中國粉體網(wǎng)訊 在10月5日閉幕的2021天津車展上，上汽通用五菱推出的五菱Nano EV迪士尼瘋狂動物城限定款電動汽車頗為吸睛，該款車配裝24kW永磁同步電機(jī)，最高時速可達(dá)100公里；而一周前即9月28日上市的零跑C11純電動SUV，采用了自研的永磁同步電機(jī)，雙電機(jī)最大輸出功率達(dá)到400kW，最大扭矩720N·m，擁有4秒級的百公里加速性能……
作為新能源汽車的“動力心臟”，電機(jī)是與汽車加速度、最高車速、爬坡能力等重要指標(biāo)及行車體驗(yàn)直接相關(guān)的核心部件。伴隨國內(nèi)新能源汽車市場的增勢，電機(jī)需求也迎來爆發(fā)。同時，在新能源汽車行業(yè)由政策驅(qū)動走向市場驅(qū)動的過程中，整車銷售呈現(xiàn)出的一些新特點(diǎn)，也推動電機(jī)行業(yè)向前發(fā)展。
市場力量下的配套考量
當(dāng)前，汽車電動化成為大勢所趨，隨之而來的是電機(jī)需求也大幅增長。新車上險數(shù)據(jù)顯示，今年1～8月，國內(nèi)新能源汽車電機(jī)搭載量累計(jì)達(dá)到165.28萬臺，已達(dá)去年全年總量的134％。
10月1日，比亞迪漢EV 5G丹拿版＆海豚新車亮相2021南昌車展。動力方面，比亞迪海豚配裝最大功率70kW、峰值扭矩180N·m的永磁同步電機(jī)；高性能版配裝最大功率130kW、峰值扭矩為290N·m的永磁同步電機(jī)。另據(jù)了解，比亞迪漢EV旗艦車型采用雙電機(jī)四輪驅(qū)動，前電機(jī)為最大功率163kW的永磁同步電機(jī)，后電機(jī)為最大功率200kW的永磁同步電機(jī)，續(xù)駛里程達(dá)550公里，零到百公里加速只需3.9秒。在乘聯(lián)會最新公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，今年8月，比亞迪漢EV銷量達(dá)6451輛，配裝最大功率135kW永磁同步電機(jī)的比亞迪秦PLUS EV銷量達(dá)6909輛，皆進(jìn)入當(dāng)月新能源汽車銷量前十之列。
同樣屢屢出現(xiàn)在月度新能源汽車銷量榜單前列的特斯拉，在新款ModelS、Model X的雙電機(jī)版上使用了“前置永磁同步電機(jī)＋后置交流異步電機(jī)”的配置。此外，蔚來ES8也采用這樣的技術(shù)路線配裝電機(jī)。
“目前，在永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)兩大新能源汽車電機(jī)類型中，除特斯拉及蔚來的部分車型配裝交流異步電機(jī)外，北汽新能源、比亞迪、小鵬、哪吒、威馬等大多數(shù)自主品牌汽車都采用永磁同步電機(jī)。”西安交通大學(xué)機(jī)電一體化技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新研究中心研究員張緒明告訴《中國汽車報》記者，兩種電機(jī)相比，一是永磁同步電機(jī)體積小且重量輕、節(jié)省空間、更為節(jié)電，而交流異步電機(jī)體積大、份量重、占用空間較多，所以導(dǎo)致使用交流異步電機(jī)的車型相對較大，耗電量相對較高；二是永磁同步電機(jī)的效率表現(xiàn)優(yōu)異，高功率密度使得其工作效率高達(dá)97％，缺點(diǎn)是時間長了永磁體有可能退磁，交流異步電機(jī)雖然能量轉(zhuǎn)化率低，但不存在退磁問題，還可將峰值功率、額定功率及峰值功率工作時間延長，電機(jī)轉(zhuǎn)速相對較高，適合高速巡航等狀態(tài)的駕駛；三是永磁同步電機(jī)依賴稀土材料制成的永磁體，加工工藝復(fù)雜，機(jī)械強(qiáng)度差，且成本較高，但控制系統(tǒng)簡單，交流異步電機(jī)無需稀土材料及永磁體，結(jié)構(gòu)相對簡單，成本較低，但控制系統(tǒng)復(fù)雜。
