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整车市场迎来新生长 新能源汽车电机行业正待同步升级

2021-10-15 行业新闻 11

泉源:中国汽车报

在10月5日终结的2021天津车展上,上汽通用五菱推出的五菱Nano EV迪士尼猖獗动物城限制款电动汽车颇为吸睛,该款车配装24kW永磁同步电机,最高时速可达100公里;而一周前即9月28日上市的零跑C11纯电动SUV,接纳了自研的永磁同步电机,双电机最大输出功率抵达400kW,最大扭矩720N·m,拥有4秒级的百公里加速性能……

图片要害词

作为新能源汽车的“动力心脏”,电机是与汽车加速率、最高车速、爬坡能力等主要指标及行车体验直接相关的焦点部件 。陪同海内新能源汽车市场的增势,电机需求也迎来爆发 。同时,在新能源汽车行业由政策驱动走向市场驱动的历程中,整车销售泛起出的一些新特点,也推动电机行业向宿世长 。

市场实力下的配套考量

目今,汽车电动化成为时势所趋,随之而来的是电机需求也大幅增添 。新车上险数据显示,今年1~8月,海内新能源汽车电机搭载量累计抵达165.28万台,已达去年整年总量的134% 。

10月1日,比亚迪汉EV 5G丹拿版&海豚新车亮相2021南昌车展 。动力方面,比亚迪海豚配装最大功率70kW、峰值扭矩180N·m的永磁同步电机;高性能版配装最大功率130kW、峰值扭矩为290N·m的永磁同步电机 。另据相识,比亚迪汉EV旗舰车型接纳双电机四轮驱动,前电机为最大功率163kW的永磁同步电机,后电机为最大功率200kW的永磁同步电机,续驶里程达550公里,零到百公里加速只需3.9秒 。在乘联会最新宣布的统计数据中,今年8月,比亚迪汉EV销量达6451辆,配装最大功率135kW永磁同步电机的比亚迪秦PLUS EV销量达6909辆,皆进入当月新能源汽车销量前十之列 。

同样一再泛起在月度新能源汽车销量榜单前线的特斯拉,在新款ModelS、Model X的双电机版上使用了“前置永磁同步电机+后置交流异步电机”的设置 。别的,蔚来ES8也接纳这样的手艺蹊径配装电机 。

“现在,在永磁同步电机和交流异步电机两大新能源汽车电机类型中,除特斯拉及蔚来的部分车型配装交流异步电机外,北汽新能源、比亚迪、小鹏、哪吒、威马等大大都自主品牌汽车都接纳永磁同步电机 。”西安交通大学机电一体化手艺协同立异研究中央研究员张绪明告诉《中国汽车报》记者,两种电机相比,一是永磁同步电机体积小且重量轻、节约空间、更为节电,而交流异步电机体积大、份量重、占用空间较多,以是导致使用交流异步电机的车型相对较大,耗电量相对较高;二是永磁同步电机的效率体现优异,高功率密度使得其事情效率高达97%,弱点是时间长了永磁体有可能退磁,交流异步电机虽然能量转化率低,但不保存退磁问题,还可将峰值功率、额定功率及峰值功率事情时间延伸,电机转速相对较高,适合高速巡航等状态的驾驶;三是永磁同步电机依赖稀土质料制成的永磁体,加工工艺重大,机械强度差,且本钱较高,但控制系统简朴,交流异步电机无需稀土质料及永磁体,结构相对简朴,本钱较低,但控制系统重大 。

“许多新能源车企都是驻足自身现真相形,决议对两类电机的选择 。”深圳先进手艺研究院新能源立异手艺中央研究员胡丰林向记者体现,决议因素包括,一是性价比,也就是寻找性能与本钱的最佳平衡点 。二是从供应链现实出发,如特斯拉在华建厂前,Model S、Model X基本都接纳交流异步电机,宝马i3等许多欧洲品牌电动汽车也是云云,而中国和日本的电动汽车大多使用永磁同步电机 。其中的缘故原由之一,是稀土永磁体的供应问题 。我国是稀土资源大国,而日本是稀土加工的工业大国,永磁质料钕铁硼天下销量前三的公司,住友特殊金属、新越化学和TDK都是日本企业 。三是凭证车辆使用场景选择,如特斯拉Model S等车型往往比常态化都会通勤家用车更需顺应瞬间加速等状态,交流异步电机有自然优势 。

