决战电驱动新能源汽车

高功率密度是发展方向

电动汽车的续驶里程不仅与动力电池的能量密度相关,也与电驱动的功率密度相关。为了增加续驶里程,各大企业都在朝着提高电池能量密度的方向努力,三元锂电池的NCM523/622/811等都是如此,磷酸铁锂的能量密度接近天花板,比亚迪(232.400, -2.14, -0.91%)研发刀片电池朝着提高体积利用率的方向发展。朱绍鹏告诉记者,如果不提高电驱动的功率密度,将会拖后腿,电驱动技术朝着高集成、高电压、高效率、高功率密度、高性价比的方向发展。

电驱动是一个大概念,从系统组成、动力组合、整车驱动方式等多角度来细分。电驱动系统组成包括电机本体、电机控制器、传动机构等。从动力组合看,分为纯电驱动、插电式混合驱动等。从整车驱动方式看,主要分为集中式电驱动和分布式电驱动。从驱动功能看,又分为主驱和辅驱两种。

安信证券的研究报告认为,电机技术迭代的主要路径是采用扁线定子设计,扁线电机通过增加槽满率,可增加电机效率、功率密度、散热能力和改善NVH性能,同时生产自动化程度更高,优势显著。

电控技术迭代的主要路径是采用碳化硅功率器件,整车电压平台从400V升到800V,对功率器件的耐压性提出更高要求,碳化硅功率器件兼具耐高压、小型化、传热性强、低损耗等特点,有望成为未来的主要技术路径。

电驱动系统技术迭代的主要路径是更深层次的集成,从电机、电控、减速器的动力总成,到动力总成、电源总成组成的六合一总成,再进一步集成BMS、VCU组成八合一总成,电驱动系统功率密度和效率得到提升,契合新能源汽车中高端车型对电驱动系统提出的更高要求。

千亿级市场商机

随着电动汽车时代来临,电驱动的重要性越来越突出。

当前,国内汽车企业不再局限于中低端产品,正在加速转型升级,20万元以上中高端车型陆续投产,丰富了消费者的购买选择。安信证券的报告认为,20万元以上中高端新车型的产品周期逐步开启,驱动供应链加速放量和高端化。预计2025年国内新能源汽车销量可达1262万辆左右,其中纯电销量1055万辆,插混销量207万辆。此外,随着搭载新一代混动技术车型产品力的提升,预计混动车型销量可达323万辆。根据不同级别车型驱动总成价值量的情况,预计2025年国内电驱动市场规模超过1100亿元。

舍弗勒是生产电驱动系统的知名企业,舍弗勒的相关人士告诉记者,根据舍弗勒预测,从全球范围看,采用不同动力总成系统的新车,2030年将呈现4∶4∶2的比例,即40%为纯电动汽车,40%为混合动力汽车,20%采用高效内燃机。但是中国电气化发展速度更快,预计到2030年这个比例将为46%、45%、9%,届时中国新能源汽车占比将达到91%。

千亿级市场必然吸引众多参与者,正如新能源汽车发展初期,我国有230多家动力电池生产企业,鱼龙混杂现象严重。电驱动发展也经历了同样阶段,市场将淘汰技术进步慢的企业。

朱绍鹏告诉记者,一套电驱动系统的技术先进性,可以从几方面进行判断,效率、功率密度、NVH、可靠性等方面,这些会影响到新能源汽车动力性、经济性、舒适性等性能。

前段时间特斯拉首席执行官马斯克曾表示,特斯拉下一代动力单元很明确,零稀土需求,减少75%碳化硅使用,减少50%的工厂面积,做到成本降低1000美元。稀土的重要性在电驱动系统中下降了吗?

朱绍鹏告诉记者,目前新能源汽车驱动电机约90%采用了稀土永磁电机,稀土永磁材料可以为驱动电机提供更高效率、更高功率密度和更好平稳性,具有高性价比。当下稀土永磁材料对高端电驱动系统不可或缺。

安信证券的报告认为,永磁同步电机有三大优势,一是相同重量和体积下,永磁同步电机能输出更高的功率和扭矩;二是调速范围大,调整电流与频率可在很大范围内调整电机的功率和转速;三是采用永磁体激磁,省去了激磁线圈工作时消耗的电能,提高了效率,延长续驶里程。

随着中高端车型不断增多,双驱动电机的车辆越来越多,纯电动车型中的双驱动电机版本,配套一台异步电机和一台永磁同步电机的车型较多,永磁电机仍然是主驱动电机,异步电机承担着辅助驱动的作用。

2022年,新能源汽车的渗透率已达25.6%,进入了快速增长阶段,电驱动系统也不再一盘散沙,行业集中度进一步提升,国内外技术水平的差距缩小,供应链全球化趋势非常明显。

朱绍鹏认为,整体来看国内新能源汽车电驱动技术基本达到了世界先进水平,国内外差距越来越小,某些方面还略微领先国外,这得益于中国开发周期短,产品投放市场比国外快。另外,国内在SiC芯片等关键零部件开发、高性能磁性材料研制、功能安全设计等方面还可以进一步提升。

安信证券的报告提到,从市场集中度来看,2021年电机电控销量前10的企业占据约75%左右的市场份额,销量前三的企业约占40%左右的市场份额,行业集中度较高。销量前10的企业中有3家为整车企业,其中比亚迪市场份额约占18%,排名第一;特斯拉市场份额约12%,排名第二;蔚来市场份额约6%。3家企业市场份额合计约35%。从内资外资来看,销量前10的企业中只有3家外资企业及中外合资企业,分别是特斯拉、日电产和联电,三者合计份额约22%;其余7家均为内资企业,合计份额约占53%。国内企业占据电驱动市场接近80%。

电机技术已有百年历史,但电驱动技术发展很快,朱绍鹏告诉记者,电驱动技术将朝着高集成、高电压、高效率、高功率密度、高性价比的方向发展。通过多合一形式实现电驱零部件高度集成,通过800V高压、油冷技术、扁线绕组、SiC控制器等实现电驱动系统高效率、高功率密度。

文:万仁美 编辑:张彦武 版式:刘晓烨

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上一篇 2023-08-23
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