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，最高時速可達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，雙電機最大輸出功率達到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”，電機是與汽車加速度、最高車速、爬坡能力等重要指標及行車體驗直接相關的核心部件。伴隨國內新能源汽車市場的增勢，電機需求也迎來爆發(fā)。同時，在新能源汽車行業(yè)由政策驅動走向市場驅動的過程中，整車銷售呈現(xiàn)出的一些新特點，也推動電機行業(yè)向前發(fā)展。
市場力量下的配套考量
當前，汽車電動化成為大勢所趨，隨之而來的是電機需求也大幅增長。新車上險數(shù)據(jù)顯示，今年1～8月，國內新能源汽車電機搭載量累計達到165.28萬臺，已達去年全年總量的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；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。另據(jù)了解，比亞迪漢EV旗艦車型采用雙電機四輪驅動，前電機為最大功率163kW的永磁同步電機，后電機為最大功率200kW的永磁同步電機，續(xù)駛里程達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)計數(shù)據(jù)中，今年8月，比亞迪漢EV銷量達6451輛，配裝最大功率135kW永磁同步電機的比亞迪秦PLUS EV銷量達6909輛，皆進入當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的雙電機版上使用了“前置永磁同步電機＋后置交流異步電機”的配置。此外，蔚來ES8也采用這樣的技術路線配裝電機。
“目前，在永磁同步電機和交流異步電機兩大新能源汽車電機類型中，除特斯拉及蔚來的部分車型配裝交流異步電機外，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。”西安交通大學機電一體化技術協(xié)同創(chuàng)新研究中心研究員張緒明告訴《中國汽車報》記者，兩種電機相比，一是永磁同步電機體積小且重量輕、節(jié)省空間、更為節(jié)電，而交流異步電機體積大、份量重、占用空間較多，所以導致使用交流異步電機的車型相對較大，耗電量相對較高；二是永磁同步電機的效率表現(xiàn)優(yōu)異，高功率密度使得其工作效率高達97％，缺點是時間長了永磁體有可能退磁，交流異步電機雖然能量轉化率低，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，電機轉速相對較高，適合高速巡航等狀態(tài)的駕駛；三是永磁同步電機依賴稀土材料制成的永磁體，加工工藝復雜，機械強度差，且成本較高，但控制系統(tǒng)簡單，交流異步電機無需稀土材料及永磁體，結構相對簡單，成本較低，但控制系統(tǒng)復雜。
“很多新能源車企都是立足自身實際情況，決定對兩類電機的選擇�！鄙钲谙冗M技術研究院新能源創(chuàng)新技術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。二是從供應鏈實際出發(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，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。其中的原因之一，是稀土永磁體的供應問題。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瞬間加速等狀況，交流異步電機有天然優(yōu)勢。
山東省新能源汽車產(chǎn)業(yè)研究會顧問成世軍認為，雙電機模式既可在一般行駛狀態(tài)下使用永磁同步電機，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，由轉速更快的交流異步電機輸出更高的速度，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，電機產(chǎn)業(yè)也逐漸發(fā)展壯大。一項針對新能源乘用車的統(tǒng)計顯示，今年8月，電機配套前十的企業(yè)分別為：弗迪動力、方正電機、上海電驅動（含大洋電機）、聯(lián)合電子、日本電產(chǎn)、蔚來驅動科技、匯川技術、巨一動力、雙林股份和精進電動，自主供應商占據(jù)絕對優(yōu)勢。其中，弗迪動力的配裝量達54392臺，同比增長344％，市場占比21.5％；方正電機的配裝量達29614臺，同比增長500％，市場占比11.7％；上海電驅動（含大洋電機）的配裝量達20102臺，同比增長97.2％，市場占比7.9％；蔚來驅動科技的配裝量達12952臺，同比增長64.8％，市場占比5.1％。
