中国新能源汽车产业未来的主要发展方向是发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车。在汽车100多年的发展历史中,人类从来也没有停止对新能源汽车的探索,为了实现节油和环保两大目标,汽车技术朝着车辆节能化、能源多样化、动力电气化和排放洁净化的方向发展,已经开发出代用燃料汽车、混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等多个品种。
2010-2016年,我国新能源汽车产销规模逐年增长,且增长速度较快。在新能源汽车产销持续高速增长的带动下,作为新能源汽车关键部件的驱动电机及其控制器市场需求也快速攀升。电机电控系统作为新能源汽车产业链的重要一环,其技术、制造水平直接影响整车的性能和成本。
目前,国内在电机、电控领域的自主化程度仍远落后于电池,处于发展初期,产品技术不断迭代,竞争格局尚不明晰,一方面未来究竟是整车厂自配占主导还是第三方供应占主导尚不清晰;另一方面,第三方供应商市场份额分散,CR10 不到 50%,市场格局存在较大变数。部分电机电控核心组件如IGBT芯片等仍不具备完全自主生产能力,具备系统完整知识产权的整车企业和零部件企业仍是少数。国内电机技术水平与国外相比差距主要体现在基础材料方面。在电机方面,国内的硅钢、钕铁硼、轴承技术落后于国际水平;在控制器方面,主要是晶圆技术同国外有差距。
新能源电动汽车主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成,其中的电机驱动系统是直接将电能转换为机械能的部分,决定了电动汽车的性能指标。因此,对于驱动电机的选择就尤为重要。
驱动电机分类
目前新能源汽车驱动电机主要分三类:永磁同步电机、异步电机、开关磁阻电机。
在电动汽车发展的早期,大部分电动汽车都采用直流电机作为驱动电机。但在电动汽车时代,已经将直流电机淘汰,因为短板明显,维修成本高。
电动汽车驱动电机要求有以下几个特点:
宽广的恒功率范围,满足汽车的变速性能
启动扭矩大,调速能力强
效率高,高效区广
瞬时功率大,过载能力强
功率密度大,体积小,重量轻
环境适应性高,适应恶劣环境
能量回馈效率高
新能源汽车常用驱动电机类型对比 | ||
电机类型 | 优点 | 缺点 |
永磁同步电机 | 1.效率高,且高效区宽 2.转矩密度高 3.电机尺寸小,重量轻 4.调速范围宽 | 1.电机结构复杂 2.饱和非线性,控制复杂 |
异步电机 | 1.控制技术成熟 2.电机成本低 | 1.高效区窄 2. 电机尺寸大,重量重 |
开关磁阻电机 | 1.电机结构简单可靠 2.系统成本低 | 1.电机噪音大 2.饱和非线性,控制复杂 3.转矩密度不高 |
为何永磁同步电机是厂商首选?
在汽车领域,永磁同步电机被广泛使用。所谓永磁,是指在制造电机转子时加入永磁体,使电机的性能得到进一步的提升。而所谓同步,则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此,通过控制电机的定子绕组输入电流频率,电动汽车的车速将最终被控制。与其他类型的电机相比较,永磁同步电机的最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度,说白了,就是相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为汽车提供最大的动力输出与加速度。这也是在对空间与自重要求极高的汽车行业,为什么永磁同步电机是广大汽车制造商首选的主要原因。但是,永磁同步电机也有自身的缺点。转子上的永磁材料在高温、震动和过流的条件下,会产生磁性衰退的现象,所以在相对复杂的工作条件下,电机容易发生损坏。而且永磁材料价格较高,因此整个电机及其控制系统成本较高。
异步电机
相比于永磁同步电机,异步电机的优点是成本低,工艺简单、运行可靠耐用、维修方便,而且能忍受大幅度的工作温度变化。反之,温度大幅变化会损坏永磁同步电动机。尽管在重量和体积方面,异步电动机并不占优势,但其转速范围广泛以及高达20000rpm左右的峰值转速,即使不匹配二级差速器也能够满足该车型高速巡航的转速需求,至于重量对续航里程的影响,高能量密度的18650电池能够“掩盖”电机重量的劣势。此外,异步电机稳定性优秀也是被特斯拉选用的重要原因。
开关磁阻电机
