新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(dǎo)讀

隨著新能源汽車被提升至國(guó)家高度,作為核心部件之一的驅(qū)動(dòng)電機(jī)毫無疑問被推上風(fēng)口。從整車到獨(dú)立新能源汽車電機(jī)企業(yè),從要研究單位到汽配銷售公司,從政府到民間,大量資金涌入,促進(jìn)著驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)完成了一次又次更高級(jí)的升級(jí),從直流到交流,從感應(yīng)到輪轂,未來還將更智能化、集成化。隨著新能源汽車的爆發(fā),我們相信電機(jī)市場(chǎng)也會(huì)迎來自己的黃金時(shí)代,而涉及的新材料、電子、機(jī)械等企業(yè)也將從中受益。

1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基本情

2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)與工程塑料

驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)主要是由電機(jī)及其控制器組成,其中電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、連接器、旋轉(zhuǎn)變壓器等零部件裝配而成。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游是電解銅(電磁線)、硅鋼、鋼材、鋁材、絕緣材料、永磁材料等原材料供應(yīng)商。

3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷程

汽車電機(jī)與工業(yè)電機(jī)的區(qū)別

新能源電機(jī)的要求

布置空間有限,封裝尺寸需針對(duì)性設(shè)計(jì)

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

須符合車輛電氣控制安全性能指標(biāo)和規(guī)定

通常為冷水冷卻

能實(shí)現(xiàn)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(diào)速,控制精度要高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快

功能密度>2.5kw/kg

高密度,輕量化

性價(jià)比高

堅(jiān)固、可靠,防塵防水能力,高電壓、低成本

正是基于此,新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)在不斷地革新?lián)Q代以滿足上述要求,其經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)展過程。

主要的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分類如下:

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

性能及類型

直流電機(jī)

異步電機(jī)

永磁同步電機(jī)

開關(guān)磁阻電機(jī)

轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)堅(jiān)固性

控制器成本


一般

峰值效率(%)

85-89

90-95

95-97

80-90

數(shù)據(jù)來源:EVTank

3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展方向

新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能上的目標(biāo)是:小型輕量化;高效性;更出色的轉(zhuǎn)矩特性;使用壽命長(zhǎng),可靠性高;噪聲低;價(jià)格低廉。

而在技術(shù)方向發(fā)展呈現(xiàn)了下面的趨勢(shì):

4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要類型介紹

4.1 永磁同步電機(jī)

來源:蓋世汽車社區(qū)

(1)優(yōu)點(diǎn)

具有較高的功率密度與轉(zhuǎn)矩密度,就是相比于其他種類的電機(jī),在相同質(zhì)量與體積下,永磁同步電機(jī)能夠?yàn)樾履茉雌囂峁?*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(xiàn)給車內(nèi),更多的質(zhì)量也為增加新能源汽車的續(xù)航里程起到了積極作用。

(2)缺點(diǎn)

轉(zhuǎn)子上的永磁材料在高溫、震動(dòng)和過流的條件下,會(huì)產(chǎn)生磁性衰退的現(xiàn)象,所以在相對(duì)復(fù)雜的工作條件下,電機(jī)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(jī)及其控制系統(tǒng)成本較高。

(3)應(yīng)用

一汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安、奇瑞等。

目前,我國(guó)的永磁同步電機(jī)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(biāo)已接近國(guó)際先進(jìn)水平,而且已經(jīng)基本具備永磁同步電機(jī)集成化的能力。

4.2 異步電機(jī)

異步電動(dòng)機(jī)(Asynchronous Motor)又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī),是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組通入三相對(duì)稱交流電后,將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組,從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路),載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力,從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn),并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)切割磁力線時(shí),在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,“感應(yīng)電機(jī)”的名稱由此而來。感應(yīng)電流和磁場(chǎng)的聯(lián)合作用向電機(jī)轉(zhuǎn)子施加驅(qū)動(dòng)力。

(1)優(yōu)點(diǎn)

比永磁同步電機(jī)成本更低、工藝更簡(jiǎn)單、運(yùn)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(jī)。轉(zhuǎn)速范圍廣泛以及高達(dá)20000rpm左右的峰值轉(zhuǎn)速,即使不匹配二級(jí)差速器也能夠滿足該級(jí)別車型高速巡航的轉(zhuǎn)速需求,高能量密度也是無敵。

(2)缺點(diǎn)

體積重量上和體積上沒有優(yōu)勢(shì),功率因數(shù)滯后,輕載功率因數(shù)低,調(diào)速性能稍差。

(3)應(yīng)用

特斯拉等國(guó)際知名品牌。

4.3 開關(guān)磁阻電機(jī)

開關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型調(diào)速電機(jī),調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的最新一代無極調(diào)速系統(tǒng)。

4.4 輪轂電機(jī)

輪轂電機(jī)技術(shù)也被稱為車輪內(nèi)裝電機(jī)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(nèi),得以將電動(dòng)車輛的機(jī)械部分大為簡(jiǎn)化。

(1)優(yōu)點(diǎn)

(2)缺點(diǎn)

(3)有待解決問題

(4)應(yīng)用:

5 驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)

目前國(guó)內(nèi)新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)主要有三類,包括整車生產(chǎn)企業(yè)、通用電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)以及單獨(dú)的新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。這三類企業(yè)各有特點(diǎn),各有優(yōu)勢(shì),未來將共同快速發(fā)展。

生產(chǎn)企業(yè)

特點(diǎn)

代表

整車生產(chǎn)企業(yè)