“與國外一些同行相比，國內電機企業(yè)大多起步較晚，但進步很快，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產(chǎn)業(yè)鏈�！睆V東工業(yè)大學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，國內電機企業(yè)基本可以分為兩大類，一是獨立的電機企業(yè)，如方正電機、上海電驅動等；另一類是車企旗下的子公司，如弗迪動力之于比亞迪、蔚來驅動科技之于蔚來汽車等。這意味著國內新能源汽車電機供應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，整車動力性能表現(xiàn)良好�！氨本┠潮葋喌�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，還在混合動力電機上取得了一系列新進展，2018年曾發(fā)布e平臺三合一動力總成，其中包括“驅動三合一＋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)國內插電混動汽車月度銷量榜首。
蔚來驅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電驅動系統(tǒng)，基本覆蓋100～300kW的新能源汽車電機，電機轉速每分鐘最高達16000轉，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的供應商主要有方正電機、寧波雙林、株洲齒輪、匯川技術等；為上汽乘用車配套電機的供應商主要有華域汽車、精進電動等；為廣汽新能源配套電機的供應商主要有日本電產(chǎn)、廣州尼德科等；為長安汽車配套電機的供應商主要有上海電驅動、中車時代等；為小鵬汽車配套電機的供應商主要有精進電動、方正電機、上海電驅動、合普動力等。
方正電機是行業(yè)位居前列的上市公司，憑借配套“國民車”五菱宏光MINI EV而迎來新的市場機會；同時，它還為蔚來驅動科技提供新能源汽車電機核心部件。方正電機今年上半年財報顯示，其營收87.9億元，同比增長108.89％，實現(xiàn)扭虧為盈，凈利潤達696.3萬元。
事實上，業(yè)內也出現(xiàn)了多渠道供貨的情況，比如，向外拓展業(yè)務版圖的弗迪動力，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，同時也采購上海電驅動和聯(lián)合電子的產(chǎn)品。
“應該說，電機供應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為，自給渠道可以更好地保證供應鏈安全，在關鍵技術上保持更強的自主性，對供應鏈有議價權，比較適合發(fā)展較為成熟，具備資金和技術實力的整車企業(yè)。而外供渠道可以目標明確、數(shù)量準確地實現(xiàn)快速供貨，適用于缺乏自研能力的企業(yè)。
核心零部件供應仍是瓶頸
雖然自主企業(yè)在新能源汽車電機供應上占據(jù)較大市場份額，但與國外同行相比，仍有需要彌補的技術差距和短板�！叭缃竦男履茉雌囯姍C，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)，但目前國內用于電機生產(chǎn)的自動化設備還不夠先進，無法適應這種實際需求，很多時候還是人工生產(chǎn)，這與國外能適應產(chǎn)品多樣化的自動化生產(chǎn)設備相比，在效率、成本上存在差距，我們也在積極努力逐步改進，準備引進國外先進的生產(chǎn)設備�！闭憬脚d汽車電子有限公司總工程師向雙林向記者表示，近年來電機技術、生產(chǎn)工藝發(fā)展較快，供應商面臨諸多挑戰(zhàn)，倒逼企業(yè)不得不加快技術進步及引進的步伐。
“總體而言，國內電機企業(yè)由于起步較晚，設計及技術、工藝等方面的先進程度及積累均有不足。”胡豐林介紹稱，一是在電機核心指標如轉矩密度、功率密度、壽命等方面的表現(xiàn)與國際先進水平仍有差距；二是在關鍵材料及電機零部件上，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口，因此國內企業(yè)在生產(chǎn)成本上幾乎沒有優(yōu)勢；三是一些國內供應商規(guī)模偏小，研發(fā)能力偏弱，設計、生產(chǎn)工藝的智能化、自動化、標準化程度不夠，導致電機產(chǎn)品可靠性、一致性方面表現(xiàn)欠缺；四是技術積累上有差距，國外企業(yè)申請的新能源汽車電機專利90％為高含金量的發(fā)明專利，而國內企業(yè)在這方面的占比只有40％左右，差距明顯�！袄�，較為先進的扁線電機無法人工生產(chǎn)，需要依賴自動化生產(chǎn)設備，企業(yè)如果不做出改變，就難以實現(xiàn)產(chǎn)品升級，無法適應市場�！彼Q，
“目前，新能源汽車電機趨向結構緊湊、尺寸小、重量輕、可靠性高、效率高、成本低、調速范圍寬、環(huán)境適應性好等要求，但由于我國電機及相關的電控系統(tǒng)在技術、制造設備等方面與國外仍有一定差距，導致我們的產(chǎn)品在一些核心技術指標及產(chǎn)品可靠性上還有短板�！背墒儡姳硎�，如在電機峰值轉速上，特斯拉自制電機能達到每分鐘19000轉，而國內企業(yè)的電機每分鐘多在5000～12000轉，最高的為16000轉；在電機的冷卻方式上，目前國內電機企業(yè)主要采用水冷為主，國外先進的電機企業(yè)像博格華納旗下的雷米電機已發(fā)展到油冷方式。同時，國內基本不具備生產(chǎn)新能源汽車電機的先進自動化設備，企業(yè)主要依賴進口，且價格昂貴。在他看來，現(xiàn)階段，無論從國外進口此類設備還是繼續(xù)采用人工生產(chǎn)，國內電機生產(chǎn)成本短期內都難以降下來。