开关磁阻电机作为一种新型电机,相比其他类型的驱动电机而言,它的结构最为简单,定、转子均为普通硅钢片叠压而成的双凸极结构,转子上没有绕组,定子装有简单的集中绕组,具有结构简单坚固、可靠性高、质量轻、成本低、效率高、温升低、易于维修等诸多优点。而且它具有直流调速系统可控性好的优良特性,同时适用于恶劣环境,非常适合作为电动汽车的驱动电机使用,曾被专家预测为领域的一匹黑马。
虽然开关磁阻电机的结构简单,但控制系统的设计相对复杂。在实际运转过程中,电机本身发出的噪音以及振动是电动车无法“容忍”的,尤其是负载运行的情况下,这两点尤为明显。综上所述,这类电机或许在未来能够通过技术优化克服致命硬伤的前提下,广泛应用于电动车领域。
新能源汽车电机及驱动系统现阶段主要有三类市场参与者:传统电机生产企业、汽车零部件供应商、整车企业内部配套。国内目前仍以车企为主,大部分车企选择自行生产整车所需要的驱动电机。2016年,大约有56.24%的新能源汽车驱动电机由整车厂生产,43.76%的驱动电机由第三方电机企业生产。截至目前,国内有销量的新能源汽车驱动电机生产企业,大约190家左右,其中比亚迪以25.12%的市场份额排名第一。在独立第三方新能源汽车驱动电机企业中,安徽巨一自动化以3.89%的市场份额排名第一。
新能源汽车驱动电机企业的区域分布和名录
经统计,超过200家企业为2017年前10批新能源汽车推荐目录车型提供电机配套。其中,配套目录车型数较多的电机企业有:湖南中车时代电动、宇通客车、珠海银隆电器、上海大郡、比亚迪、精进电动、南京金龙客车、大地和、北汽福田、民富沃能、苏州绿控、上海电驱动、厦门金龙、南京越博动力、北京新能源汽车等。
北京地区
精进电动科技股份有限公司
北京佩特来电机驱动技术有限公司
大洋电机新动力科技有限公司
东湖科技(北京)有限公司
海博瑞德(北京)汽车技术有限公司
北京福田康明斯发动机有限公司
北京博格华纳汽车传动器有限公司
北京机械设备研究所
北京普莱德新能源电池科技有限公司
北京中瑞兰科电动汽车技术有限公司
北京新能源汽车股份有限公司
北京锋锐新源电驱动科技有限公司
航天新长征电动汽车技术有限公司
北京得威利新能源科技股份有限公司
北京动力源科技股份有限公司
北京联创驱动技术有限公司
上海
上海电驱动股份有限公司
华域汽车电动股份有限公司
上海逸卡新能源汽车技术开发有限公司
上海申龙客车有限公司
上海柴油机股份有限公司
格至控智能动力科技(上海)有限公司
上海申沃客车有限公司
创驱(上海)新能源科技有限公司
上海联孚新能源科技集团有限公司
特百佳动力科技有限公司
上海大郡动力控制技术有限公司
上海力信电气技术有限公司
上海中科深江电动车辆有限公司
上海汽车电驱动有限公司
上海鑫国动力传动有限公司
联合汽车电子有限公司
上海汽车集团股份有限公司
上海瑞华新能源汽车有限公司
天津
西门子电气传动有限公司
大陆汽车系统(天津)有限公司
天津市松正新能源科技有限公司
天津英捷利汽车技术有限责任公司
江苏
苏州绿控传动科技有限公司
江苏微特利电机股份有限公司
迈尔世通电气(苏州)有限公司
南京金龙客车制造有限公司
南京越博动力系统股份有限公司
江苏易动新能源有限公司
旭利无锡电气技术有限公司
金龙联合汽车工业(苏州)有限公司
无锡众联能创动力科技有限公司
苏州朗高电机有限公司
江苏奥新新能源汽车有限公司
南京创源天地动力科技有限公司
无锡华宸控制技术有限公司
南京乐京汽车零部件有限公司
苏州众联能创能源科技能创
无锡恩吉威新能源汽车有限公司
江苏艾鑫科电气技术有限公司
南京泓凯动力系统科技有限公司
苏州海格新能源电控系统科技有限公司
江苏常隆客车有限公司
江苏智航新能源有限公司
牡丹汽车股份有限公司
南京挚云电气有限公司
苏州凯博易控驱动技术有限公司
江苏九龙汽车制造有限公司
苏州和鑫电气股份有限公司
苏州艾麦电子科技有限公司
江苏索尔新能源科技股份有限公司
江苏蓝博威新能源科技技术有限公司
江苏金坛绿能新能源科技有限公司
南京高崎电机有限公司
苏州汇川技术有限公司
苏州锐伊恩电动系统有限公司
西门子汽车电驱动系统(常州)有限公司
浙江
卧龙电气集团股份有限公司
杭州德沃仕电动科技有限公司
浙江中车电车有限公司
杭州伯坦动力科技有限公司
杭州杰能动力有限公司
永康斯科若电器有限公司
浙江宝成机械科技有限公司
杭州普拉格新能源汽车有限公司
衢州圣代电机制造有限公司
浙江云迪电气科技有限公司
浙江方正电机股份有限公司
