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2019年中国电工材料供需交易峰会

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2019年中国电工材料供需交易峰会

【电工峰会】高立军:铜转子电机在新能源汽车领域应用&机遇与挑战

来源:SMM

上海ACPROPULSION动力系统创始人高立军在《2019年中国电工材料供需交易峰会》上详细阐释了目前铜转子电机在新能源汽车领域应用,内容涵盖铸铜转子电机特点,铜转子电机未来的发展趋势,以及面临的机遇与挑战。

SMM8月30日讯:上海ACPROPULSION动力系统创始人高立军在《2019年中国电工材料供需交易峰会》上详细阐释了目前铜转子电机在新能源汽车领域应用,内容涵盖铸铜转子电机特点,铜转子电机未来的发展趋势,以及面临的机遇与挑战。

铸铜铜转子电机是高速电机的引领者

铸铜转子电机特点:

•可靠性,使用寿命>10年,

•最高转速>20000rpm,初始不平衡量<3g

•过载能力强,转子冷却设计,扭矩提升10%,扭矩过载>3.8,功率过载>3

•节能效果更好

•负载变化(10-50Kw)电机效率下降相对小,

•电机使用区间(<20Nm,>2000rpm)效率值89-94.3%

•最高效率值>95.4%

•有效体积功率密度>3.6Kw/Kg

•产品及售后成本低,使用期限后,转子仅需更换轴承

发展趋势:

“高速电机在新能源汽车领域面临发展机遇”

引用清华柴建云教授讲话:

“未来的新能源汽车动力总成技术发展中,由高速电机加行星减速器组成的紧凑型减速电机驱动系统将成为主流方向。而在其中铸铜转子高速异步电机将会获得新的发展机遇。笼型异步电机也是新能源汽车驱动系统的优先选择之一。”

市场升级需要:

我国新能源车发展10年历程,从低速车为起步,另电池能量密度,减速器转速等因素制约,国家特有稀有金属资源丰富,在我国新能源汽车的发展初期永磁同步电机比较适合,得到快速发展与推广;10年发展,随着储能能量密度提升(电池及增程器),减速器转速提升,新能源车的需求变化在升级,需求新能源车有更好的动力性能,更高的车速,更好的可靠性,更低的成本等,结合市场需求升级,铸铜转子电机非常适合。

►国际市场的广泛应用:

铜转子高速电机典型代表车型如:特斯拉MODLE S、ES8、奔驰EQV、奥迪E-TORN 高性能版,均采取双铜转子高速电机驱动案例,特斯拉MODLE 3 同时采用永磁电机+铜转子高速电机,充分体验动力总成的高效,混合加速特性。国外主流品牌高端车选用铜转子高速电机配置减速器均为单级减速,结构简单,可靠性高;双驱动模式可以增加动力及降低电机峰值电流,单驱模式成本低。

►国内车辆性能提升的需要:

国内初期的目标是“双100”要求,现在对0-100 km/h加速时间做提升要求,车速>160km/h,80-140 km/h加速特性做要求,80km/h,90km/h,100km/h,110km/h,120km/h匀速行驶里程需要得到体现,铸铜转子电机转速可以做到>16000rpm,非常适合。

以特斯拉MODLE 3为例:双驱0-100 km/h加速时间1.9S,最高车速>210 km/h,其铜转子电机转速>16000rpm。

蓝海市场:

国内车用电机发展历史,由低速起步发展,<8000rpm永磁电机,没有考虑到高速电机市场需求;

高速电机国内使用相对较少,对铸铜转子电机在高速领域的性能了解不足,对应用趋势认知缺乏,使用永磁电机高速仍然会带来不可靠性风险(去磁,弱磁调速,转子矽钢片变形);

铜转子高速电机的核心技术掌握在少数几家国外知名企业(美国TESLA、HOFER、台湾富田电机),产品技术,设备及工艺均有技术壁垒;

国内客户开始高度关注高速电机,多家仿造特斯拉铜转子电机,国内主机厂在新一轮发展中将推出更多高端车型,随着国内铸铜设备工艺技术提升,特备是铸铜转子初始不平衡量的降低,使得铸铜转子电机在高速区域满足新能源汽车需求,将成为高速电机市场刚需。

市场分析:

