2014年中国新能源汽车驱动电机行业(相关信息)

2014年中国新能源汽车驱动电机行业截至2014年5月，中国能够生产新能源汽车驱动电机的厂家有30家左右，包括整车厂、汽车零配件生产商、独立电机生产商。本土厂商中，能够为整车厂进行批量供货的生产企业有15家左右。整车厂中，比亚迪新能源汽车驱动电机均自主配套；独立电机或汽车零配件生产商中，上海电驱动是新能源乘用车驱动电机的龙头企业，南车时代电动则是新能源商用车驱动电机的龙头企业。外资品牌中，丰田、本田等整车企业已在中国设立汽车电机工厂供应自有产业链；博世、采埃孚等汽车零配件企业已与内资企业成立合资公司研发生产新能源汽车驱动电机；雷米电机等独立电机供应商已在中国设立工厂。2013年中国生产新能源汽车驱动电机约4.6万套，产值18.6亿元，目前行业规模小，产能扩张较慢，主要原因是中国新能源汽车推广进展不理想。但是2014年中国新能源汽车推广力度开始加强，产销量出现加速增长的态势：2014年4月份中国共生产新能源汽车3850辆，同比增长70.1%。新能源汽车的市场增长加速将带动新能源汽车驱动电机市场的发展。从中国不同种类新能源汽车驱动电机的应用来看，目前交流异步感应电机和开关磁阻电机主要应用于新能源商用车,特别是新能源客车，开关磁阻电机的实际装配应用较少；永磁同步电机主要应用于新能源乘用车。中国在开关磁阻电机领域处于龙头地位的企业是北京中纺锐力，在永磁同步电机领域拥有领先技术的企业为上海电驱动、精进电动、深圳大地和等，其中精进电动是出口新能源汽车驱动电机最多的企业。新能源驱动电机驱动电机系统：驱动电机系统是新能源车核心部件之一。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。电机驱动系统主要由电动机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成。电动汽车的电机有三种主要形式：异步电动机感应电动机又称“异步电动机”，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动。转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。定子是电动机中不转动的部分，主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机械方法来实现。而是以交流电通于数对电磁铁中，使其磁极性质循环改变，故相当于一个旋转的磁场。这种电动机并不像直流电动机有电刷或集电环，依据所用交流电的种类有单相电动机和三相电动机，单相电动机用在如洗衣机，电风扇等；三相电动机则作为工厂的动力设备。永磁同步电动机永磁同步电机是利用永磁体建立励磁磁场的同步电动机，其定子产生旋转磁场，转子用永磁材料制成。同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。永磁电机作为驱动电机的优越性1）转矩、功率密度大、起动力矩大。永磁电机气隙磁密度可大大提高，电机指标可实现最佳设计，使得电机体积缩小、重量减轻，同容量的稀土永磁电机体积、重量、所用材料可以减轻30%左右。永磁驱动电机起动转矩大，在汽车启动时能提供有效地启动转矩，满足汽车的运行需求。2）力能指标好。Y系列电机在60%的负荷下工作时,效率下降15%,功率因数下降30%，力能指标下降40%。而永磁电机的效率和功率因数下降甚微,当电机只有20%负荷时,其力能指标仍为满负荷的80%以上。同时永磁无刷同步电机的恒转矩区比较长,一直延伸到电机最高转速的50%左右,这对提高汽车的低速动力性能有很大帮助。3）高效节能。在转子上嵌入稀土永磁材料后,在正常工作时转子与定子磁场同步运行,转子绕组无感生电流,不存在转子电阻和磁滞损耗,提高了电机效率。永磁电机不但可减小电阻损耗,还能有效地提高功率因数。如在25%—120%额定负载范围内永磁同步电机均可保持较高的效率和功率因素。