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中國新能源汽車電機(jī)市場分析報(bào)告

發(fā)布日期: 2018-04-23
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一、新能源汽車用電機(jī)類型及趨勢

(一)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及性能

驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)是新能源車三大核心部件之一。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu),其驅(qū)動(dòng)特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo),它是電動(dòng)汽車的重要部件。電動(dòng)汽車的整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與其機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構(gòu)成。

簡單來講,電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器兩部分構(gòu)成。從電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈來看,驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器所占的成本之比大致相同。

下圖:電機(jī)的結(jié)構(gòu)部件

新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)屬于中低壓電機(jī)范疇,由于其應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性,相對(duì)一般中低壓產(chǎn)品,它具有較高的性能要求:

1)調(diào)速范圍寬:新能源汽車有兩類工況場景,在啟動(dòng)、加速、爬坡時(shí),要求工作在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)間;在高速行駛時(shí),要求電機(jī)工作在恒功率區(qū)間;

2)功率密度高,主要是為了在盡量小的車內(nèi)空間限制、電池電量下,提高續(xù)航里程;

3)安全可靠,要求電機(jī)的穩(wěn)定工作和抗震、散熱性能佳;

4)輕量化,即電機(jī)體積小,滿足整車輕量化的要求;

5)過載能力強(qiáng):在啟動(dòng)、加速、爬坡工況下,要求電機(jī)具有4-5倍的過載能力。

下圖:新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能要求

       (一)不同電機(jī)類型應(yīng)用場景存在差異

電機(jī)一般要求具有電動(dòng)、發(fā)電兩項(xiàng)功能,按類型可選用直流、交流、永磁無刷或開關(guān)磁阻等幾種電動(dòng)機(jī)。功率轉(zhuǎn)換器按所選電機(jī)類型,有DC/DC功率變換器、DC/AC功率變換器等形式,其作用是按所選電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流要求,將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓等級(jí)的直流、交流或脈沖電源。

適合新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有永磁同步、交流異步和開關(guān)磁阻三大類。因其不同特點(diǎn),各有應(yīng)用場合。

永磁同步電機(jī)體積小、質(zhì)量輕,功率密度大,可靠性高,調(diào)速精度高,響應(yīng)速度快;但zui大功率較低,且成本較高。由于永磁同步電機(jī)具有zui高的功率密度,其工作效率zui高可達(dá)97%,能夠?yàn)檐囕v輸出zui大的動(dòng)力及加速度,因此主要用在對(duì)能量體積比要求zui高的新能源乘用車上。

交流異步電機(jī)價(jià)格低、運(yùn)行可靠;但其功率密度低、控制復(fù)雜、調(diào)速范圍小是固有限制。價(jià)格優(yōu)勢使得其在新能源客車中使用的較廣泛。

開關(guān)磁阻電機(jī)價(jià)格低、電路簡單可靠、調(diào)速范圍寬;但震動(dòng)、噪聲大,控制系統(tǒng)復(fù)雜,且對(duì)直流電源會(huì)產(chǎn)生很大的脈沖電流。用于大型客車。

下圖:驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能指標(biāo)對(duì)比

資料來源:一覽眾咨詢

新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)目前的發(fā)展方向有以下幾方面:小型輕量化;性;更出色的轉(zhuǎn)矩特性;使用壽命長,可靠性高;噪聲低;價(jià)格低廉。隨著時(shí)間的推移,新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展呈現(xiàn)了下面的趨勢:

①電機(jī)本體永磁化:永磁電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度、率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。我國具有世界zui為豐富的稀土資源,因此高性能永磁電機(jī)是我國車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要發(fā)展方向。

②電機(jī)控制數(shù)字化:芯片及數(shù)字信號(hào)處理器的出現(xiàn),促進(jìn)了電機(jī)控制器的數(shù)字化,提高了電機(jī)系統(tǒng)的控制精度,有效減小了系統(tǒng)體積。

③電機(jī)系統(tǒng)集成化:通過機(jī)電集成(電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成或電機(jī)與變速箱集成)和控制器集成,有利于減小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量和體積,可有效降低系統(tǒng)制造成本。

(二)永磁同步電機(jī)成主流趨勢

現(xiàn)階段,交流異步電機(jī)主要是以特斯拉為首的美國車企和部分歐洲企業(yè)使用。一方面,這與特斯拉zui初的技術(shù)路徑選擇有關(guān),交流感應(yīng)電機(jī)價(jià)格低廉,而偏大的體積對(duì)美式車并無掛礙;另一方面,美國高速路網(wǎng)發(fā)達(dá),交流電機(jī)的高速區(qū)間效率性能上佳。

