2014年新能源汽车电机行业分析报告
2014年5月
目录
一、新能源汽车驱动电机的技术要求与发展趋势 (3)
1、新能源汽车驱动电机比传统工业电机技术要求更高 (3)
2、永磁同步电机最具优势,代表新能源汽车电机发展趋势 (6)
3、集成化是另一大发展趋势,IGBT模块封装是关键技术难点 (9)
4、永磁同步电机的主要壁垒在于研发设计和制造装配要求更高 (11)
二、新能源汽车驱动电机的国内外发展现状 (15)
1、国外:永磁同步电机渐成主流,博世等全球性巨头具有较强实力 (15)
2、国内:商用车电机厂商数量较多,乘用车电机厂商相对较少 (20)
三、重点公司简况 (23)
1、大洋电机 (23)
2、信质电机 (24)
3、宁波韵升 (25)
4、江特电机 (26)
一、新能源汽车驱动电机的技术要求与发展趋势
1、新能源汽车驱动电机比传统工业电机技术要求更高
驱动电机是新能源汽车的三大核心部件之一:驱动电机及控制系统主要由电动机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成,是新能源汽车行驶过程中的主要执行结构,其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。在纯电动车和燃料电池汽车上,驱动电机是唯一的驱动部件。在插电式和增程式混合动力汽车上,驱动电机是实现各种工作模式的关键,直接影响油耗指标、排放指标、动力性、经济性和稳定性等。
电动汽车电机相比一般工业电机有更高的技术要求:电动汽车在行驶过程中,经常频繁地启动、停车、加速、减速等,这就要求电动汽车中的电动机比一般工业应用的电动机性能更高,可以归纳为高功率密度、全工作区域内高效、高性能(包括低速大转矩、宽恒功率区、高动态响应)、高环境适应性等。
首先,电动汽车的驱动电机需要满足其高速行驶的要求,因而要
求其功率密度参数要大幅高于一般工业电机。
其次,在恒转矩区,要求电动机实现低速运行时具有大转矩,以满足电动汽车启动和爬坡的要求;在恒
功率区,要求低转矩时具有高的速度,以满足电动汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求。
汽车行驶过程中,行驶路况各不相同,因此驱动电机需要能够频繁地起动、停止、加速、减速,同时驱动电机扭矩控制的动态响应时间要快。
此外,电动机还应具有瞬时功率大、带负载启动性能好、过载能力强、加速性能好、使用寿命长、可靠性好、运行时低噪声等特点。
插电式和增程式混动车对电驱动系统的性能要求同样较高:一般而言,混动车电机的性能指标要求低于纯电动车。依据电动机和发动机在驱动系统中的重要性大小,混动车可分为轻混、中混和强混三类,其电驱动系统复杂度逐步提高。我国以及欧美国家的新能源汽车,仅包括强混合动力汽车(插电式和增程式),其对电驱动系统的性能要求同样较高,仅次于纯电动车。
强混合动力:强混合动力系统中的发动机和电机都能单独驱动车辆行驶,其对电动机的性能要求较高。
中混合动力:中混合动力系统和轻混合动力系统一样,由发动机提供动力,电动机只起到辅助作用。但中型混合动力系统在特定情况下(如低速巡航)能够单独使用电机驱动汽车。
轻混合动力:轻混合动力汽车无法单独使用电动机驱动车辆,电机仅为车辆提供能量回收、车辆启停等功能。
集中驱动是目前最主要的驱动方式,轮毂驱动可能是未来发展方向:集中电机驱动是从传统内燃机车结构改造而来,适合批量生产且较易控制成本,也是目前应用最普遍的电机驱动方式。轮毂驱动技术尚不成熟,目前也并未大规模应用,但其相比集中驱动在重量、效率等方面具有一定优势,可能是未来电动汽车驱动方式的发展方向。
集中驱动是目前的主流电机驱动方式:集中电驱动是以传统内燃机汽车为基础,采用电机驱动系统代替
内燃机和变速器系统与传动系统连接,最大限度保留原车型的车身结构和组件,仅对动力总成系统和相关部件进行替换。集中电机驱动是将传统内燃机汽车改造为纯电动汽车的一种快速、适合批量生产且较易控制成本的电动汽车开发解决方案,也是目前应用最普遍的电驱动方式。
汽车电机网轮毂驱动技术尚不成熟但有一定优势,可能是未来发展方向:轮毂电驱动是将电机设计安装在车轮的轮毂内,输出转矩直接传输到车轮,舍弃传统的离合器、减速器、传动桥等机械传动部件,因而节省了空间、降低了驱动系统的总质量,同等电池条件下续航里程更长,
驱动控制生产成本也更低,但因目前技术尚不成熟未大规模应用。目前,通用、丰田、奔驰的一些混动车型已经开始应用该种驱动方式,包括主流车型雪佛兰Volt。国内也已有自主品牌厂商开始研发此项技术,例如在2011 年上海车展展出的奇瑞瑞麒X1 增程电动车就采用了轮毂电机驱动技术。
2、永磁同步电机最具优势,代表新能源汽车电机发展趋势
直流电机是第一代驱动电机,但目前已基本被淘汰:几乎所有的早期电动汽车都采用直流电机驱动系统。在可控硅整流器件出现前,电动汽车的速度控制是通过机械式开关改变蓄电池串联个数,以达到改变电机电枢电压来实现的。这种调速方法是有级调速,且效率低,可靠性较差。在可控硅整流器件出现后,驱动电机的控制可以采用