山东省新能源汽车工业研究会照料成世军以为,双电机模式既可在一样平常行驶状态下使用永磁同步电机,从而获得较长的续驶里程,也能在高速行驶时使用双电机,由转速更快的交流异步电机输出更高的速率,还镌汰了整车本钱,可谓是一举多得 。

自主企业占有市场优势

我国是全球新能源汽车产销大国,随着整车的鼎力大举推广,电机工业也逐渐生长壮大 。一项针对新能源乘用车的统计显示,今年8月,电机配套前十的企业划分为:弗迪动力、朴直电机、上海电驱动(含大洋电机)、团结电子、日本电产、蔚来驱动科技、汇川手艺、巨一动力、双林股份和精进电动,自主供应商占有绝对优势 。其中,弗迪动力的配装量达54392台,同比增添344%,市场占比21.5%;朴直电机的配装量达29614台,同比增添500%,市场占比11.7%;上海电驱动(含大洋电机)的配装量达20102台,同比增添97.2%,市场占比7.9%;蔚来驱动科技的配装量达12952台,同比增添64.8%,市场占比5.1% 。

“与外洋一些偕行相比,海内电机企业大多起步较晚,但前进很快,弗迪动力等企业已自主掌控较为完整的新能源汽车电机工业链 。”广东工业大学新能源质料研究中央研究员陈新彤在接受记者采访时先容称,海内电机企业基本可以分为两大类,一是自力的电机企业,如朴直电机、上海电驱动等;另一类是车企旗下的子公司,如弗迪动力之于比亚迪、蔚来驱动科技之于蔚来汽车等 。这意味着海内新能源汽车电机供应渠道基本也是两大类,包括自给渠道和外供渠道 。

“比亚迪全系新能源汽车都配装弗迪动力的电机,整车动力性能体现优异 。“北京某比亚迪4S店销售司理王先生告诉记者 。据悉,弗迪动力专注自研电机,还在混淆动力电机上取得了一系列新希望,2018年曾宣布e平台三合一动力总成,其中包括“驱动三合一+高压三合一”;今年又推出了超等混动(DM-i)系统,搭载此系统的比亚迪秦PLUS DM-i从3月上市起,一直占有海内插电混动汽车月度销量榜首 。

蔚来驱动科技是蔚来汽车旗下的焦点零部件制造商,产品包括高度集成的三合一EDS电驱动系统,基本笼罩100~300kW的新能源汽车电机,电机转速每分钟最高达16000转,传动效率最大凌驾97% 。

凭证阻止今年上半年的果真信息,为上汽通用五菱配套电机的供应商主要有朴直电机、宁波双林、株洲齿轮、汇川手艺等;为上汽乘用车配套电机的供应商主要有华域汽车、精进电动等;为广汽新能源配套电机的供应商主要有日本电产、广州尼德科等;为长安汽车配套电机的供应商主要有上海电驱动、中车时代等;为小鹏汽车配套电机的供应商主要有精进电动、朴直电机、上海电驱动、合普动力等 。

朴直电机是行业位居前线的上市公司,依附配套“国民车”五菱宏光MINI EV而迎来新的市场时机;同时,它还为蔚来驱动科技提供新能源汽车电机焦点部件 。朴直电机今年上半年财报显示,其营收87.9亿元,同比增添108.89%,实现扭亏为盈,净利润达696.3万元 。

事实上,业内也泛起了多渠道供货的情形,好比,向外拓展营业国界的弗迪动力,不但为母公司比亚迪供货,还向其他新能源汽车企业供货 。长城汽车既使用子公司蜂巢动力的电机,同时也采购上海电驱动和团结电子的产品 。