包括中國、日本在內(nèi)的其他國家新能源汽車電機(jī)zui廣泛使用的仍是永磁同步電機(jī)。適合本國路況是主要因素,永磁同步電機(jī)在反復(fù)啟停、加減速時(shí)仍能保持較率,對(duì)高速路網(wǎng)受限的工況是*選擇。此外,我國稀土儲(chǔ)量豐富,日本稀土永磁產(chǎn)業(yè)有配套基礎(chǔ)也是重要因素。目前,永磁同步電機(jī)在我國新能源汽車中的使用占比超過90%。

日本的豐田、本田、日產(chǎn)等汽車公司基本上都采用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),如豐田公司的Prius,本田公司的CIVIC。因?yàn)樵谌毡荆?yīng)永磁電機(jī)使用的稀土磁鐵的公司比較多,同時(shí)汽車大多以中低速行駛,因此采用加減速時(shí)效率較高的永磁同步電動(dòng)機(jī)較為適宜。日本在發(fā)展混合動(dòng)力汽車方面居世界高位,其中以豐田普銳斯zui為。

下圖:國外主要新能源汽車電動(dòng)類型及供應(yīng)商情況

 

下圖:國內(nèi)主要新能源汽車電動(dòng)類型及供應(yīng)商情況(乘用車)

 

下圖:國內(nèi)主要新能源汽車電動(dòng)類型及供應(yīng)商情況(商用車)

 

綜合來看,新能源汽車電機(jī)技術(shù)要求較高,永磁同步電機(jī)優(yōu)勢。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是新能源汽車的三大核心部件之一,相比傳統(tǒng)工業(yè)電機(jī),新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)有更高的技術(shù)要求。從綜合性能來看,永磁同步電機(jī)優(yōu)勢,更能代表新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展方向。由于中國稀土儲(chǔ)量極大豐富,而且電機(jī)工藝已經(jīng)接近*水平,因此預(yù)計(jì)永磁電機(jī)將在較長時(shí)間內(nèi)占據(jù)中國新能源汽車的電機(jī)市場。

二、新能源汽車用電機(jī)市場特征

(一)新能源汽車高速發(fā)展催生出巨大的電機(jī)需求市場

隨著新能源汽車在國內(nèi)的高歌猛進(jìn),新能源汽車電機(jī)的增速也非常高。據(jù)測算,2014年,國內(nèi)新能源汽車電機(jī)的市場規(guī)模為14.8億元,其中客車驅(qū)動(dòng)電機(jī)和乘用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別占比53%和42%,還有5%為車電機(jī)。2015年我國新能源汽車電機(jī)行業(yè)對(duì)應(yīng)規(guī)模約為65.6億元,客車/乘用車/車驅(qū)動(dòng)電機(jī)所占份額分別為52%/33%/15%。

預(yù)計(jì)未來幾年隨著新能源汽車產(chǎn)銷的持續(xù)增長,電機(jī)市場將呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢。預(yù)計(jì)2016年中國新能源汽車用電機(jī)市場規(guī)模將達(dá)到97億市場規(guī)模,到2020年市場空間將突破190億元。(注:不包括電機(jī)控制器,電機(jī)控制器將在另外的研究文章中詳細(xì)分析)

未來幾年,新能源乘用車的產(chǎn)銷量增速將習(xí)慣于客車增速,乘用車用電機(jī)的比例將呈現(xiàn)上升態(tài)勢,預(yù)計(jì)到2020年,新能源乘用車用電機(jī)占比達(dá)到47.4%,新能源客車用電機(jī)占比達(dá)到42.7%,車用電機(jī)占比10%。

下圖:中國新能源汽車電機(jī)市場規(guī)模

(二)國內(nèi)外技術(shù)存在差距

目前,我國新能源汽車配套電機(jī)市場仍然是國內(nèi)自給,競爭對(duì)手參與較少。而國內(nèi)技術(shù)水平與國外相比,仍有不少差距。以作為技術(shù)儲(chǔ)備來衡量,過去10年,我國新能源汽車電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)申請(qǐng)總量位于世界*,但其中體現(xiàn)技術(shù)水平的發(fā)明僅占比50%,遠(yuǎn)低于同期國外發(fā)明申請(qǐng)總量90%的占比。