“新能源汽車驅動電機不同于工業(yè)電機，對于負載要求、技術性能以及工作環(huán)境等方面，都有著更加嚴格的要求�！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；二是電機最高轉速要求達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，適應極限高低溫、惡劣天氣以及頻繁振動等多種復雜環(huán)境。
國內企業(yè)要適應新能源汽車快速發(fā)展的需求，盡快補齊短板，縮小差距，已成為當務之急。“除電機企業(yè)自身要不斷增強技術研發(fā)能力，搶占技術制高點外，行業(yè)上也應該組織下游企業(yè)建立合作機制，打通新能源整車、電機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，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈互利共贏�！眳柦ㄆ教岢�，行業(yè)還需逐步擺脫對“稀土永磁紅利”的依賴，前瞻性布局電機新技術、新材料、新工藝、新設計，以應對已經(jīng)出現(xiàn)的稀土資源供應制約，利用先進的少稀土甚至無稀土電機技術助力新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
市場呼喚創(chuàng)新技術
當前，新能源汽車發(fā)展正在以前所未有的速度前行，也在倒逼電機技術進步。“高端乘用車對集成型電驅動系統(tǒng)有更高的要求�！本M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，精進電動開發(fā)了全系列的電驅動總成產(chǎn)品，設計了2000N·m的前置前驅三合一驅動系統(tǒng)，以及3000N·m的前置前驅、后置后驅三合一產(chǎn)品，推出了250kW的集成碳化硅控制器的三合一產(chǎn)品。同時，精進電動研發(fā)的4000N·m/200kW三合一純電驅動總成，電機使用了先進的8層導體繞組，電機最高效率達到97.5％，冷卻方法為較為先進的油水復合冷卻。而在商用車的電驅動系統(tǒng)中，精進電動為電動輕卡研發(fā)了先進的高速單減電機，使重量下降了42％，在輕卡領域的市場份額從20％提升到近50％。
集成化、小型化、高效率是電機的發(fā)展方向。“新能源汽車電機的集成一體化設計，正在成為一種新的技術路線和發(fā)展趨勢�！焙S林表示，與電機等部件各自獨立工作的方式相比，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與減速器二合一電驅動模塊，寶馬i8配裝吉凱恩的電機、電控、減速器三合一電驅動模塊。在國內，華為自研的DriveOne三合一電驅動系統(tǒng)已經(jīng)配套賽力斯等車型。
事實上，國內企業(yè)對于電機及電驅動技術的研發(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，會搭載到即將推出的新款C385純電動轎車上。超集電驅系統(tǒng)的目標，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包含兩個總成。其中，800V電驅使用了扁線繞組、超低黏度潤滑油、油冷、自主高效控制軟件等一系列新技術，平均效率達到90％，總成最高效率達95％，全生命周期的碳排放再降低2噸；新一代超集電驅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《中國新能源汽車驅動電機行業(yè)發(fā)展白皮書（2021年）》顯示，2020年，中國新能源汽車驅動電機裝機量為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，中國新能源汽車驅動電機的出貨量有望超過1000萬臺。
為此，國內多家電機企業(yè)正積極擴產(chǎn)。其中，方正電機在浙江麗水準備投資5億元，建設年產(chǎn)100萬臺新能源汽車驅動電機項目；大洋電機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；寧波雙林積極擴充電機產(chǎn)能，預計2023年也將達到年產(chǎn)能50萬套。
“我國新能源汽車快速發(fā)展的態(tài)勢，不僅帶來電機的更大需求，而且呼喚更新的技術。電機的未來發(fā)展趨勢已比較明朗，即在動力更強、更穩(wěn)、可控性更好的同時，做到更加節(jié)能、降耗、低碳，其實這也是新能源汽車發(fā)展的初衷�！眳柦ㄆ綇娬{。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/波德）
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