“应该说,电机供应的两种渠道各有利弊 。”江苏新能源汽车行业生长研究院研究员厉建平以为,自给渠道可以更好地包管供应链清静,在要害手艺上坚持更强的自主性,对供应链有议价权,较量适合生长较为成熟,具备资金和手艺实力的整车企业 。而外供渠道可以目的明确、数目准确地实现快速供货,适用于缺乏自研能力的企业 。

焦点零部件供应仍是瓶颈

虽然自主企业在新能源汽车电机供应上占有较大市场份额,但与外洋偕行相比,仍有需要填补的手艺差别和短板 。“现在的新能源汽车电机,不但要求高性能、轻量化,并且多品种、小批量生产是常态,但现在海内用于电机生产的自动化装备还不敷先进,无法顺应这种现实需求,许多时间照旧人工生产,这与外洋能顺应产品多样化的自动化生产装备相比,在效率、本钱上保存差别,我们也在起劲起劲逐步刷新,准备引进外洋先进的生产装备 。”浙江辰兴汽车电子有限公司总工程师向双林向记者体现,近年来电机手艺、生产工艺生长较快,供应商面临诸多挑战,倒逼企业不得不加速手艺前进及引进的程序 。

“总体而言,海内电机企业由于起步较晚,设计及手艺、工艺等方面的先进水平及积累均有缺乏 。”胡丰林先容称,一是在电机焦点指标如转矩密度、功率密度、寿命等方面的体现与国际先进水平仍有差别;二是在要害质料及电机零部件上,钕铁硼永磁体、硅钢片、高速轴承、电磁线、高性能绝缘质料等焦点零部件仍大宗依赖入口,因此海内企业在生产本钱上险些没有优势;三是一些海内供应商规模偏小,研发能力偏弱,设计、生产工艺的智能化、自动化、标准化水平不敷,导致电机产品可靠性、一致性方面体现欠缺;四是手艺积累上有差别,外洋企业申请的新能源汽车电机专利90%为高含金量的发明专利,而海内企业在这方面的占比只有40%左右,差别显着 。“例如,较为先进的扁线电机无法人工生产,需要依赖自动化生产装备,企业若是不做出改变,就难以实现产品升级,无法顺应市场 。”他称,

“现在,新能源汽车电机趋向结构紧凑、尺寸小、重量轻、可靠性高、效率高、本钱低、调速规模宽、情形顺应性好等要求,但由于我国电机及相关的电控系统在手艺、制造装备等方面与外洋仍有一定差别,导致我们的产品在一些焦点手艺指标及产品可靠性上尚有短板 。”成世军体现,如在电机峰值转速上,特斯拉自制电性能抵达每分钟19000转,而海内企业的电机每分钟多在5000~12000转,最高的为16000转;在电机的冷却方法上,现在海内电机企业主要接纳水冷为主,外洋先进的电机企业像博格华纳旗下的雷米电机已生长到油冷方法 。同时,海内基本不具备生产新能源汽车电机的先进自动化装备,企业主要依赖入口,且价钱腾贵 。在他看来,现阶段,无论从外洋入口此类装备照旧继续接纳人工生产,海内电机生产本钱短期内都难以降下来 。

“新能源汽车驱动电机差别于工业电机,关于负载要求、手艺性能以及事情情形等方面,都有着越发严酷的要求 。”陈新彤告诉记者,如需具备充分的过载(冗余)能力,一是新能源汽车电神秘有4~5倍的冗余能力,以知足瞬间加速或爬坡的要求;二是电机最高转速要求抵达在公路巡航时基本速率的4~5倍;三是要求有高度功率密度和洽的效率性能,以降低车重,延伸续驶里程;四是要求事情可控性高、稳固事情精度高、动态性能好;五是要求体积小,顺应极限崎岖温、卑劣天气以及频仍振动等多种重大情形 。