具有豐富的傳統(tǒng)整車或零部件研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),具有雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和人才儲(chǔ)備,具有先天的開發(fā)優(yōu)勢(shì)。

比亞迪、萬向集團(tuán)、上汽集團(tuán)、一汽集團(tuán)、二汽集團(tuán)、東風(fēng)集團(tuán)等

通用電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)

具有多年傳統(tǒng)電機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),具有較雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和研發(fā)儲(chǔ)備,聯(lián)合研究單位和車企共同推進(jìn)

大洋電機(jī)、江特電機(jī)、中紡銳力等

單獨(dú)的新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)

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

北京精進(jìn)電動(dòng)、上海電驅(qū)動(dòng)、上海大郡等

2016年,大約有56.24%的新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)由整車廠生產(chǎn),43.76%的驅(qū)動(dòng)電機(jī)由第三方電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)(下圖左)。EVTank分析認(rèn)為,參照國(guó)外的成熟經(jīng)驗(yàn),未來以整車廠主導(dǎo)生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的可能性較大。

EVTank在研究報(bào)告中統(tǒng)計(jì)了2016年國(guó)內(nèi)有銷量的新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(dú)立第三方新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(dú)大,但目前還處于多家企業(yè)共同競(jìng)爭(zhēng)的狀態(tài),未來以車企為代表的企業(yè)將進(jìn)一步積聚力量。

附:2016年中國(guó)新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)八十強(qiáng)

數(shù)據(jù)來源:EVTank,中國(guó)電池網(wǎng)

6 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的前景

新能源汽車NEV (New Energy Vehicle),簡(jiǎn)單來說即采用非傳統(tǒng)燃油(目前主流是動(dòng)力電池)作為動(dòng)力源的汽車。正是這一點(diǎn)小改變,卻對(duì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等帶來大大的好處。

新能源汽車優(yōu)勢(shì)

低排放甚至零排放

起步加速性能好,能量轉(zhuǎn)換效率高

噪音少

實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收

精簡(jiǎn)了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

能方便地實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)

拓展了空間

充電費(fèi)低

維修簡(jiǎn)單易于保養(yǎng)

政府補(bǔ)貼以及上牌優(yōu)勢(shì)

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

挪威四個(gè)主要政黨一致同意從2025年起禁止燃油汽車銷售。德國(guó)聯(lián)邦參議院以多票通過決議,自2030年起新車只能為零排放汽車,禁止銷售汽油車和柴油車。英國(guó)、法國(guó)計(jì)劃從2040年開始,全面停止出售汽油車和柴油車。

印度表示最晚至2030年將全面禁售燃油汽車。荷蘭勞工黨也要求從2025年開始禁止在本國(guó)銷售傳統(tǒng)的汽油和柴油汽車。這一切都表明,新能源汽車時(shí)代大門已經(jīng)慢慢開啟。

我國(guó)也制訂了新能源汽車推廣相應(yīng)的計(jì)劃。

自2014年以來,國(guó)內(nèi)新能源汽車市場(chǎng)進(jìn)入到爆發(fā)式增長(zhǎng)階段,

2014年國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量達(dá)到7.86萬臺(tái),較2013年增長(zhǎng)349%;

2015年的增長(zhǎng)率仍然維持在330%以上,產(chǎn)量陡升至34.05萬輛;

2016年新能源汽車增長(zhǎng)速度相對(duì)放緩,一共生產(chǎn)51.7萬輛,銷售50.7萬輛,比上年同期分別增長(zhǎng)51.7%和53%;

2017年10月份,新能源汽車生產(chǎn)與銷售分別完成9.2萬輛和9.1萬輛,同比分別增長(zhǎng)了85.9%和106.7%。

來源:中國(guó)汽車協(xié)會(huì)

新能源汽車行業(yè)在“十二五”期間飛速發(fā)展,中國(guó)制造2025中更是提出了到2020年新能源汽車年銷量突破100萬輛,新能源汽車保有量達(dá)到500萬輛的目標(biāo)。

而毫無疑問,新能源汽車行業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展,為驅(qū)動(dòng)電機(jī)行業(yè)帶來發(fā)展機(jī)會(huì)。

根據(jù)《電動(dòng)汽車 充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020 年)》以及《十三五 國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出的到2020年,實(shí)現(xiàn)新能源汽車當(dāng)年產(chǎn)銷 200 萬輛以上,累計(jì)產(chǎn)銷超過 500 萬輛目標(biāo)來看,未來新能源車整體市場(chǎng)有望實(shí)現(xiàn)年均 50%的增速;以目前新能源乘用車、專用車以及客車每臺(tái) 1 萬元、1.5 萬元、2萬元的驅(qū)動(dòng)電機(jī)價(jià)格測(cè)算,預(yù)計(jì)2021年將達(dá)到200億的市場(chǎng)規(guī)模。

來源:全國(guó)乘聯(lián)會(huì),天風(fēng)證券

隨著新能源汽車被提升至國(guó)家高度,作為核心部件之一的驅(qū)動(dòng)電機(jī)毫無疑問被推上風(fēng)口。從整車到獨(dú)立新能源汽車電機(jī)企業(yè),從要研究單位到汽配銷售公司,從政府到民間,大量資金涌入,促進(jìn)著驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)完成了一次又次更高級(jí)的升級(jí),從直流到交流,從感應(yīng)到輪轂,未來還將更智能化、集成化。隨著新能源汽車的爆發(fā),我們相信電機(jī)市場(chǎng)也會(huì)迎來自己的黃金時(shí)代,而涉及的新材料、電子、機(jī)械等企業(yè)也將從中受益。


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