新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機已經(jīng)處于風(fēng)口,企業(yè)該如何分羹?

發(fā)表時(shí)間:2018-06-03 14:13

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導讀

隨著(zhù)新能源汽車(chē)被提升至國家高度,作為核心部件之一的驅動(dòng)電機毫無(wú)疑問(wèn)被推上風(fēng)口。從整車(chē)到獨立新能源汽車(chē)電機企業(yè),從要研究單位到汽配銷(xiāo)售公司,從政府到民間,大量資金涌入,促進(jìn)著(zhù)驅動(dòng)電機技術(shù)完成了一次又次更高級的升級,從直流到交流,從感應到輪轂,未來(lái)還將更智能化、集成化。隨著(zhù)新能源汽車(chē)的爆發(fā),我們相信電機市場(chǎng)也會(huì )迎來(lái)自己的黃金時(shí)代,而涉及的新材料、電子、機械等企業(yè)也將從中受益。

1 驅動(dòng)電機的基本情

2 驅動(dòng)電機與工程塑料

驅動(dòng)電機系統主要是由電機及其控制器組成,其中電機主要由定子、轉子、機殼、連接器、旋轉變壓器等零部件裝配而成。

驅動(dòng)電機行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游是電解銅(電磁線(xiàn))、硅鋼、鋼材、鋁材、絕緣材料、永磁材料等原材料供應商。

3 驅動(dòng)電機的發(fā)展狀況

3.1 驅動(dòng)電機的發(fā)展歷程

汽車(chē)電機與工業(yè)電機的區別

新能源電機的要求

布置空間有限,封裝尺寸需針對性設計

有效的瞬時(shí)功率和功率密度

工作環(huán)境溫度變化大(-40℃~+105℃)

較高的效率

安全

須符合車(chē)輛電氣控制安全性能指標和規定

通常為冷水冷卻

能實(shí)現能量回饋

需要精確的力矩控制,動(dòng)態(tài)性能要好

低速大扭矩、高速寬調速,控制精度要高,動(dòng)態(tài)響應快

功能密度>2.5kw/kg

高密度,輕量化

性?xún)r(jià)比高

堅固、可靠,防塵防水能力,高電壓、低成本

正是基于此,新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機在不斷地革新?lián)Q代以滿(mǎn)足上述要求,其經(jīng)歷了一個(gè)較長(cháng)的發(fā)展過(guò)程。

主要的驅動(dòng)電機分類(lèi)如下:

最初的直流電機,到現在的交流異步電機,永磁同步電機,且最新的開(kāi)關(guān)磁阻電機也在快速發(fā)展,異步感應電機的研究也一直在推進(jìn)。這幾種電機的特點(diǎn)如下:

性能及類(lèi)型

直流電機

異步電機

永磁同步電機

開(kāi)關(guān)磁阻電機

轉速范圍/rpm

4000~6000

12000~20000

4000~10000

>15000

功率密度

輕高

重量

體積

可靠性

一般

結構堅固性

控制器成本


一般

峰值效率(%)

85-89

90-95

95-97

80-90

數據來(lái)源:EVTank

3.2 驅動(dòng)電機的發(fā)展方向

新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機性能上的目標是:小型輕量化;高效性;更出色的轉矩特性;使用壽命長(cháng),可靠性高;噪聲低;價(jià)格低廉。

而在技術(shù)方向發(fā)展呈現了下面的趨勢:

4 驅動(dòng)電機主要類(lèi)型介紹

4.1 永磁同步電機

來(lái)源:蓋世汽車(chē)社區

(1)優(yōu)點(diǎn)

具有較高的功率密度與轉矩密度,就是相比于其他種類(lèi)的電機,在相同質(zhì)量與體積下,永磁同步電機能夠為新能源汽車(chē)提供**的動(dòng)力輸出與加速度,便于布置,還可以把更多的空間貢獻給車(chē)內,更多的質(zhì)量也為增加新能源汽車(chē)的續航里程起到了積極作用。

(2)缺點(diǎn)

轉子上的永磁材料在高溫、震動(dòng)和過(guò)流的條件下,會(huì )產(chǎn)生磁性衰退的現象,所以在相對復雜的工作條件下,電機容易發(fā)生損壞,而且永磁材料價(jià)格較高,因此整個(gè)電機及其控制系統成本較高。

(3)應用

一汽、東風(fēng)、長(cháng)安、奇瑞等。

目前,我國的永磁同步電機已經(jīng)形成了一定的研發(fā)和生產(chǎn)能力,產(chǎn)品技術(shù)指標已接近國際先進(jìn)水平,而且已經(jīng)基本具備永磁同步電機集成化的能力。

4.2 異步電機

異步電動(dòng)機(Asynchronous Motor)又稱(chēng)感應電動(dòng)機,是由氣隙旋轉磁場(chǎng)與轉子繞組感應電流相互作用產(chǎn)生電磁轉矩,從而實(shí)現機電能量轉換為機械能量的一種交流電機。