4）结构简单、可靠性高。用永磁材料励磁,可将原励磁电机中励磁线圈由一块或多块永磁体替代,零部件大量减少,在结构上大大简化，改善了电机的工艺性,而且电机运行的机械可靠性大为增强,寿命增加。转子绕组中不存在电阻损耗,定子绕组中几乎不存在无功电流，电机温升低,这样也可以使整车冷却系统的负荷降低,进一步提高整车运行的效率。稀土永磁电机的设计理论、计算方法、检测技术和制造工艺正不断地完善和发展,永磁材料的性能和可靠性正不断地提高。电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的快速发展也对永磁驱动电机的发展起到了积极的促进作用。随着未来混合动力汽车和纯电动汽车的快速发展,永磁驱动电机将迎来一个更为快速发展的时期,其发展趋势也将呈现以下特点:高功率密度、高转矩密度、高可控性、高效率、高性能、高价格比等,以满足混合动力汽车和纯电动汽车的实际需求。开关磁阻电动机开关磁阻电动机（SwitchedReluctanceDrive：SRD）是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。开关磁阻电机特点开关磁阻电机具有简单可靠、在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四相运行、响应速度快、成本较低等优点。但开关磁阻电机有转矩波动大、噪声大、需要位置检测器、系统非线性特性等缺点，所以目前应用还受到限制。其中,异步电机主要应用在纯电动汽车，永磁同步电机主要应用在混合动力汽车中，开关磁阻电机目前主要应用在客车中。上述三种方案各有优缺点，因此批量生产的可靠性和成本，比方案本身更为重要。与一般工业用电机不同，用于汽车的驱动电机应具有调速范围宽、起动转矩大、后备功率高、效率高的特性，另外还要求可靠性高、耐高温及耐潮、结构简单、成本低、维护简单、适合大规模生产等。2驱动电机发展趋势驱动电机系统是电动汽车的核心，未来我国电动汽车用驱动电机系统将朝着永磁化、数字化和集成化方向发展。目前某些关键材料（如高性能硅钢片、绝缘材料）和关键元器件（如IGBT、DSP芯片）仍主要依靠进口，限制了选择余地和成本降低，但是相对动力电池而言，驱动电机系统并不是电动汽车发展的障碍。1）电机永磁化电机永磁化符合电机驱动系统高效率的需要。永磁电机具有效率高、比功率大、功率因数高、可靠性高和便于维护等优点，采用矢量控制的变频调速系统，可使永磁电动机具有宽广的调速范围。因此以丰田汽车和本田汽车为代表的国际化制造商以及国内一汽、东风、长安、奇瑞等厂商均在其电动汽车中采用了永磁电机方案，推动车用电机向永磁化方向发展。永磁电机的主要材料及部件是钕铁硼磁钢、电工钢和高速轴承。进入21世纪以来，我国磁性材料产业年增长率超过20%，作为制造电机铁心的材料，电工钢带是使用最普遍的重要磁性材料，是车用电机高效、高功率密度的保障，其成本占到了电机本体成本的20%左右。日本住友电工生产的0.27mm厚电工钢带已用在混合动力驱动电机上，我国宝钢集团在“863”课题支持下，从2008年起开展了电动汽车驱动电机用电工钢带研发，我国车用驱动电机系统将有望采用国产的高效电工钢带。要保证电动汽车历经20余万公里、经受严寒酷暑仍然可以运行，车用电机高速轴承仍需要投入开发，目前我国所研制的车用驱动系统大多采用进口的高速轴承。全球范围看，有刷直流电机、一般同步电机、感应电机与有刷磁铁电机商品化历史最长，产品更新换代不断，迄今还在应用。日本的电机产业化水平较高。近年来美、欧开发的电动汽车多采用交流感应电机，日本则多采用永磁电机。国内车用驱动电机行业现状：电机业中的小行业、但制造门槛高，电机驱动系统还存在较多差距与不足，但国内政策扶持将加快产业步伐。2）逆变器数字化在电动汽车中，由燃料电池或蓄电池提供的直流电能，通过一个或多个逆变器将其转换成交流电能驱动永磁电机运动，其中车用电机驱动控制器由逆变器和电机的控制电路构成。