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新能源汽车大小三电技术分析及产业发展趋势2021-12-14 11:33·ICVS智能汽车产业联盟1 基础概念1.1 概述作为新能源汽车的心脏电驱动系统发挥了燃油汽车中发动机、ECU电控单元、变速箱的作用对新能源汽车整车使用性能的动力性、经济性、舒适性、安全性等核心指标具有较大影响不论采用何种电动化技术路径(纯电动、插电混动、增程式等)不论使用何种动力电池(磷酸铁锂、高镍三元、燃料电池等)每辆新能源汽车都需要电驱动系统实现动力输出与控制电驱动系统可包括大三电及小三电总成系统其中大三电包括:驱动电机、驱动电机控制器、变速器;小三电则一般包括:高压配电盒PDU、车载充电机OBC和DC/DC变换器1.2 电驱动大三电系统包括三大总成部件:驱动电机总成(将动力电池的电能转化为旋转的机械能是输出动力的来源);控制器总成(基于功率半导体的硬件及软件设计对驱动电机的工作状态进行实时控制并持续丰富其他控制功能);传动总成(通过齿轮组降低输出转速提高输出扭矩以保证电驱动系 统持续运行在高效区间)新能源汽车的电驱动系统在高温 、 高湿 、 振动的复杂工作环境下基于实时响应的软件算法高频精确地控制电力电子元器件的功率输出特性实现对驱动电机的控制最终通过精密机械零部件对外传输动力1.3 电驱动小三电系统也包括三个总成部件:DC/DC变换器(DC/DC Converter);车载充电机(On-Board ChargerOBC);高压配电盒(Power Distribution UnitPDU)其主要功能为提供电力转换及电池的充放电功能车载电源作为新能源汽车动力总成中的重要组成部分必须满足功率密度大、体积小、重量轻、抗干扰能力强、可靠性强、寿命长等特点2 电驱动关键技术2.1 电机高速化趋势明显是行业未来的发展趋势驱动电机主要为机械部件原材料成本相对容易核算在行业竞争日趋激烈的情况下提升电机的功率重量密度和功率体积密度使电机重量减轻是降低驱动电机产物成本的有效方式提升电机转速则对电机的设计提出了更高的要求轴承选型、电机散热、转轴材料、定转子硅钢片材料、电磁仿真、机械强度仿真、热仿真、公差计算匹配等等都变的更有挑战性近年来不论是国内还是国外的产物电机的最高转速都在不断的提升过程中2.2 电机扁线化势头明显多家公司已经开始布局及大规模量产扁线电机即采用扁平铜包线绕组定子的电机与普通圆漆包线绕组相比扁线绕组在相同的体积下具有能量密度更高电机效率更高的特点其优点包括:? 更高的槽满率:相比传统圆线电机裸铜槽满率可提升20%~30%有效降低绕组电阻进而降低铜损耗? 散热性能更好:扁线形状更规则在定子槽内紧密贴合热传导效率更高提升电机峰值和持续性能? 更短的端部尺寸:相比圆线电机绕组端部尺寸更短端部总高度短5~10mm有效降低端部绕组铜耗? 更好的NVH表现:扁线结构绕组有更好的刚度同时扁线绕组通过铁芯端部插线电磁设计上可以选择更小的槽口设计有效降低齿槽转矩脉动特斯拉、上汽新能源、雪佛兰Volt、丰田第四代Prius、长城蜂巢、东风岚图、保时捷Taycan、大众ID.4、 汉GT、吉利极氪等车型或平台中都采用了扁铜线定子电机扁线电机已经进入大规模量产期未来随着技术工艺的进一步成熟扁线电机的生产成本有望低于传统圆线电机2.3 IGBT单管并联分立式技术是降低功率器件成本的有效方式IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产物;封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广采用MOSFET以及IGBT单管并联技术(PEBB电力电子集成技术)的理念制作功率模块有利于电机控制器灵活扩容精准功率匹配降低成本保障了产物的可靠性且具有良好的电磁兼容性根据英搏尔公司2021年半年报其采取单管并联方案的集成芯动力总成其重量、体积、成本均低于目前主流产物20%以上同时在电机控制器向高压大功率趋势发展的情况下第三代功率半导体SiC的应用成为共识因其导通电阻小开关速度快的特点运用单管并联技术才能发挥其最优特性2.4 