海内企业要顺应新能源汽车快速生长的需求,尽快补齐短板,缩小差别,已成为当务之急 。“除电机企业自身要一直增强手艺研发能力,抢占手艺制高点外,行业上也应该组织下游企业建设相助机制,买通新能源整车、电机和稀土永磁质料等全工业链保存的‘梗阻’,流通相助渠道,实现全工业链互利共赢 。”厉建平提出,行业还需逐步挣脱对“稀土永磁盈利”的依赖,前瞻性结构电机新手艺、新质料、新工艺、新设计,以应对已经泛起的稀土资源供应制约,使用先进的少稀土甚至无稀土电机手艺助力新能源汽车工业生长 。

市场召唤立异手艺

目今,新能源汽车生长正在以亘古未有的速率前行,也在倒逼电机手艺前进 。“高端乘用车对集成型电驱动系统有更高的要求 。”精进电动首创人、董事长、首席执行官余平指出,针对高端乘用车对速率、加速性、通过性、越野能力等更高的要求,精进电动开发了全系列的电驱动总成产品,设计了2000N·m的前置前驱三合一驱动系统,以及3000N·m的前置前驱、后置后驱三合一产品,推出了250kW的集成碳化硅控制器的三合一产品 。同时,精进电动研发的4000N·m/200kW三合一纯电驱动总成,电机使用了先进的8层导体绕组,电机最高效率抵达97.5%,冷却要领为较为先进的油水复合冷却 。而在商用车的电驱动系统中,精进电动为电动轻卡研发了先进的高速单减电机,使重量下降了42%,在轻卡领域的市场份额从20%提升到近50% 。

集成化、小型化、高效率是电机的生长偏向 。“新能源汽车电机的集成一体化设计,正在成为一种新的手艺蹊径和生长趋势 。”胡丰林体现,与电机等部件各自自力事情的方法相比,集成化具有节约本钱以及小型化、轻量化等优势 。据悉,威马EX5接纳博格华纳的电机与减速器二合一电驱动模块,宝马i8配装吉凯恩的电机、电控、减速器三合一电驱动模块 。在海内,华为自研的DriveOne三合一电驱动系统已经配套赛力斯等车型 。

事实上,海内企业关于电机及电驱下手艺的研发也泛起升温态势 。“长安新能源完成了三代电驱产品的开发 。”长安新能源汽车科技有限公司总司理助理兼动力开发部副总司理邓承浩体现,第一代产品是分体式;第二代产品是在2018年推出三合一电驱总成,至今已搭载近20万套;现在正在研发并即将量产是第三代产品,是新一代多合一超集电驱,会搭载到即将推出的新款C385纯电动轿车上 。超集电驱系统的目的,是追求更高的产品效率,解决电动汽车在冬季使用时爆发的电池电量衰减等问题 。长安新一代超集电驱包括两个总成 。其中,800V电驱使用了扁线绕组、超低黏度润滑油、油冷、自主高效控制软件等一系列新手艺,平均效率抵达90%,总成最高效率达95%,全生命周期的碳排放再降低2吨;新一代超集电驱相比之前的三合一体积减小了5%,重量降低10%,功率密度提升37%,噪声NVH降低15%,本钱下降17% 。

日前宣布的《中国新能源汽车驱动电机行业生长白皮书(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,同比增添10.5% 。展望2025年,在新能源汽车市场的发动下,中国新能源汽车驱动电机的出货量有望凌驾1000万台 。

为此,海内多家电机企业正起劲扩产 。其中,朴直电机在浙江丽水准备投资5亿元,建设年产100万台新能源汽车驱动电机项目;大洋电机新能源汽车动力总成系统产能已经由5年前的年产能30万套增添到现在的年产能50万套;宁波双林起劲扩充电机产能,预计2023年也将抵达年产能50万套 。

“我国新能源汽车快速生长的态势,不但带来电机的更大需求,并且召唤更新的手艺 。电机的未来生长趋势已较量清朗,即在动力更强、更稳、可控性更好的同时,做到越发节能、降耗、低碳,着实这也是新能源汽车生长的初志 。”厉建平强调 。


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