當電動(dòng)機的三相定子繞組通入三相對稱(chēng)交流電后,將產(chǎn)生一個(gè)旋轉磁場(chǎng),該旋轉磁場(chǎng)切割轉子繞組,從而在轉子繞組中產(chǎn)生感應電流(轉子繞組是閉合通路),載流的轉子導體在定子旋轉磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力,從而在電機轉軸上形成電磁轉矩,驅動(dòng)電動(dòng)機旋轉,并且電機旋轉方向與旋轉磁場(chǎng)方向相同。當導體在磁場(chǎng)內切割磁力線(xiàn)時(shí),在導體內產(chǎn)生感應電流,“感應電機”的名稱(chēng)由此而來(lái)。感應電流和磁場(chǎng)的聯(lián)合作用向電機轉子施加驅動(dòng)力。

(1)優(yōu)點(diǎn)

比永磁同步電機成本更低、工藝更簡(jiǎn)單、運行可靠耐用、維修更方便,而且能忍受大幅度的工作溫度變化。反之,溫度大幅變化會(huì )損壞永磁同步電動(dòng)機。轉速范圍廣泛以及高達20000rpm左右的峰值轉速,即使不匹配二級差速器也能夠滿(mǎn)足該級別車(chē)型高速巡航的轉速需求,高能量密度也是無(wú)敵。

(2)缺點(diǎn)

體積重量上和體積上沒(méi)有優(yōu)勢,功率因數滯后,輕載功率因數低,調速性能稍差。

(3)應用

特斯拉等國際知名品牌。

4.3 開(kāi)關(guān)磁阻電機

開(kāi)關(guān)磁阻電機是一種新型調速電機,調速系統兼具直流、交流兩類(lèi)調速系統的優(yōu)點(diǎn),是繼變頻調速系統、無(wú)刷直流電動(dòng)機調速系統的最新一代無(wú)極調速系統。

4.4 輪轂電機

輪轂電機技術(shù)也被稱(chēng)為車(chē)輪內裝電機技術(shù),它的**特點(diǎn)就是將動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置都整合一起到輪轂內,得以將電動(dòng)車(chē)輛的機械部分大為簡(jiǎn)化。

(1)優(yōu)點(diǎn)

(2)缺點(diǎn)

(3)有待解決問(wèn)題

(4)應用:

5 驅動(dòng)電機生產(chǎn)企業(yè)

目前國內新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機生產(chǎn)企業(yè)主要有三類(lèi),包括整車(chē)生產(chǎn)企業(yè)、通用電機生產(chǎn)企業(yè)以及單獨的新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機生產(chǎn)企業(yè)。這三類(lèi)企業(yè)各有特點(diǎn),各有優(yōu)勢,未來(lái)將共同快速發(fā)展。

生產(chǎn)企業(yè)

特點(diǎn)

代表

整車(chē)生產(chǎn)企業(yè)

具有豐富的傳統整車(chē)或零部件研發(fā)設計生產(chǎn)經(jīng)驗,具有雄厚的經(jīng)濟實(shí)力和人才儲備,具有先天的開(kāi)發(fā)優(yōu)勢。

比亞迪、萬(wàn)向集團、上汽集團、一汽集團、二汽集團、東風(fēng)集團等

通用電機生產(chǎn)企業(yè)

具有多年傳統電機研發(fā)設計生產(chǎn)經(jīng)驗,具有較雄厚的經(jīng)濟實(shí)力和研發(fā)儲備,聯(lián)合研究單位和車(chē)企共同推進(jìn)

大洋電機、江特電機、中紡銳力等

單獨的新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機生產(chǎn)企業(yè)

注重新能源汽車(chē)控制系統的研發(fā)投入,技術(shù)能力較強,市場(chǎng)拓展手段靈活

北京精進(jìn)電動(dòng)、上海電驅動(dòng)、上海大郡等

2016年,大約有56.24%的新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機由整車(chē)廠(chǎng)生產(chǎn),43.76%的驅動(dòng)電機由第三方電機企業(yè)生產(chǎn)(下圖左)。EVTank分析認為,參照國外的成熟經(jīng)驗,未來(lái)以整車(chē)廠(chǎng)主導生產(chǎn)驅動(dòng)電機的可能性較大。

EVTank在研究報告中統計了2016年國內有銷(xiāo)量的新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機生產(chǎn)企業(yè)(上圖右),大約190家左右,其中比亞迪以25.12%的市場(chǎng)份額****。在獨立第三方新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機企業(yè)中,安徽巨一自動(dòng)化以3.89%的市場(chǎng)份額****。

此外,從圖中也可以看出,雖然比亞迪一家獨大,但目前還處于多家企業(yè)共同競爭的狀態(tài),未來(lái)以車(chē)企為代表的企業(yè)將進(jìn)一步積聚力量。

附:2016年中國新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機生產(chǎn)企業(yè)八十強

數據來(lái)源:EVTank,中國電池網(wǎng)

