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2017年中国驱动电机系统行业发展概况分析【图】

2017年04月19日 14:4410000人浏览字号:T|T

    驱动电机系统是新能源汽车的“心脏”:新能源汽车的整个驱动系统包括驱动电机系统与其机械传动机构两个部分,而驱动电机系统、电池系统以及电控系统一起并称为新能源汽车的三大核心,其中驱动电机系统和电池系统组成电动汽车的动力总成,驱动电机系统作为整车的动力输出单元其决定了电动车的动力性能,故被称为电动汽车的“心脏”,其重要性凸显无疑。

新能源汽车动力总成系统

数据来源:公开资料整理

驱动电机系统是新能源汽车的核心

数据来源:公开资料整理

    高性能 驱动 电机 系统 是突破新能源汽车技术的关键:驱动电机系统主要由电动机、功率转换器、控制器以及各种检测传感器等部分构成,简单来讲,驱动电机系统主要由驱动电机和电机控制器两部分构成,二者成本之比约为 1:1。对其技术要求包括:①高转矩:低速运行时应具有大转矩,以满足快速启动、加速、爬坡等要求;在高速运行时应具有高转速、调速范围宽的特性,以满足汽车在平坦路面高速行驶、超车等要求;②高效率:在整个转矩/转速运行范围内,电动汽车频繁启停,工作区域宽,因此要求驱动系统有尽可能宽的高效工作区,以谋求电池一次充电后的续驶里程尽可能长;③响应快: 转矩控制灵活且响应快,可适应路面变化及频繁启动和刹车;④电机及控制器结构坚固,抗颠簸振动,体积小,重量轻,有一定过载能力,再生制动时能量回馈效率高,性能稳定,在不同工况下能稳定可靠地工作。

驱动电机系统占新能源汽车成本较高

数据来源:公开资料整理

    1、电机:永磁同步电机是目前市场主流

    我国2017 年第一批新能源汽车推荐目录, 永磁同步电机占据优势 :2017 年 1 月 23 日,工信部发布《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(第 1 批),包括物流车 36 款、乘用车 73 款、客车 76款,共计 185 款车型,其中共有 150 款车型搭载了永磁同步电机,占比 81%;搭载交流异步电机的车型有 33 款车型,占比 18%,永磁同步电机占据绝对市场优势。

2017 年第一批新能源汽车推荐车型目录中永磁同步电机占据优势

数据来源:公开资料整理

    轮毂电机有望成为未来发展 趋势: :新能源汽车动力系统的发展可以分为三个阶段,第一代是中央电机集中驱动技术,第二代是轮边电机技术,第三代是轮毂电机技术。与前两代技术相比,轮毂电机技术具有更加高效、节能、轻量化、小型化等诸多优点,能有效解决新能源汽车成本、能耗等问题,可以认为轮毂电机是纯电动汽车的终极解决方案,其使得汽车由中央式驱动改为分布式驱动,省掉变速器、传动轴、差速器等传动部件,将动力、传动和制动装置整合到轮毂内,实现了新能源汽车发动机、变速机的一体化,从机械驱动转为电驱动。

轮毂电机结构

数据来源:公开资料整理

轮毂电机技术能够有效节省空间

数据来源:公开资料整理

    2、电机控制器:电动车动力系统的控制中心

    新能源汽车电机控制器是动力系统的控制中心:电机控制器作为控制电动汽车驱动电机的设备,负责接收整车控制器和制动踏板、油门踏板、换挡机构等传送的控制信息,通过控制驱动电机的电压和电流对驱动电机转速、转矩、转向进行控制,并可同时对动力电池的输出进行相应控制。另外,也泛指对电动汽车的助力转向泵电机、打气泵电机、空调电机、BSG 电机、ISG 电机等辅助电机进行控制的装置。

新能源汽车电机及电机控制器示意图

数据来源:公开资料整理

    3、国产化与集成化是未来发展趋势

    电机控制器关键原件仍需进口:我国驱动电机已基本达到国产化,但控制器在功率密度、体积密度、芯片集成设计、热设计等方面与国外差距较大,以 IGBT 模块为例,作为新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件,成本占到新能源整车成本的 10%,占到充电桩成本的 20%,中国作为世界上最大的功率半导体市场,占世界市场份额 50%以上,但中高端 MOSFET 及 IGBT 功率半导体主流器件,基本被欧美与日本等国外厂商垄断,国产化提升空间较大。

IGBT 模块占电机控制器成本较高比例

数据来源:公开资料整理

国内 IGBT 市场仍以国外厂商垄断为主

数据来源:公开资料整理

    驱动电机系统集成包括机电集成与电力电子类集成两类:驱动电机系统的发展,越来越朝着低成本、轻量化、小型化、高效率、集成化方向发展。而驱动电机系统的集成化为小型轻量化、低成本与高效率的最快实现成为可能,通常驱动系统集成化包括机电集成与电力电子集成。①机电集成:主要包括电机与发动机总成,或电机与变速箱的集成,其特点是通过高效、高速电机与高效传动的集成,从而以提升驱动系统效率、功率密度,以降低成本;②电力电子集成:主要基于 IGBT 器件、电容、高效散热技术的高功率密度电力电子集成技术,以实现车载电力电子系统的功率密度倍增,降低成本。

    集成化是降低驱动电机成本的必经之路:驱动电机原材料成本占比较高,主要包括铁芯叠片、驱动轴体等钢材,钕铁硼等稀土永磁材料,镁铝合金以及铜材等基本金属;在永磁同步电机中,永磁体材料占整个永磁同步电机成本的 45%;在交流感应电机中,铁芯叠片的成本占其成本更是接近 60%,原材料价格的变化显著决定了驱动电机的制造成本。驱动电机厂商唯有不断降低单体电机的金属用量,并提高电机功率密度,实现包括电机与发动机总成,或电机与变速箱的集成,从而有效应对上游原材料价格的波动。

永磁同步电机成本构成情况

数据来源:公开资料整理

交流感应电机成本构成情况

数据来源:公开资料整理

    相关报告:智研咨询发布的《2017-2022年中国驱动电机市场专项调研及投资前景预测报告

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