“很多新能源車企都是立足自身實(shí)際情況，決定對兩類電機(jī)的選擇。”深圳先進(jìn)技術(shù)研究院新能源創(chuàng)新技術(shù)中心研究員胡豐林向記者表示，決定因素包括，一是性價比，也就是尋找性能與成本的最佳平衡點(diǎn)。二是從供應(yīng)鏈實(shí)際出發(fā)，如特斯拉在華建廠前，Model S、Model X基本都采用交流異步電機(jī)，寶馬i3等很多歐洲品牌電動汽車也是如此，而中國和日本的電動汽車大多使用永磁同步電機(jī)。其中的原因之一，是稀土永磁體的供應(yīng)問題。我國是稀土資源大國，而日本是稀土加工的產(chǎn)業(yè)大國，永磁材料釹鐵硼世界銷量前三的公司，住友特殊金屬、新越化學(xué)和TDK都是日本企業(yè)。三是根據(jù)車輛使用場景選擇，如特斯拉Model S等車型往往比常態(tài)化城市通勤家用車更需適應(yīng)瞬間加速等狀況，交流異步電機(jī)有天然優(yōu)勢。
山東省新能源汽車產(chǎn)業(yè)研究會顧問成世軍認(rèn)為，雙電機(jī)模式既可在一般行駛狀態(tài)下使用永磁同步電機(jī)，從而獲得較長的續(xù)駛里程，也能在高速行駛時使用雙電機(jī)，由轉(zhuǎn)速更快的交流異步電機(jī)輸出更高的速度，還減少了整車成本，可謂是一舉多得。
自主企業(yè)占據(jù)市場優(yōu)勢
我國是全球新能源汽車產(chǎn)銷大國，隨著整車的大力推廣，電機(jī)產(chǎn)業(yè)也逐漸發(fā)展壯大。一項(xiàng)針對新能源乘用車的統(tǒng)計(jì)顯示，今年8月，電機(jī)配套前十的企業(yè)分別為：弗迪動力、方正電機(jī)、上海電驅(qū)動（含大洋電機(jī)）、聯(lián)合電子、日本電產(chǎn)、蔚來驅(qū)動科技、匯川技術(shù)、巨一動力、雙林股份和精進(jìn)電動，自主供應(yīng)商占據(jù)絕對優(yōu)勢。其中，弗迪動力的配裝量達(dá)54392臺，同比增長344％，市場占比21.5％；方正電機(jī)的配裝量達(dá)29614臺，同比增長500％，市場占比11.7％；上海電驅(qū)動（含大洋電機(jī)）的配裝量達(dá)20102臺，同比增長97.2％，市場占比7.9％；蔚來驅(qū)動科技的配裝量達(dá)12952臺，同比增長64.8％，市場占比5.1％。
“與國外一些同行相比，國內(nèi)電機(jī)企業(yè)大多起步較晚，但進(jìn)步很快，弗迪動力等企業(yè)已自主掌控較為完整的新能源汽車電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈�！睆V東工業(yè)大學(xué)新能源材料研究中心研究員陳新彤在接受記者采訪時介紹稱，國內(nèi)電機(jī)企業(yè)基本可以分為兩大類，一是獨(dú)立的電機(jī)企業(yè)，如方正電機(jī)、上海電驅(qū)動等；另一類是車企旗下的子公司，如弗迪動力之于比亞迪、蔚來驅(qū)動科技之于蔚來汽車等。這意味著國內(nèi)新能源汽車電機(jī)供應(yīng)渠道基本也是兩大類，包括自給渠道和外供渠道。
“比亞迪全系新能源汽車都配裝弗迪動力的電機(jī)，整車動力性能表現(xiàn)良好。“北京某比亞迪4S店銷售經(jīng)理王先生告訴記者。據(jù)悉，弗迪動力專注自研電機(jī)，還在混合動力電機(jī)上取得了一系列新進(jìn)展，2018年曾發(fā)布e平臺三合一動力總成，其中包括“驅(qū)動三合一＋高壓三合一”；今年又推出了超級混動（DM-i）系統(tǒng)，搭載此系統(tǒng)的比亞迪秦PLUS DM-i從3月上市起，一直占據(jù)國內(nèi)插電混動汽車月度銷量榜首。
蔚來驅(qū)動科技是蔚來汽車旗下的核心零部件制造商，產(chǎn)品包括高度集成的三合一EDS電驅(qū)動系統(tǒng)，基本覆蓋100～300kW的新能源汽車電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速每分鐘最高達(dá)16000轉(zhuǎn)，傳動效率最大超過97％。
根據(jù)截至今年上半年的公開信息，為上汽通用五菱配套電機(jī)的供應(yīng)商主要有方正電機(jī)、寧波雙林、株洲齒輪、匯川技術(shù)等；為上汽乘用車配套電機(jī)的供應(yīng)商主要有華域汽車、精進(jìn)電動等；為廣汽新能源配套電機(jī)的供應(yīng)商主要有日本電產(chǎn)、廣州尼德科等；為長安汽車配套電機(jī)的供應(yīng)商主要有上海電驅(qū)動、中車時代等；為小鵬汽車配套電機(jī)的供應(yīng)商主要有精進(jìn)電動、方正電機(jī)、上海電驅(qū)動、合普動力等。