浙江格雷博智能动力科技有限公司
浙江泓林新能源科技有限公司
杭州三峻控制技术有限公司
浙江露通机电有限公司
浙江中电汽车集团有限公司
湖北 湖南
湖南中车时代电动汽车股份有限公司
长沙威康动力技术有限公司
武汉乐创世纪科技有限公司
东风电动车辆股份有限公司
长沙比亚迪汽车有限公司
湖南江南汽车制造有限公司
格源动力有限公司
东风汽车电气有限公司
武汉智能控制工业技术研究院有限公司
武汉理工通宇新能源动力有限公司
武汉英康汇通电气有限公司
武汉合康动力技术有限公司
襄阳宇清传动科技有限公司
东方电气集团东风电机有限公司
长沙众泰汽车工业有限公司
湘电莱特电器有限公司
襄阳汇众联盟新能源技术有限公司
湖北函宇动力科技有限公司
湖北骐佳汽车科技有限公司
长沙梅花汽车制造有限公司
东风特汽(十堰)专用车有限公司
河南美利达汽车有限公司
中治南方(武汉)自动化有限公司
四川 重庆 云南
成都雅骏新能源科技股份有限公司
重庆长安汽车股份有限公司
成都富临精工汽车零配件有限公司
成都客车股份有限公司
四川中力汇通新能源汽车有限公司
重庆永力新能源动力有限公司
重庆瑞阳鑫驰新能源汽车有限责任公司
昆明云内动力股份有限公司
四川新纪元电动汽车动力总成有限公司
中材高新成都能源技术有限公司
重庆盛时达汽车有限公司
重庆瑞驰汽车事业有限公司
成都大运汽车集团有限公司
成都联腾动力控制技术有限公司
东方电气(乐山)新能源设备有限公司
广东
深圳市依思普林科技有限公司
珠海银隆电器有限公司
比亚迪股份有限公司
广东新高电驱动系统有限公司
广东合普动力科技有限公司
深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司
深圳巴斯巴科技发展有限公司
珠海银隆新动力科技有限公司
广州科密汽车电子控制技术股份有限公司
金泰德胜电机有限公司
深圳市麦格米特驱动技术有限公司
深圳大地和电气股份有限公司
深圳市民富沃能新能源汽车有限公司
深圳市蓝海华腾技术股份有限公司
珠海英博尔电气股份有限公司
合普动力股份有限公司
深圳熙斯特新能源技术有限公司
广州汽车集团乘用车有限公司
深圳中德世纪新能源有限公司
广东省东莞电机有限公司
广东亿鼎新能源汽车有限公司
深圳中联能创新能源科技有限公司
山东 山西 陕西
潍柴西港新能源动力有限公司
山东德洋电子科技有限公司
淄博哈普动力科技有限公司
山西格邦电气有限公司
山东联孚汽车电子有限公司
潍柴动力新能源发动机有限公司
潍柴动力股份有限公司
潍柴动力西港(潍坊)新能源发动机有限公司
大连创为电机有限公司
大运汽车股份有限公司
山东哈普沃动力科技股份有限公司
山东休普沃动力科技股份有限公司
中通客车控股股份有限公司
东营蒙德金马机车有限公司
山东凯马汽车制造有限公司
中国重型汽车集团有限公司
潍坊潍柴道依茨柴油机有限公司
山东泰丰制动系统科技股份有限公司
山东唐骏电动汽车有限公司
陕西中九汽车工程研究院有限公司
西安兰德新能源汽车技术开发有限公司
陕西通家汽车股份有限公司
辽宁 吉林
中汽动力(沈阳)有限公司
华晨宝马汽车有限公司
中国第一汽车集团有限公司
安徽
安徽安凯汽车股份有限公司
安徽巨一自动化装备有限公司
合肥创大新能源科技有限公司
合肥巨一动力系统有限公司
安徽融智天骏新能源汽车有限公司
阳光电源股份有限公司
安徽东道新能源科技有限公司
合肥阳光电动力科技有限公司
奇瑞汽车股份有限公司
锐展(铜陵)科技有限公司
芜湖杰诺瑞汽车电器系统有限公司
福建
福建万润新能源科技有限公司
福建冠龙新能源汽车科技有限公司
厦门金龙汽车新能源科技有限公司
福建闽东新能源动力科技有限公司
厦门福工动力技术有限公司
福建百隆电机有限公司
厦门金龙联合汽车股份有限公司
厦门捷欧大地和新能源有限公司
福建亚南电机有限公司
厦门金龙旅行车有限公司
厦门泰中大地科技有限公司
福建新福达汽车工业有限公司
河南
河南新能微特利电机技术有限公司
保定长安客车制造有限公司
长城汽车股份有限公司
河北君瑞科技有限公司
河北广通专用车有限公司
郑州宇通客车股份有限公司
唐山普林亿威科技有限公司
广西 江西 河南
广西三立科技发展有限公司
海马汽车有限公司
柳州五菱汽车工业有限公司
赣州恒玖电气有限公司
江西江陵集团新能源汽车有限公司
江西特种电机股份有限公司
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