目前为止，由于电动汽车的直流电压大多低于600V，逆变器都采用三相两电平结构和1200V以下的IGBT模块，其中逆变器的核心器件IGBT和电容的成本占到了电机驱动控制器成本的50%以上。在混合动力汽车应用中，为了简化冷却系统、降低整车成本，对车用电机驱动系统提出了冷却液入口温度大于105℃的要求，这个要求除提高了电机绝缘等级和钕铁硼磁钢的等级外，市场上广泛使用的150℃结温IGBT不能满足要求，需要使用175℃结温IGBT，并仔细设计高换热效率的散热器系统。逆变器控制系统数字化是未来电机驱动技术发展的必然趋势。数字化不仅包括驱动控制的数字化、驱动到数控系统接口的数字化，而且还应该包括测量单元数字化。随着微电子学及计算机技术的发展，高速、高集成度、低成本的专用芯片以及数字信号处理器(DSP)等的问世及商品化，使全数字的控制系统成为可能。用软件最大限度地代替硬件，除完成要求的控制功能外，还应该具有保护、故障监控、自诊断等其他功能。3）系统集成化系统集成化符合电机驱动系统降成本的需要。电机驱动系统的集成化包括两个方面：1）机电集成。其一是车用电机与发动机集成构成混合动力发动机总成，如本田的ISA系统；其二将车用电机与变速箱集成，如丰田混合动力系统THS。总之，车用电机与汽车发动机或变速箱集成的方向发展有利于减小整个系统的重量和体积，有效降低系统制造成本。2）将电动汽车驱动控制器的开关器件、电路、控制、传感器、电源和无源器件都集成到标准的模块中构成电力电子组件，这种集成方法可以较好地解决不同工艺的电路之间的组合和高电压隔离等问题，具有较高的集成度，能比较有效地减小体积和重量，但目前还存在分布参数、电磁兼容、传热等具有较高难度的技术问题，尚不能同时有效地降低成本，达到更高的可靠性。3国内外驱动电机产业现状国外现状全球范围看，有刷直流电机、一般同步电机、感应电机与有刷磁铁电机商品化历史最长，产品更新换代不断，迄今还在应用。上世纪80年代开始进入商品化的表面永磁同步电机与1990年代以来研制开发的开关磁阻电机、内置式永磁同步电机以及最新的同步磁阻电机相继进入市场，并在电动汽车与混合动力汽车上获得应用。根据电动汽车、混合动力车车型的开发应用年代，日本的产业水平与市场偏好，成本核算等方面考虑，先采用感应电机，而近几年来在批量生产的日本电动汽车车型上以采用永磁同步电机为主流。近年来美、欧开发的电动汽车多采用交流感应电机。其主要优点是价格较低，性能可靠；缺点是起动转矩小。日本近年来问世的电动汽车与新型混合动力车大多采用永磁电机。其主要优点是效率比交流感应电机高，但价格较贵。永磁材料耐热温度低于120℃，而开关磁阻电机结构新型、简单、起动性能好，无大的冲击电流，但噪声大。国内现状1）电机业中的小行业、但制造门槛高作为电机行业的细分领域，电动汽车驱动电机是一个小行业。主要是由于市场处于起步阶段，这一行业总体上规模不大，但门槛不低，驱动电机作为电动汽车的能量转化工具，必须具有高效率、高适应性。由于受到空间和整车售价的限制，电机的高密度、小型化、轻量化、低噪声和低成本也显得至关重要。电动汽车驱动电机输出1kw只需0.6kg重量，这是一般电机不可想象的。这就要求企业采用强制水冷结构、高电磁负荷、高性能磁钢、高转速以及超短端部长度绕组等技术，使电机小型轻量化。此外，由于车辆振动及发动机的高温环境，车用电机处于振动大、冲击大、灰尘多、温湿度变化大的恶劣条件下运行，车用电机必须适应环境，使车辆稳定、安全运行。2）专业电机企业数量少、高新企业居多我国电动汽车驱动电机生产企业全国有30多家，多数企业规模小、实力还较弱。驱动电机是新兴的电传动行业的一个分支，新兴的高新技术企业是这一行业的主力军之一，它们一般依托于高校或者科研院所，具有较强的技术水平，但由于成立不久，这些企业大多实力较弱，融资渠道单一，生产能力不强。我国人力资源丰富，具有丰富的稀土资源，为电机业的发展提供了很好的环境。我国车用电机在全球资源条件下具有明显的比较优势，较易进人全球分工体系，如果引导得力，我国驱动电机完全可以发展成具有中国