6 驅動(dòng)電機的前景

新能源汽車(chē)NEV (New Energy Vehicle),簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)即采用非傳統燃油(目前主流是動(dòng)力電池)作為動(dòng)力源的汽車(chē)。正是這一點(diǎn)小改變,卻對環(huán)境、經(jīng)濟等帶來(lái)大大的好處。

新能源汽車(chē)優(yōu)勢

低排放甚至零排放

起步加速性能好,能量轉換效率高

噪音少

實(shí)現制動(dòng)能量回收

精簡(jiǎn)了傳動(dòng)機構

能方便地實(shí)現四輪驅動(dòng)

拓展了空間

充電費低

維修簡(jiǎn)單易于保養

政府補貼以及上牌優(yōu)勢

惡劣的氣候和環(huán)境促使著(zhù)多國政府采取行動(dòng),大力新能源汽車(chē)的發(fā)展。在2017年7月8日,在二十國集團(G20)德國漢堡峰會(huì )上,各國聯(lián)手表態(tài),將制定明確的禁售燃油車(chē)時(shí)限,在期限到來(lái)前全面禁售燃油車(chē)。

挪威四個(gè)主要政黨一致同意從2025年起禁止燃油汽車(chē)銷(xiāo)售。德國聯(lián)邦參議院以多票通過(guò)決議,自2030年起新車(chē)只能為零排放汽車(chē),禁止銷(xiāo)售汽油車(chē)和柴油車(chē)。英國、法國計劃從2040年開(kāi)始,全面停止出售汽油車(chē)和柴油車(chē)。

印度表示最晚至2030年將全面禁售燃油汽車(chē)。荷蘭勞工黨也要求從2025年開(kāi)始禁止在本國銷(xiāo)售傳統的汽油和柴油汽車(chē)。這一切都表明,新能源汽車(chē)時(shí)代大門(mén)已經(jīng)慢慢開(kāi)啟。

我國也制訂了新能源汽車(chē)推廣相應的計劃。

自2014年以來(lái),國內新能源汽車(chē)市場(chǎng)進(jìn)入到爆發(fā)式增長(cháng)階段,

2014年國內新能源汽車(chē)產(chǎn)量達到7.86萬(wàn)臺,較2013年增長(cháng)349%;

2015年的增長(cháng)率仍然維持在330%以上,產(chǎn)量陡升至34.05萬(wàn)輛;

2016年新能源汽車(chē)增長(cháng)速度相對放緩,一共生產(chǎn)51.7萬(wàn)輛,銷(xiāo)售50.7萬(wàn)輛,比上年同期分別增長(cháng)51.7%和53%;

2017年10月份,新能源汽車(chē)生產(chǎn)與銷(xiāo)售分別完成9.2萬(wàn)輛和9.1萬(wàn)輛,同比分別增長(cháng)了85.9%和106.7%。

來(lái)源:中國汽車(chē)協(xié)會(huì )

新能源汽車(chē)行業(yè)在“十二五”期間飛速發(fā)展,中國制造2025中更是提出了到2020年新能源汽車(chē)年銷(xiāo)量突破100萬(wàn)輛,新能源汽車(chē)保有量達到500萬(wàn)輛的目標。

而毫無(wú)疑問(wèn),新能源汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)驅動(dòng)電機的發(fā)展,為驅動(dòng)電機行業(yè)帶來(lái)發(fā)展機會(huì )。

根據《電動(dòng)汽車(chē) 充電基礎設施發(fā)展指南(2015-2020 年)》以及《十三五 國家戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》提出的到2020年,實(shí)現新能源汽車(chē)當年產(chǎn)銷(xiāo) 200 萬(wàn)輛以上,累計產(chǎn)銷(xiāo)超過(guò) 500 萬(wàn)輛目標來(lái)看,未來(lái)新能源車(chē)整體市場(chǎng)有望實(shí)現年均 50%的增速;以目前新能源乘用車(chē)、專(zhuān)用車(chē)以及客車(chē)每臺 1 萬(wàn)元、1.5 萬(wàn)元、2萬(wàn)元的驅動(dòng)電機價(jià)格測算,預計2021年將達到200億的市場(chǎng)規模。

來(lái)源:全國乘聯(lián)會(huì ),天風(fēng)證券

隨著(zhù)新能源汽車(chē)被提升至國家高度,作為核心部件之一的驅動(dòng)電機毫無(wú)疑問(wèn)被推上風(fēng)口。從整車(chē)到獨立新能源汽車(chē)電機企業(yè),從要研究單位到汽配銷(xiāo)售公司,從政府到民間,大量資金涌入,促進(jìn)著(zhù)驅動(dòng)電機技術(shù)完成了一次又次更高級的升級,從直流到交流,從感應到輪轂,未來(lái)還將更智能化、集成化。隨著(zhù)新能源汽車(chē)的爆發(fā),我們相信電機市場(chǎng)也會(huì )迎來(lái)自己的黃金時(shí)代,而涉及的新材料、電子、機械等企業(yè)也將從中受益。


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