电驱动系统的现状及趋势分析【电机会】

来源:SMM

在上海有色网(SMM)主办的2021中国国际电机产业链年会上,盖世汽车研究院行业分析师王健对电驱动系统的现状及趋势进行了分析。他指出,我国新能源汽车市场已进入以市场为主的驱动发展时期,近几年,我国新能源汽车市场在政策的持续驱动下快速发展,产业基础不断完善,技术和产品不断迚步,市场销量持续提升,消费主体也由B端向C端迁移升级,迚入了以市场驱动为主的发展新阶段。

行业发展背景

我国新能源汽车市场已进入以市场为主的驱动发展时期,近几年,我国新能源汽车市场在政策的持续驱动下快速发展,产业基础不断完善,技术和产品不断迚步,市场销量持续提升,消费主体也由B端向C端迁移升级,迚入了以市场驱动为主的发展新阶段。

在我国《节能不新能源汽车技术路线图2.0》中,已明确我国新能源乘用车未来的发展目标以及电驱动系统未来详细的技术开发目标,从顶层架构上引领和规范行业健康发展。

电驱动市场现状

电机电控装机量快速上升:2021年前三季度新能源乘用车电驱动系统累计装机量219.8万套,是2020年全年装机量的176.8%。在2021年前三季度电机电控累计配套TOP10企业中,均包含特斯拉、弗迪动力、蔚然动力、上海电驱动、日本电产、联合电子、汇川等7家企业。

三合一电驱动系统已成为主流产品:结构紧凑、更利于整车布置的三合一电驱动系统已成为主流产品。2021年前三季度国内乘用车市场三合一电驱动系统配套份额已接近75%,相比2019年的26%,配套份额提升近三倍。

多方势力正在布局电驱动系统产业:现阶段电驱动市场主要有OEM自主配套、第三方企业配套等多方阵营,垂直整合的OEM更占优势,但产业终局并未形成。下阶段,OEM切入电机领域相对电控更容易,第三方企业应强强联合形成技术壁垒以谋未来。

电驱动技术发展趋势

总体朝集成化、高效率、高功率密度和高压化方向发展:从消费者购买电动汽车的痛点和和整车开发需求出发,结合电驱动系统关键属性,电驱动系统将朝集成化、平台化、高效率、高功率密度、高压化等方向发展。

多合一系统及动力域控制器是下一步集成化方向:未来随着电子电气架构朝域控制、域融合甚至是中央控制器方向发展,下一步电驱动总成集成化方向将是多合一和域控制器。然而集成化程度越高,EMC、热管理和故障等方面的挑战也会同步增加。

轮毂电机短期内难以在乘用车上进行量产:轮毂电机作为分布式驱动技术的主要方案,具有系统部件少、结构简单、集成化程度高等特点。相对于其他驱动技术方案来看,轮毂电机驱动能有效提升驱动效率,改善车内乘坐空间,然而成本高、簧下质量高、防护、震动和可靠等技术难题限制其短期内难以搭载乘用车进行量产。

结构、工艺和材料创新成为提高电机效率的重点:在电驱动系统中,功率损耗主要源于电机和减速器,通过结构、工艺和材料方面的创新可提高电机功率和转速方面的性能表现。主要的技术趋势有扁线绕组电子、油冷技术、高性能磁钢等。

第三代功率半导体碳化硅是实现电驱动系统高压化的关键:当整车电压平台朝更高电压发展时,电驱动系统的耐压器件电压也要随之上升;另外随着电机高速化,电控的开关频率同样需要增加;在两者共同要求下,耐压等级高、开关频率范围宽的第三代功率半导体碳化硅的应用将成为关键,未来随着SiC第三代功率半导体逐渐上量将不IGBT形成互补的态势。

利用碳化硅后电驱动的优势将更加明显:随着在高压化平台上采用第三代碳化硅功率半导体,因SiC开关损耗及本身功耗大幅降低,整个电控系统效率会得到大幅提升,续航里程可以得到延长或也可以保持在续航里程相当的情况下降低电池用量来降低成本。

碳化硅功率半导体的应用还存在不少挑战:制约SiC器件发展最大因素来自于成本与制造工艺,但随着生产工艺的提高、零部件的节约等会带来一定程度的成本降低,助推SiC的商业化进程。

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