中国新能源汽车动力总成

资料来源:彭博社,中商情报网

全球电动车迅速增长,2030年销量或将超过2000万,电动汽车产业正在飞速发展,HIS报告称,在未来10年内,电动汽车的销量将占全部新车销量的三分之一。

中国新能源汽车发展前景广阔

l2015年:中国新能源汽车销量在2015年首次超过美国,成为全球最大的新能源汽车市场;

l2017年:中国新能源汽车销售77.7万辆,已超过了全球新能源汽车销售总量的一半;

l2018年:中国新能源汽车销售125.6万辆,比上年同期增长61.7%。

现阶段新能源汽车产业技术创新在全球处于并跑甚至领跑位置,产业发展前景广阔。

动力总成市场前景分析

我国新能源汽车电机电控装机市场也呈现高速增长态势。根据工信部整车出厂合格证数据统计,2017年我国新能源乘用车电机装机量达到55.16万台。 2018年新能源汽车产销完成127万辆和125.6万辆,比上年同期分别增长59.9%和61.7%;

从市场结构来看,以永磁同步电机为主,2018年新能源乘用车领域永磁同步电机装机量超过90.17万台,占比达71%;传统低速交流异步电机装机量近35.56万台,占比28%。其中高速异步电机占比不到1%,市场容量不到2亿,但随着新能源汽车产量的增长,对中高端车型需求的提升,高速异步电机市场增长潜力巨大。

AGV/船舶动力专用市场分析

•AGV是装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车。港口AGV作为高附加值特种车辆,正在朝着电动化,智能(辅助)驾驶方式发展;

• 2018年中船重工和上海上港联合启动了港口AGV项目,仅上海上港的存量AGV约3000台,分步实施油改电改装,再加上增量产品,市场规模约100亿。

• 2018年7月,国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,提出推进船舶柴油机排放标准升级并扩大排放控制区;

•交通运输部发布了《船舶排放控制区调整方案(征求意见稿)》,要求扩大排放控制区范围,逐步提高排放标准;

•目前京杭运河地区运输船舶约4.5万艘,占全国内河运输船舶数量近三分之一。按照潜在规模及纯电动运输船现有成本估算,未来京杭运河地区纯电动运输船的推广应用,可带动船舶行业设计、建造、装备等相关产业产值超过1000亿元,其中动力总成的市场规模超过100亿元;

•船用动力系统的四大玩家有劳斯莱斯(RR),西门子,GE,ABB。解决方案是传统低速异步电机;

•我们的产品已进入该领域,和国内某大型船舶生产企业签署了排他性的合作协议。 

新能源高速异步电机市场

根据BLoombergNEF预计:2025年全球新能源乘用电动汽车达1000万辆

2030年全球新能源乘用电动汽车达2800万辆

2040年全球新能源乘用电动汽车达5600万辆

高速异步电机主要应用于在中高端乘用车(包括轿跑、B级及以上轿车、中高端SUV及MPV),按照中高端车型占比20%测算;

预计2025年新能源汽车高速异步电机装机市场容量规模为 200万套,高速异步电机/动力总成市场规模产值为200亿/400亿;

预计2030年新能源汽车高速异步电机装机市场容量规模为 560万套,高速异步电机/动力总成市场规模产值为500亿/1000亿;

预计2040年新能源汽车高速异步电机装机市场容量规模为 1200万套,高速异步电机/动力总成市场规模产值为1000亿/2000亿。

根据中国汽车工程学会的预测,到2030年我国新能源汽车保有量是八千万到一亿辆。从市场结构来看,永磁同步电机占比70%左右,在中高端乘用车领域(如轿跑、B级以上乘用车、商务车),高速异步电机市场增长潜力巨大,其代表有美国特斯拉Model-X,S,3,德国奔驰的EQV和奥迪E-Tron,国内的蔚来汽车的旗舰SUV-ES8也采用高速异步电机。2021年是高速异步电机市场爆发的时间点,按中高端乘用车占比20%计算,预计未来10年高速异步电机市场容量累计1600万-2000万套。

分析结论及前景

结论

高端乘用车、商用车和其他商用细分市场增长迅速,2024年全球市场规模将达600万辆左右,其中:

•高端车用市场:按年复合增长率25%测算,2024年车用动力系统规模将达 200 万辆,市场占有率 35%,产值可达约 70 亿,铸铜转子耗铜14000吨;

•AGV市场:年改装量达到8000台,总产值达 3.2 亿元,转子耗铜240吨;

•船舶市场:达到 5~7.5%的市场占有率,年销售额达成 5~7.5 亿元,转子耗铜1000吨。

市场定位:满足高端乘用车、商用车、专用细分特殊领域

预期目标

前景:铸铜转子电机将成为新能源汽车高速电机市场的引领者!


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