新型功率器件如SiC的应用将会极大的提升电机控制器性能在新能源汽车电机控制器当中电力转换是通过控制IGBT的开关来实现的IGBT受材料本身的局限较难工作在200℃以上高功率密度的电机控制器需要高效的电力转换效率和更高的工作温度这对功率器件也提出了更高的要求如:更低的导通损耗、耐高温、高导热能力等基于碳化硅(SiC)单晶材料的功率器件具有高频率、高效率、小体积等优点(比IGBT功率器件小70%-80%)已经在特斯拉 Model 3 车型中得到了应用碳化硅(SiC)半导体控制器能使新能源汽车实现更长的续航里程、更短的充电时间、更高的电池电压与二代硅基IGBT相比半导体碳化硅(SiC)750V时能效增加8-12%总损耗减少约1/7模块体积仅为IGBT的1/5左右开关频率为IGBT的5-10倍3 电驱动总成技术发展趋势3.1 系统集成化为确定性趋势是技术发展和成本压力下的选择电驱动系统集成化是未来确定性的趋势同时集成化产物也增加了行业的进入壁垒技术层面集成化程度更高的产物优势包括:? 机械方面壳体、轴等部件上能够做到集成化这样减少了使用零件的个数与部件的重量节省了成本;? 电气方面大三电集成能够减少控制器与电机相连三相线的长度效率提升的同时也节省了线束成本密闭的壳体空间内使电磁兼容方面的性能也能够提升;小三电方面共电路板设计也能够降低成本和产物体积? 系统层面集成产物由一家来供应也可在最初始阶段就进行优化设计达到系统的成本最优节省成本的同时也节省空间在整车装配更迅速快捷商务层面供应商集成化的产物增大了系统的复杂度客户的粘度也更高;主机厂减少了集成工作对供应商更好管理且集成产物价格更具优势2018年分体式90kw电驱动系统电机、电控、减速箱、高压连接线束总价在11000元左右;2020年集成式90KW电驱动系统平均产物价格已经降到了7500元左右降幅超过30%同时体积和重量也下降明显3.2 大小三合一产物将会维持一段时间多合一产物逐渐替代随着电驱动产物集成化的进一步提升除电机、电机控制器、减速器之外高压分线盒、DC/DC、充电机OBC等零部件也可能集成进去形成功能更全的多合一动力总成系统华为等厂商都已经发布了N合一的大集成系统但我们认为从分体部件到三合一成为主流再从三合一到N合一产物会有一定过程主要在于:? 部件增多集成难度增加进而带来质量风险更大对供应商的能力要求也更高? N合一产物也更为核心若主机厂自身不能够集成或掌握集成能力较为担心被供应商所制约? 充配电与动力系统功能相对有所分别集成带来的成本降低相对不那么明显华为DriveONE 多合一电驱动系统:业界首款超融合架构的动力域解决方案集成了电机控制器(MCU)、电机、减速器、车载充电机(OBC)、电压变换器(DC/DC)、电源分配单元(PDU)及电池管理系统主控单元(BCU)七大部件4 电驱动市场4.1 根据车辆的等级及配置不同车辆的电驱动系统配置也有所差别?对高销量车型的驱动系统配置进行分析我们发现不同等级配置拥有较大差异:? A00级别的车型电驱动功率范围在25-35kw多为单驱且基本都为外部采购? A级车电驱动功率范围有所提高在100-165kw但仍多为单驱产物开始有自身供应? B级及C级车电驱动功率一般在180kw以上且四驱版配置即一台车会配置两套甚至更多的电驱动系统4.2 新能源汽车的发展带动电驱动系统行业增长我们认为新能源汽车销售量在过去几年中高速增长也带动了电驱动系统行业的发展电驱动系统的搭载量节节提升根据NE时代统计数据2020年乘用车电机电控搭载量为123.46万套而2021年1-3月即已经达到50.15万套在新能源车中纯电动乘用车A00、A、B级车插电混A级车拥有最大的销量和销售增速如之前分析A00级电动车电机功率多为25-35kwA级及B级车根据配置不同电机功率多为100kw以上我们认为随着销量的增长这类车型所配套的电驱动产物将会增速最快也将拥有最大的出货量4.3 电驱动市场规模可达千亿元未来将能够保持高速发展国内电驱动市场高速发展:在政策及市场的共同推动下新能源汽车市场未来有望保持高速发展也必将带动电驱动系统行业的发展若2025年新能源汽车销量达到850万辆则国内电驱动市场规模整体有望达到1088亿元;2021年我国电驱动系统行业的规模约为378亿元海外市场也是巨大的增量市场:2020年乘用车中我国新能源汽车销售量占全世界新能源汽车销售量的41%但欧洲及北美的政策不断推动新能源汽车的发展假设2025年我国占世界35%的新能源汽车市场份额则可推算2025年全球电驱动系统市场规模可接达3100亿元5 