電力驅(qū)動是汽車能源和驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)變革,引領(lǐng)全球汽車產(chǎn)業(yè)向新能源汽車方向轉(zhuǎn)型升級,也成為核心競爭能力的標(biāo)志之一。
經(jīng)過10多年的發(fā)展,我國新能源汽車的技術(shù)進(jìn)步顯著增強(qiáng),從過去的跟跑到現(xiàn)在的已經(jīng)領(lǐng)跑,從電池、電機(jī)、電控幾個(gè)方面都實(shí)現(xiàn)了自主核心技術(shù)的自主可控。
目前驅(qū)動電機(jī)主要分為直流電機(jī)、交流電機(jī)及輪轂電機(jī)等;其中,直流和交流電機(jī)又可進(jìn)一步劃分。目前行業(yè)對交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)及開關(guān)磁阻電機(jī)關(guān)注度較高。
主要電機(jī)性能及參數(shù)比較
比較項(xiàng) | 直流電機(jī) | 交流異步電機(jī) | 水磁同步電桃 | 開關(guān)磁阻電機(jī) |
功率密度 | 低 | 中 | 高 | 較高 |
功率因數(shù)(%) | / | 82-85 | 90-93 | 60-65 |
峰值效率(%) | 85-89 | 90-95 | 95-97 | 80-90 |
負(fù)荷效率(%) | 80-87 | 90-92 | 85-97 | 78-86 |
過載能力(%e) | 200 | 300-500 | 300 | 300-500 |
轉(zhuǎn)速范圍(轉(zhuǎn)/分) | 4000-6000 | 12000-15000 | 4000-15000 | >15000 |
恒功率區(qū) | / | 1:5 | 1:2.25 | 1:3 |
過載系數(shù) | 2 | 3-5 | 3 | 3-5 |
可靠性 | 中 | 較高 | 高 | 較高 |
結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性 | 低 | 高 | 較高 | 高 |
體積 | 大 | 中 | 小 | 小 |
重量 | 重 | 中 | 輕 | 輕 |
調(diào)速控制性能 | 很好 | 中 | 好 | 好 |
電機(jī)成本 | 低 | 中 | 高 | 中 |
控制器成本 | 低 | 高 | 高 | 中 |
從行業(yè)配套來看,新能源乘用車主要使用的是交流感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)。隨著新能源汽車市場的迅猛發(fā)展,驅(qū)動電機(jī)市場空間潛力巨大,吸引了眾多企業(yè)和資本的進(jìn)入。
國內(nèi)外驅(qū)動電機(jī)企業(yè)的永磁同步電機(jī)參數(shù)比較
企業(yè) | 峰值功率(kW) | 值扭矩(N·m) | 峰值轉(zhuǎn)速(rpm) | 卻方式 |
巨一自動化 | 20 | 120 | 5000 | 自然冷卻 |
45 | 170 | 6000 | 自然冷卻 | |
50 | 215 | 7200 | 水冷 | |
精進(jìn)電機(jī) | 90 | 175 | 14000 | 水+乙二醇 |
103 | 230 | 12000 | 水+乙二醇 | |
140 | 270 | 12000 | 水+乙二醇 | |
40 | 260 | 7600 | 水冷 | |
上海電驅(qū)動 | 50 | 200 | 7200 | 水冷 |
90 | 280 | 10000 | 水冷 | |
72 | 100 | 5600 | 水冷 | |
大洋電機(jī) | 45 | 128 | 9000 | 水冷 |
30 | 160 | 6500 | 水冷 | |
60 | 200 | 8000 | 水冷 | |
西門子 | 30~170 | 100~265 | 12000 | 水冷 |
日產(chǎn) | 80 | 280 | 9800 | 水冷 |
美國Remy | 82 | 325 | 10600 | 油冷 |
美國UQM | 75 | 240 | 8000 | 水冷 |
大眾Kassel | 85 | 270 | 12000 | 水冷 |
整體來看,我國驅(qū)動電機(jī)取得較大進(jìn)展,已經(jīng)自主開發(fā)出滿足各類新能源汽車需求的產(chǎn)品,部分主要性能指標(biāo)已達(dá)到相同功率等級的國際先進(jìn)水平。但是在峰值轉(zhuǎn)速、功率密度及效率方面與國外仍存在一定的差距。
在技術(shù)指標(biāo)方面,國內(nèi)電機(jī)與國外電機(jī)相比尚存在以下幾方面的差距
序號 | 在技術(shù)指標(biāo)方面 | 國內(nèi)電機(jī)與國外電機(jī)的差距 |