方正電機(jī)是行業(yè)位居前列的上市公司，憑借配套“國民車”五菱宏光MINI EV而迎來新的市場機(jī)會；同時，它還為蔚來驅(qū)動科技提供新能源汽車電機(jī)核心部件。方正電機(jī)今年上半年財(cái)報顯示，其營收87.9億元，同比增長108.89％，實(shí)現(xiàn)扭虧為盈，凈利潤達(dá)696.3萬元。
事實(shí)上，業(yè)內(nèi)也出現(xiàn)了多渠道供貨的情況，比如，向外拓展業(yè)務(wù)版圖的弗迪動力，不僅為母公司比亞迪供貨，還向其他新能源汽車企業(yè)供貨。長城汽車既使用子公司蜂巢動力的電機(jī)，同時也采購上海電驅(qū)動和聯(lián)合電子的產(chǎn)品。
“應(yīng)該說，電機(jī)供應(yīng)的兩種渠道各有利弊�！苯K新能源汽車行業(yè)發(fā)展研究院研究員厲建平認(rèn)為，自給渠道可以更好地保證供應(yīng)鏈安全，在關(guān)鍵技術(shù)上保持更強(qiáng)的自主性，對供應(yīng)鏈有議價權(quán)，比較適合發(fā)展較為成熟，具備資金和技術(shù)實(shí)力的整車企業(yè)。而外供渠道可以目標(biāo)明確、數(shù)量準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)快速供貨，適用于缺乏自研能力的企業(yè)。
核心零部件供應(yīng)仍是瓶頸
雖然自主企業(yè)在新能源汽車電機(jī)供應(yīng)上占據(jù)較大市場份額，但與國外同行相比，仍有需要彌補(bǔ)的技術(shù)差距和短板。“如今的新能源汽車電機(jī)，不僅要求高性能、輕量化，而且多品種、小批量生產(chǎn)是常態(tài)，但目前國內(nèi)用于電機(jī)生產(chǎn)的自動化設(shè)備還不夠先進(jìn)，無法適應(yīng)這種實(shí)際需求，很多時候還是人工生產(chǎn)，這與國外能適應(yīng)產(chǎn)品多樣化的自動化生產(chǎn)設(shè)備相比，在效率、成本上存在差距，我們也在積極努力逐步改進(jìn)，準(zhǔn)備引進(jìn)國外先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備。”浙江辰興汽車電子有限公司總工程師向雙林向記者表示，近年來電機(jī)技術(shù)、生產(chǎn)工藝發(fā)展較快，供應(yīng)商面臨諸多挑戰(zhàn)，倒逼企業(yè)不得不加快技術(shù)進(jìn)步及引進(jìn)的步伐。
“總體而言，國內(nèi)電機(jī)企業(yè)由于起步較晚，設(shè)計(jì)及技術(shù)、工藝等方面的先進(jìn)程度及積累均有不足�！焙S林介紹稱，一是在電機(jī)核心指標(biāo)如轉(zhuǎn)矩密度、功率密度、壽命等方面的表現(xiàn)與國際先進(jìn)水平仍有差距；二是在關(guān)鍵材料及電機(jī)零部件上，釹鐵硼永磁體、硅鋼片、高速軸承、電磁線、高性能絕緣材料等核心零部件仍大量依賴進(jìn)口，因此國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)成本上幾乎沒有優(yōu)勢；三是一些國內(nèi)供應(yīng)商規(guī)模偏小，研發(fā)能力偏弱，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝的智能化、自動化、標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠，導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)品可靠性、一致性方面表現(xiàn)欠缺；四是技術(shù)積累上有差距，國外企業(yè)申請的新能源汽車電機(jī)專利90％為高含金量的發(fā)明專利，而國內(nèi)企業(yè)在這方面的占比只有40％左右，差距明顯�！袄纾^為先進(jìn)的扁線電機(jī)無法人工生產(chǎn)，需要依賴自動化生產(chǎn)設(shè)備，企業(yè)如果不做出改變，就難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級，無法適應(yīng)市場。”他稱，