电驱动产业5.1 电驱动系统行业格局目前较为分散车厂自供目前占据较大份额电驱动市场目前还有新参与者进入一起形成了四类主要的供应商我们认为整个市场参与者众多车厂自供目前占据较大份额除去车厂自供之外市场集中度不高但第三方厂商中有头部公司开始出现行业仍处于洗牌当中5.2 目前行业内主要有四类厂商:? 车企旗下:弗迪动力、上海变速器、蜂巢电驱动、威睿电动、蔚然动力、华域电动、大众变速器、现代摩比斯、电装;? 外资巨头:日本电产、博格华纳、联合电子、法雷奥西门子、纬湃科技、采埃孚;? 自主头部:汇川技术、上海电驱动、精进电动、英搏尔、中车时代电气、巨一动力;? 新进入者:华为;此外还有单部件厂商在不断补齐其它子系统能力以及创业公司在不断的进入5.3 从产业发展来看车厂自供与供应商供应并存是较为长期的趋势由于新能源汽车的电驱动系统与传统燃油车的驱动系统不论是机械结构还是控制软件方面变化都非常大属于全新技术整车厂在初期采取自供的方式主要考虑有:随着新能源汽车的销量逐渐增长电驱动产物发展逐渐成熟成为标准产物后车厂将有望逐渐转向外部采购未来车厂自供与供应商供应并存这将是较为长期的趋势:? 市场上较多方案可供选择时成本将成为重要的考量因素而供应商通过同一产物供给多家车厂成本均摊拥有规模与成本优势? 供应商供应多个客户更加专业且对先进技术更敏感随着新技术的不断应用以及产物集成化的提升主机厂难以如行业发展初期一般继续大规模进行研发投入供应商有望引领行业发展? 智能电动汽车时代主机厂的核心竞争力在于智能网联领域底盘电驱动系统相对更为标准化目前在A00车型上已经看到畅销车型的较低功率电驱动系统基本都为外部采购5.4 从2021下半年以来能够看到第三方独立厂商市场份额开始提升进入2021年下半年以来能够看到第三方独立厂商市场份额开始提升我们认为车厂对供应商的选择一旦定点将会是较为长期的合作关系从2021年的趋势来看未来第三方供应商的市场份额将有望逐渐提升我们认为在当前处于洗牌期的市场竞争情况下只有具有较强实力能够有较大出货量的公司才能够不断的优化产物、提升技术水平、扩大规模而构建更高的竞争壁垒才能够在未来胜出5.5 过去三年行业洗牌目前行业处于底部位置复苏势头已经显现随着新能源汽车销量的不断提升新能源汽车电驱动部件的出货量也将随之提高但由于补贴的退坡及行业内竞争越来越激烈整车厂逐渐将成本压力转移到供应商上尤其是作为三电核心器件之一的电驱动供应商身上行业从2019年下行电驱动产物相比电芯标准化程度较低根据不同的车型会有不同功率的产物匹配与电芯可大规模标准化生产有所不同同时其进入门槛对比电池行业相对较低因此参与厂商较多所以在行业下行期间市场竞争更为激烈未能如电池行业走出类似宁德时代、恩捷等能占据较大市场份额的公司经过近3年的行业洗牌可以看到2021年H1行业内头部公司的收入已经接近2020年全年的收入并且毛利率也开始改善我们认为行业头部公司已经开始显现并且当前集成化的产物供应市场壁垒更高未来第三方独立电驱动系统公司将会迎来高速发展期

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3、从一开始整理阳台,到第9次修整,差不多断舍离了阳台上一多半的物品,我体会到了与物品纠缠的不舍,也感觉到了自己非常矛盾的心理,过后仔细琢磨,很多物件也就很痛快地断舍离了。澳大利亚央行议息委员会也讨论了连续第二个月按兵不动的选项,但最终还是决定上调基准利率至11年高点3.85%。该行当时还预测,总体CPI料将到2025年年中才会回落到目标区间2-3%的顶端。《CHINAGAYGV体育生》特别版VR体验 -梅媛影院

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发布于:杏花岭区
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