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新能源汽車電機引領(lǐng)百億級市場

新能源汽車驅(qū)電機是工業(yè)電機的一種,與工業(yè)用電機的原理與結(jié)構(gòu)一致,區(qū)別在于應(yīng)用場景和性能參數(shù)。但由于新能源汽車在功率、轉(zhuǎn)矩、體積、質(zhì)量、散熱等方面對驅(qū)動電機有更高的要求,因此,相比工業(yè)電機,新能源汽車驅(qū)動電機必須具備更優(yōu)良的性能,如:小體積以適應(yīng)車輛有限的內(nèi)部空間,工作溫度范圍寬(-40~1050C),適應(yīng)不穩(wěn)定的工作環(huán)境,高可靠性以保證車輛和乘員的安全,高功率密度以提供良好的加速性能等。


這也是驅(qū)動電機種類相對較少,功率覆蓋也相對較窄,產(chǎn)品相對集中的主要原因。目前,應(yīng)用于新能源汽車的驅(qū)動電機主要包括直流電機、交流電機和開關(guān)磁阻電機三類,其中在目前乘用車、商用車領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的電機包括直流(無刷)電機、交流感應(yīng)(異步)電機、永磁同步電機、開關(guān)磁阻電機等。其他特殊類型的驅(qū)動電機包括輪轂/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)品市場化應(yīng)用較少。

由于我國稀土資源豐富,因此電動乘用車多采用功率性能高、體積較小的永磁同步電機。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù),2016年上半年,我國純電動汽車產(chǎn)銷量分別達到13.4萬輛、12.6萬輛,同比分別增長160.8%、161.6%。上半年生產(chǎn)純電動乘用車約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21.25個百分點,比2015年全年增長了19.99個百分點。同期,國產(chǎn)新能源乘用車用交流異步電機的市場分額在逐漸減小,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(shù)據(jù)顯示,2019年9月左右,新能源汽車驅(qū)動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型中仍在應(yīng)用,其具備轉(zhuǎn)速高、可靠性好等優(yōu)勢,適合運動型乘用車;開關(guān)磁阻電機盡管在多項性能指標(biāo)上有優(yōu)勢,但是由于其結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩脈動會導(dǎo)致電機的噪音和振動較大,僅在少量工程車輛中有應(yīng)用。

國產(chǎn)驅(qū)動電機技術(shù)差距

2018年前后我國驅(qū)動電機取得較大進展,并已自主開發(fā)出滿足各類新能源汽車需求的產(chǎn)品,部分主要性能指標(biāo)已達到相同功率等級的國際先進水平。但是相關(guān)產(chǎn)品在峰值轉(zhuǎn)速、功率密度及效率方面與國外仍存在一定差距。

如峰值轉(zhuǎn)速是驅(qū)動電機的重要指標(biāo),也是當(dāng)時國內(nèi)驅(qū)動電機較之國外電機差距最為明顯的指標(biāo)。國內(nèi)絕大部分永磁同步電機的峰值轉(zhuǎn)速在10000rpm以下,而國外基本在10000 rpm以上。雖然國內(nèi)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(dāng)時,國內(nèi)的永磁同步電機功率密度多處于1~2 kw/kg區(qū)間內(nèi),與2020年3.5 kw/kg的目標(biāo)值存在較大差距。

在電機效率方面,國內(nèi)電機的最高效率均達到94%~96%,已達到西門子、Remy等企業(yè)的水平。但是在高效區(qū)面積方面,如系統(tǒng)效率大于80%的區(qū)域占比方面尚存在一定差距。我國電機的高效區(qū)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(nèi)電機企業(yè)采用水冷為主,國外先進的電機企業(yè)已發(fā)展到油冷電機。

不過,當(dāng)時如精進等國內(nèi)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一步提升。此后,隨著國產(chǎn)廠商的不斷探索和技術(shù)研發(fā),總體來說國內(nèi)驅(qū)動電機產(chǎn)品與海外品牌處于同等水平,并且國內(nèi)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,在扁線電機等特殊產(chǎn)品中具備一定的技術(shù)和專利優(yōu)勢。同時,國產(chǎn)品牌電機控制器在功率密度上和海外標(biāo)桿產(chǎn)品仍有一定的差距,此外在與驅(qū)動電機匹配過程中對電機高效區(qū)間的擴大、噪聲與振動的抑制等方面,國產(chǎn)品牌依然還有較大提升空間。根據(jù)國家十三五新能源汽車重點研發(fā)計劃的規(guī)劃,到2020年驅(qū)動電機的峰值功率密度應(yīng)達到4.0kW/kg,基于IGBT的電機控制器應(yīng)達到17kW/L。對于功率密度和效率的提升仍是電機電控未來發(fā)展的主流趨勢


驅(qū)動電機產(chǎn)品價格走低 市場機會依舊大

在驅(qū)動電機制造成本中,材料成本占據(jù)80%以上,主要包括用于制造定轉(zhuǎn)子的硅鋼片、用于轉(zhuǎn)軸和軸承制造的鋼材、用于繞組的漆包線、用于外殼和機座等部分的鑄鐵件等。因此,上游鋼材、銅材價格的變化對電機制造成本有較大的影響。2018年乘用車電機電控的價格在1.2萬元/套左右,驅(qū)動電機和電機控制器約各占一半,商用車價格約為3萬元/套。而據(jù)當(dāng)時預(yù)計至2019年底乘用車電機電控的價格將下降至0.9萬元/套左右,商用車電機電控的價格將下降到2.5萬元/套左右。

此外,由于行業(yè)處于激烈的同質(zhì)化競爭中,并且補貼退坡的價格壓力從整車廠傳導(dǎo)至電機電控供應(yīng)商,導(dǎo)致電機電控的價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(jù)預(yù)計還將下降至10-15%之間。而據(jù)分析指出,在技術(shù)門檻不高,但是固定資產(chǎn)投資較重、需要規(guī)模化才能實現(xiàn)一定毛利率的電機行業(yè),傳統(tǒng)電機龍頭在驅(qū)動電機領(lǐng)域仍然具備較為明顯的優(yōu)勢,隨著營收和凈利潤的持續(xù)下滑,中小供應(yīng)商可能會逐步退出市場。

2018年我國新能源汽車銷量為125.6萬臺,預(yù)計至2025年,新能源汽車銷量將達到700萬臺,驅(qū)動電機的市場規(guī)模也隨之快速增長。數(shù)據(jù)顯示,2020年初全球新能源汽車電機電控市場規(guī)模約200億元,其中電機和電控的價值量比約4:6,即電機市場規(guī)模約80億元。而據(jù)此簡單測算,2025年全球新能源汽車電機市場規(guī)模有望提升至250億元,GAGR超20%。

伴隨新能源汽車銷量的不斷增長,驅(qū)動電機業(yè)務(wù)將成為未來成長重要驅(qū)動力。

(來源:電機技術(shù)及應(yīng)用)



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