1 | 峰值轉(zhuǎn)速 | 峰值轉(zhuǎn)速是驅(qū)動電機(jī)的重要指標(biāo),也是目前國內(nèi)驅(qū)動電機(jī)較之國外電機(jī)差距最為明顯的指標(biāo)。國內(nèi)絕大部分永磁同步電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)速在10000rpm以下,而國外基本在10000rpm以上。 |
2 | 功率密度 | 雖然國內(nèi)電機(jī)在功率方面基本能夠達(dá)到國際水平,但是在同功率條件下存在重量劣勢,因此功率密度較之國際水平存在較大差距。目前,國內(nèi)的永磁同步電機(jī)功率密度多處于1~2kw/kg區(qū)間內(nèi),與2020年3.5kw/kg的目標(biāo)值存在較大差距。 |
3 | 效率 | 在電機(jī)效率方面,國內(nèi)電機(jī)的最高效率均達(dá)到94%~96%,已達(dá)到西門子、Remy等企業(yè)的水平。但是在高效區(qū)面積方面,如系統(tǒng)效率大于80%的區(qū)域占比方面尚存在一定差距。我國電機(jī)的高效區(qū)面積占比集中在70%~75%,而國外電機(jī)基本達(dá)到80%。 |
4 | 冷卻方式 | 電機(jī)的冷卻方式已經(jīng)從自然冷卻逐步發(fā)展為水冷,目前國內(nèi)電機(jī)企業(yè)采用水冷為主,國外先進(jìn)的電機(jī)企業(yè)已經(jīng)發(fā)展到油冷電機(jī)。國內(nèi)部分電機(jī)企業(yè)也研發(fā)出油冷電機(jī),如精進(jìn)等,使電機(jī)的冷卻效率得到進(jìn)一步提升。 |
輪轂電機(jī)在性能上面臨的主要問題是簧下質(zhì)量的提升對舒適性和操控性的影響;與輪轂集成后的散熱問題和制動能量回收問題,以及隨之而來的防震、防水和防塵等。
輪轂電機(jī)性能提升對策
項(xiàng)目 | 對策 |
穩(wěn)定性和舒適性 | 1、優(yōu)化減掘系統(tǒng),匹配新的質(zhì)量分配,提高車輛的舒適性;2、建立垂向振動模型,將瑟掛系統(tǒng)的剛度和阻尼的參數(shù)匹配與懸架,車輪進(jìn)行配合.可以降低簧下質(zhì)量增加對舒適性和附著穩(wěn)定性的影響 |
散熱問題 | 1、采用液冷,利用高導(dǎo)熱系數(shù)環(huán)氧樹脂對定子、機(jī)殼和液冷鋁環(huán)進(jìn)行澆注;2電機(jī)與減速器集成一體,轉(zhuǎn)子上開槽,利用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動電機(jī)內(nèi)空氣的循環(huán)流動:3、采用水冷散熱,水路為軸間螺旋型,設(shè)計(jì)在機(jī)殼內(nèi),散熱效果提升顯著;4、為電機(jī)加裝散熱翅片,設(shè)計(jì)冷卻風(fēng)道或者水道,提升高負(fù)荷工況下的散熱效果 |
制動回收 | 將車速,輪轂電機(jī)的制動力矩,動力電池SOC和電機(jī)轉(zhuǎn)速作為輸人,通過控制策略分析,對電動汽車前后軸制動力進(jìn)行合理分配 |
環(huán)境適成性 | 1、通過加強(qiáng)輪毅電機(jī)與整車性能匹配,消除震動對電機(jī)氣隙的影響,減少電機(jī)的振動,提升車輛平順性:2、對輪轂電機(jī)的殼體優(yōu)化,提升電機(jī)的防護(hù)等級,游免水、塵對電機(jī)的影響 |
隨著輪轂電機(jī)技術(shù)的逐步成熟和成本的下探,其在純電動乘用車市場的配套量會有一定的增長;而開關(guān)磁阻電機(jī)受限于體積和噪聲問題,短時(shí)間內(nèi)應(yīng)用到乘用車的可能性較小。在未來幾年的純電動乘用車市場上,永磁同步電機(jī)仍將占據(jù)主流,交流異步電機(jī)的配套將逐年萎縮。
近年來,我國相繼發(fā)布了約60多項(xiàng)支持政策和舉措,新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了積極成效,基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)零件、電機(jī)、電控、電池以及整車等各方面都取得了實(shí)質(zhì)性突破。
相關(guān)報(bào)告《2021-2027年中國驅(qū)動電機(jī)行業(yè)市場競爭態(tài)勢及未來趨勢預(yù)測報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示:十三五期間,我國汽車產(chǎn)業(yè)全面進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段。2020年在一系列促進(jìn)汽車消費(fèi)政策的推動下,我國新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到136.6萬輛、136.7萬輛,創(chuàng)歷史新高。
