新能源车电机产业链的崛起与中国机会
2021-08-31 15:15:18 来源:汽车电子应用网
作为新能源汽车的“动力心脏”,电机是影响加速度、最高速、爬坡等重要指标性能的重要一环。汽车电动化趋势加速,电机产业链迎来了变革性的机会。

电池、电机、电控被称为新能源汽车的关键三电技术,作为新能源汽车的“动力心脏”,电机是影响加速度、最高速、爬坡等重要指标性能的重要一环。

电机就是将电能转变为机械能的一种机器,从工作原理上理解,它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。

电动汽车驱动电机不同于工业电机,对于负载要求、技术性能以及工作环境等方面,都有着更加严格的要求。比如,电动汽车驱动电机需要有4-5倍的过载以满足短时加速或爬坡的要求;最高转速要求达到在公路上巡航时基本速度的4-5倍;要求有高度功率密度和好的效率图,以降低车重延长续航里程;要求工作可控性高、稳态精度高、动态性能好;还要求体积小,适应高温、坏天气以及频繁振动等恶劣环境。

汽车电动化趋势加速,电机产业链如同汽车动力电池一般,迎来了变革性的机会。

市场上的主流电机

目前市场上的新能源汽车所使用的电机主要是两种,永磁同步电机和交流异步电机。

永磁同步电机和交流异步电机的主要区别是产生磁场的方式不同。永磁同步电机的工作原理是通电后,电机中的线圈产生磁场,然后因为内部的磁铁同性相斥,所以线圈便开始转动,电流越大,线圈的转动速度也就越快。

使用永磁同步电机的优点在于体积小且重量较轻,节省占用空间的同时使用效率表现优异,高功率密度使得永磁同步电机的工作效率高达97%。但是其结构相对复杂,永磁模块的成本较高,不过制作永磁的原材料稀土,在国内的储量较为丰富,在一定程度上也降低了国产永磁同步电机的制造成本。

所以,大多国产新能源汽车选择采用永磁同步电机,包括北汽新能源、比亚迪、小鹏汽车、哪吒汽车、威马汽车等。

交流异步电机与永磁同步电机不同,其采用线圈+铁芯的设计,通电后磁场出现,并且随着电流的变化,磁场方向和大小也跟着改变。

自从科学家尼古拉·特斯拉发明了交流电以后,结构相对简单、运行可靠耐用的交流电机随之兴起。后来的变频技术不断完善普及,变频+交流电机的系统开始大显身手,得以在汽车上应用。特斯拉就是使用交流异步电机的典型代表,此外,大部分新能源客车、蔚来ES8等也在使用交流异步电机。

相对来说,交流异步电机结构较为简单,成本也较为低廉,不过体积大会占用一定的汽车空间,此外,较高的能量消耗也是其存在的一个缺点,在特定车速下效率很好,偏离最佳车速后效率会“打折扣”。

因此,使用交流异步电机需要配备一个强大的电控系统,众所周知,特斯拉的电控技术是行业领先的。

中国供应链的机会

中国新能源车的崛起正驱动电机装机量加速增长。近年来,中国电机企业不断努力往高端市场发展,迎来了收获期。随着国内电机企业在扁线电机产品和工艺上的突破,国产电机供应链将充分受益。拥有扁线产能的企业主要有精达股份、长城科技、冠城大通、金杯电工、方正电机等。

Marklines 数据显示,国内驱动电机企业如大洋电机、方正电机、汇川技术、长鹰信质、精进电动等2015年以来已配套70余款车型,多为吉利、上汽等传统车企,以及小鹏、威马等新能源车企。

《中国新能源汽车驱动电机行业发展白皮书(2021 年)》显示,2020 年,中国新能源汽车驱动电机装机量为146.3万台,同比增长10.5%。展望2025年,在新能源汽车市场的带动下,中国新能源汽车驱动电机的出货量有望超过1000万台。

2020年,比亚迪、 特斯拉和方正电机的市场份额排名前三,分别为 13.2%9.9% 6.7%。前十企业中,整车企业驱动电机市场份额合计34.3%,第三方独立电机公司驱动电机市场份额 28.1%

为应对不断增长的市场需求,多家电机企业积极扩产。

其中,方正电机拟在浙江省丽水市开发区投资建设年产100万台新能源汽车驱动电机项目,总投资为5亿元人民币;大洋电机新能源汽车动力总成系统产能由2016年的30万套增长到 2020年的50万套;双林股份持续开发新客户,并积极扩充产能,预计2023年达到年产能50万套。

更重要的是,市场主流采用的永磁电机,所需要的钕铁硼上游稀土材料,85%以上的产能都在中国,毫不夸张地说,要生产永磁电机就要从中国买原材料。

这也立刻给了中国厂商机会,抢占了扁线和永磁两个高点后,中国供应链鱼贯而入,迅速实现了电机的本地化,中国本土的电机产业终于能对国外对手进行反超。

组建上下游合作机制的必要性不必多说,其有利于打通新能源整车、电机和稀土永磁材料等产业间发展梗阻,实现全产业链互利共赢。需要注意的是,中国供应链还需警惕对“稀土永磁红利”的依赖,前瞻性布局电机设计技术、材料技术、先进制造加工技术等,以应对未来西方发达国家可能利用先进的少稀土/无稀土永磁电机技术路线来建立针对稀土永磁电机的技术壁垒。

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