下圖:國內(nèi)新能源汽車電機(jī)情況

下圖:國外新能源汽車電機(jī)情況

來看,德國、日本、韓國的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)力強(qiáng)勁。國內(nèi)奇瑞汽車、吉利汽車研究院、清華大學(xué)、長安汽車、上海中科深江電動(dòng)、長安新能源、北京理工大學(xué)、比亞迪等企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)具有豐富的技術(shù)儲(chǔ)備。

下圖:1996~2015年新能源汽車電機(jī)申請(qǐng)*

(三)產(chǎn)品相對(duì)成熟,參與者眾多

目前新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)業(yè)頗具吸引力,潛在市場空間較大、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未確定、整車供應(yīng)鏈未成熟,能夠伴隨新能源汽車一同壯大,正是理想的朝陽行業(yè)。現(xiàn)階段主要有三類市場(潛在)參與者:傳統(tǒng)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、汽車零部件供應(yīng)商、整車企業(yè)內(nèi)部配套。

傳統(tǒng)電機(jī)企業(yè)產(chǎn)能成熟、電機(jī)生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)豐富,且中小電機(jī)行業(yè)近幾年持續(xù)低迷,使其具有迫切的向新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)型的需求。這類企業(yè)生產(chǎn)線可以較快的技改切換適應(yīng)激增的新能源汽車訂單,在競爭中實(shí)力。如江特電機(jī)、大洋電機(jī)、方正電機(jī)、信質(zhì)電機(jī)、正海磁材、尼得科(中紡銳力)、東方電機(jī)等,紛紛轉(zhuǎn)型進(jìn)入新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)陣營。

由于電力電子及材料儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)步,汽車終端消費(fèi)市場逐漸被電氣化的新能源產(chǎn)品替代,汽車整車廠及零部件供應(yīng)商為了適應(yīng)這種產(chǎn)品形態(tài)的滲透乃至顛覆,都有自我革新、推出電動(dòng)化新世代產(chǎn)品的需求。其中的*包括華域電動(dòng)、南車時(shí)代電動(dòng)、萬向錢潮、比亞迪、上汽集團(tuán)、奇瑞汽車等。

事實(shí)上,由于新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)和控制器需要匹配,且兩類產(chǎn)業(yè)電機(jī)制造偏重資產(chǎn),控制器屬于輕資產(chǎn),具有一定互補(bǔ)性,因此,市場上越來越多的參與者希望將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行整體打包制造銷售。因此,電機(jī)、控制器的相互合作并購、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟就越來越頻繁,產(chǎn)業(yè)界限逐漸模糊,這種趨勢帶來的另一后果就是動(dòng)力系統(tǒng)集成化的趨勢。

由于新能源汽車行業(yè)享受了多項(xiàng)政策優(yōu)惠,為了搶先登陸新能源汽車電機(jī)市場,近年來,資本市場密集出現(xiàn)涉及新能源汽車電機(jī)項(xiàng)目的并購重組案例,其中上海電驅(qū)動(dòng)、上海大郡、天津松正、大洋電機(jī)等都是新能源汽車電機(jī)行業(yè)的*。大洋電機(jī)已經(jīng)收購了上海電驅(qū)動(dòng),方正電機(jī)也將并購上海海能和德沃仕。國內(nèi)電機(jī)業(yè)*紛紛收購新能源汽車電機(jī)及上游材料企業(yè),意圖通過并購企業(yè)的方式來為自己增加競爭砝碼,足見這些企業(yè)對(duì)新能源汽車的重視。

由于新能源汽車電機(jī)的起步時(shí)間并不長,所以還需要從汽車應(yīng)用的角度入手,讓整車企業(yè)與電機(jī)廠商共同攜手來研究制造出滿足新能源汽車需求的電機(jī)。在中國乃至范圍內(nèi),汽車電機(jī)都是電機(jī)業(yè)中的小分支,但是汽車電機(jī)制造門檻非常高,尤其是我國的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與國外驅(qū)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相比還存在不小的差距與不足,得益于政策的扶持和電機(jī)*對(duì)市場的重視,目前中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)正在加快發(fā)展步伐。

三、國內(nèi)主要的新能源汽車電機(jī)企業(yè)

下圖:國內(nèi)外主要新能源汽車電機(jī)企業(yè)

來源:新浪汽車

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