2011-2020年中國新能源汽車產(chǎn)銷量
資料來源:中汽協(xié)、智研咨詢整理
截至目前,2021年中國新能源乘用車車型累計(jì)列入275個(gè)。從總體看,主要以純電動乘用車型列入為主,純電動乘用車?yán)塾?jì)量219個(gè),占79.60%;插電式混合動力乘用車?yán)塾?jì)56個(gè),占20.40%。
2021年中國新能源乘用車?yán)塾?jì)列入車型數(shù)量及占比(單位:個(gè)、%)
資料來源:節(jié)能與新能源汽車年鑒、智研咨詢整理
本批次列入新能源乘用車型76個(gè),較之上月增幅153.3%。其中純電動乘用車46個(gè),插電式混合動力乘用車30個(gè)。
2021年中國各批次批新能源乘用車車型列入數(shù)量(單位:個(gè))
資料來源:節(jié)能與新能源汽車年鑒、智研咨詢整理
隨著我國汽車的電動化進(jìn)程不斷加快,而全面電動化首先是驅(qū)動系統(tǒng)的電動化,驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)作為各類新能源汽車的核心零部件,是整車實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。
2020年,中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)裝機(jī)量為146.3萬臺,同比增長10.5%;預(yù)計(jì)2021年中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)的裝機(jī)量將達(dá)到298.3萬臺,同比增長103.90%;預(yù)計(jì)到2025年中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)的出貨量將超過1000萬臺。
2016-2025年中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)裝機(jī)量及增長走勢
(注:EVTank,不包括HEV用電機(jī))
資料來源:EVTank、中國電池研究院、智研咨詢整理
從市場規(guī)模來看,2020年由于中國市場驅(qū)動電機(jī)的價(jià)格下,導(dǎo)致中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)的市場規(guī)模較2019年下降4.9%,市場規(guī)模為74.64億元;2021年,新能源汽車驅(qū)動電機(jī)市場在下游需求帶動和上游原材料價(jià)格上漲的影響下,整個(gè)驅(qū)動電機(jī)市場價(jià)格基本保持平穩(wěn);預(yù)計(jì)到2025年中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)的市場規(guī)模將達(dá)到379.03億元。
2019-2025年中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)的市場規(guī)模
資料來源:EVTank、中國電池研究院、智研咨詢整理
2020年,在中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)市場市場份額來看,比亞迪電機(jī)的市場份額為13.2%,排名第一;特斯拉電機(jī)的市場份額為9.9%,排名第二;方正電機(jī)的市場份額為6.7%,排名前三;蔚然動力、寧波雙休、大眾汽車、日本電產(chǎn)、博格華納、進(jìn)精電動、上海電驅(qū)動市場份額擠進(jìn)全國前十,市場份額分別為6.0%、5.9%、5.2%、5.1%、4.0%、3.4%、3.0%。
2020年中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)企業(yè)市場份額
(注:EVTank,不包括HEV用電機(jī),部分電機(jī)企業(yè)出口產(chǎn)品未統(tǒng)計(jì)在內(nèi))
資料來源:EVTank、中國電池研究院、智研咨詢整理
2024-2030年中國低速電動車驅(qū)動電機(jī)行業(yè)市場研究分析及未來趨勢研判報(bào)告
《2024-2030年中國低速電動車驅(qū)動電機(jī)行業(yè)市場研究分析及未來趨勢研判報(bào)告》共五章,包含中國低速電動車電機(jī)驅(qū)動器概述,中國電動車驅(qū)動電機(jī)及電機(jī)控制器(電機(jī)驅(qū)動器)生產(chǎn)商,中國低速電動車驅(qū)動電機(jī)及其驅(qū)動器投資機(jī)會及風(fēng)險(xiǎn)分析等內(nèi)容。
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