“目前，新能源汽車電機(jī)趨向結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、可靠性高、效率高、成本低、調(diào)速范圍寬、環(huán)境適應(yīng)性好等要求，但由于我國電機(jī)及相關(guān)的電控系統(tǒng)在技術(shù)、制造設(shè)備等方面與國外仍有一定差距，導(dǎo)致我們的產(chǎn)品在一些核心技術(shù)指標(biāo)及產(chǎn)品可靠性上還有短板�！背墒儡姳硎�，如在電機(jī)峰值轉(zhuǎn)速上，特斯拉自制電機(jī)能達(dá)到每分鐘19000轉(zhuǎn)，而國內(nèi)企業(yè)的電機(jī)每分鐘多在5000～12000轉(zhuǎn)，最高的為16000轉(zhuǎn)；在電機(jī)的冷卻方式上，目前國內(nèi)電機(jī)企業(yè)主要采用水冷為主，國外先進(jìn)的電機(jī)企業(yè)像博格華納旗下的雷米電機(jī)已發(fā)展到油冷方式。同時，國內(nèi)基本不具備生產(chǎn)新能源汽車電機(jī)的先進(jìn)自動化設(shè)備，企業(yè)主要依賴進(jìn)口，且價格昂貴。在他看來，現(xiàn)階段，無論從國外進(jìn)口此類設(shè)備還是繼續(xù)采用人工生產(chǎn)，國內(nèi)電機(jī)生產(chǎn)成本短期內(nèi)都難以降下來。
“新能源汽車驅(qū)動電機(jī)不同于工業(yè)電機(jī)，對于負(fù)載要求、技術(shù)性能以及工作環(huán)境等方面，都有著更加嚴(yán)格的要求�！标愋峦嬖V記者，如需具備充分的過載（冗余）能力，一是新能源汽車電機(jī)要有4～5倍的冗余能力，以滿足瞬間加速或爬坡的要求；二是電機(jī)最高轉(zhuǎn)速要求達(dá)到在公路巡航時基本速度的4～5倍；三是要求有高度功率密度和好的效率性能，以降低車重，延長續(xù)駛里程；四是要求工作可控性高、穩(wěn)定工作精度高、動態(tài)性能好；五是要求體積小，適應(yīng)極限高低溫、惡劣天氣以及頻繁振動等多種復(fù)雜環(huán)境。
國內(nèi)企業(yè)要適應(yīng)新能源汽車快速發(fā)展的需求，盡快補(bǔ)齊短板，縮小差距，已成為當(dāng)務(wù)之急。“除電機(jī)企業(yè)自身要不斷增強(qiáng)技術(shù)研發(fā)能力，搶占技術(shù)制高點(diǎn)外，行業(yè)上也應(yīng)該組織下游企業(yè)建立合作機(jī)制，打通新能源整車、電機(jī)和稀土永磁材料等全產(chǎn)業(yè)鏈存在的‘梗阻’，暢通合作渠道，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈互利共贏。”厲建平提出，行業(yè)還需逐步擺脫對“稀土永磁紅利”的依賴，前瞻性布局電機(jī)新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)計(jì)，以應(yīng)對已經(jīng)出現(xiàn)的稀土資源供應(yīng)制約，利用先進(jìn)的少稀土甚至無稀土電機(jī)技術(shù)助力新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
市場呼喚創(chuàng)新技術(shù)
當(dāng)前，新能源汽車發(fā)展正在以前所未有的速度前行，也在倒逼電機(jī)技術(shù)進(jìn)步�！案叨顺擞密噷尚碗婒�(qū)動系統(tǒng)有更高的要求�！本M(jìn)電動創(chuàng)始人、董事長、首席執(zhí)行官余平指出，針對高端乘用車對速度、加速性、通過性、越野能力等更高的要求，精進(jìn)電動開發(fā)了全系列的電驅(qū)動總成產(chǎn)品，設(shè)計(jì)了2000N·m的前置前驅(qū)三合一驅(qū)動系統(tǒng)，以及3000N·m的前置前驅(qū)、后置后驅(qū)三合一產(chǎn)品，推出了250kW的集成碳化硅控制器的三合一產(chǎn)品。同時，精進(jìn)電動研發(fā)的4000N·m/200kW三合一純電驅(qū)動總成，電機(jī)使用了先進(jìn)的8層導(dǎo)體繞組，電機(jī)最高效率達(dá)到97.5％，冷卻方法為較為先進(jìn)的油水復(fù)合冷卻。而在商用車的電驅(qū)動系統(tǒng)中，精進(jìn)電動為電動輕卡研發(fā)了先進(jìn)的高速單減電機(jī)，使重量下降了42％，在輕卡領(lǐng)域的市場份額從20％提升到近50％。
