景

新能源汽车NEV (New Energy Vehicle),简单来说即采用非传统燃油(目前主流是动力电池)作为动力源的汽车。正是这一点小改变,却对环境、经济等带来大大的好处。新能源汽车优势低排放甚至零排放起步加速性能好,能量转换效率高噪音少实现制动能量回收精简了传动机构能方便地实现四轮驱动拓展了空间充电费低维修简单易于保养政府补贴以及上牌优势

恶劣的气候和环境促使着多国政府采取行动,大力新能源汽车的发展。在2017年7月8日,在二十国集团(G20)德国汉堡峰会上,各国联手表态,将制定明确的禁售燃油车时限,在期限到来前全面禁售燃油车。

挪威四个主要政党一致同意从2025年起禁止燃油汽车销售。德国联邦参议院以多票通过决议,自2030年起新车只能为零排放汽车,禁止销售汽油车和柴油车。英国、法国计划从2040年开始,全面停止出售汽油车和柴油车。

印度表示最晚至2030年将全面禁售燃油汽车。荷兰劳工党也要求从2025年开始禁止在本国销售传统的汽油和柴油汽车。这一切都表明,新能源汽车时代大门已经慢慢开启。

我国也制订了新能源汽车推广相应的计划。

自2014年以来,国内新能源汽车市场进入到爆发式增长阶段,

2014年国内新能源汽车产量达到7.86万台,较2013年增长349%;

2015年的增长率仍然维持在330%以上,产量陡升至34.05万辆;

2016年新能源汽车增长速度相对放缓,一共生产51.7万辆,销售50.7万辆,比上年同期分别增长51.7%和53%;

2017年10月份,新能源汽车生产与销售分别完成9.2万辆和9.1万辆,同比分别增长了85.9%和106.7%。

来源:中国汽车协会

新能源汽车行业在“十二五”期间飞速发展,中国制造2025中更是提出了到2020年新能源汽车年销量突破100万辆,新能源汽车保有量达到500万辆的目标。

而毫无疑问,新能源汽车行业的发展带动驱动电机的发展,为驱动电机行业带来发展机会。

根据《电动汽车 充电基础设施发展指南(2015-2020 年)》以及《十三五 国家战略性新兴产业发展规划》提出的到2020年,实现新能源汽车当年产销 200 万辆以上,累计产销超过 500 万辆目标来看,未来新能源车整体市场有望实现年均 50%的增速;以目前新能源乘用车、专用车以及客车每台 1 万元、1.5 万元、2万元的驱动电机价格测算,预计2021年将达到200亿的市场规模。

来源:全国乘联会,天风证券

随着新能源汽车被提升至国家高度,作为核心部件之一的驱动电机毫无疑问被推上风口。从整车到独立新能源汽车电机企业,从要研究单位到汽配销售公司,从政府到民间,大量资金涌入,促进着驱动电机技术完成了一次又次更高级的升级,从直流到交流,从感应到轮毂,未来还将更智能化、集成化。随着新能源汽车的爆发,我们相信电机市场也会迎来自己的黄金时代,而涉及的新材料、电子、机械等企业也将从中受益。

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