集成化、小型化、高效率是電機(jī)的發(fā)展方向�！靶履茉雌囯姍C(jī)的集成一體化設(shè)計(jì)，正在成為一種新的技術(shù)路線和發(fā)展趨勢。”胡豐林表示，與電機(jī)等部件各自獨(dú)立工作的方式相比，集成化具有節(jié)約成本以及小型化、輕量化等優(yōu)勢。據(jù)悉，威馬EX5采用博格華納的電機(jī)與減速器二合一電驅(qū)動模塊，寶馬i8配裝吉凱恩的電機(jī)、電控、減速器三合一電驅(qū)動模塊。在國內(nèi)，華為自研的DriveOne三合一電驅(qū)動系統(tǒng)已經(jīng)配套賽力斯等車型。
事實(shí)上，國內(nèi)企業(yè)對于電機(jī)及電驅(qū)動技術(shù)的研發(fā)也呈現(xiàn)升溫態(tài)勢。“長安新能源完成了三代電驅(qū)產(chǎn)品的開發(fā)�！遍L安新能源汽車科技有限公司總經(jīng)理助理兼動力開發(fā)部副總經(jīng)理鄧承浩表示，第一代產(chǎn)品是分體式；第二代產(chǎn)品是在2018年推出三合一電驅(qū)總成，至今已搭載近20萬套；目前正在研發(fā)并即將量產(chǎn)是第三代產(chǎn)品，是新一代多合一超集電驅(qū)，會搭載到即將推出的新款C385純電動轎車上。超集電驅(qū)系統(tǒng)的目標(biāo)，是追求更高的產(chǎn)品效率，解決電動汽車在冬季使用時產(chǎn)生的電池電量衰減等問題。長安新一代超集電驅(qū)包含兩個總成。其中，800V電驅(qū)使用了扁線繞組、超低黏度潤滑油、油冷、自主高效控制軟件等一系列新技術(shù)，平均效率達(dá)到90％，總成最高效率達(dá)95％，全生命周期的碳排放再降低2噸；新一代超集電驅(qū)相比之前的三合一體積減小了5％，重量降低10％，功率密度提升37％，噪聲NVH降低15％，成本下降17％。
日前發(fā)布的《中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)行業(yè)發(fā)展白皮書（2021年）》顯示，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％。展望2025年，在新能源汽車市場的帶動下，中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)的出貨量有望超過1000萬臺。
為此，國內(nèi)多家電機(jī)企業(yè)正積極擴(kuò)產(chǎn)。其中，方正電機(jī)在浙江麗水準(zhǔn)備投資5億元，建設(shè)年產(chǎn)100萬臺新能源汽車驅(qū)動電機(jī)項(xiàng)目；大洋電機(jī)新能源汽車動力總成系統(tǒng)產(chǎn)能已經(jīng)由5年前的年產(chǎn)能30萬套增長到目前的年產(chǎn)能50萬套；寧波雙林積極擴(kuò)充電機(jī)產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2023年也將達(dá)到年產(chǎn)能50萬套。
“我國新能源汽車快速發(fā)展的態(tài)勢，不僅帶來電機(jī)的更大需求，而且呼喚更新的技術(shù)。電機(jī)的未來發(fā)展趨勢已比較明朗，即在動力更強(qiáng)、更穩(wěn)、可控性更好的同時，做到更加節(jié)能、降耗、低碳，其實(shí)這也是新能源汽車發(fā)展的初衷。”厲建平強(qiáng)調(diào)。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/波德）
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