智能汽车电驱动系统发展趋势分析报告( 四 )


(1) 稀土永磁材料是电机转子的核心原材料 , 决定了电机功率密度的上限 , 目前主流方案是烧结钕铁硼 。 由于稀土储量集中在国内 , 我国企业掌握稀土永磁材料85%左右的产能 。 海外主要企业为日立金属、信越化学 , 主要供应日系市场需求 , 其他海外市场均由中国企业掌控 。 烧结钕铁硼的多项核心专利由日立金属掌控 , 国内厂商必须得到日立金属的专利授权才可出口 。 (2) 功率模块是电机控制器的核心部件 , 主要通过功率半导体高频开关进行DC-AC转换 , 并调节驱动电机的电流、电压 , 实现精确控制 。 目前英飞凌、三菱电机等海外巨头掌握绝大部分市场份额 。 (3) 下游系统集成主要为Tier 1供应商及整车厂 。 目前电驱动系统仍处于发展期 , 标准化程度较低 , 因此整车厂自产、供应商定点开发两种模式占据主流 。

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图八: 电驱动系统产业链
(资料来源: 精进电动  , 本翼资本整理)
2.2 现状——主流方案为永磁同步电机
(1) 技术路线:目前驱动电机的主流方案为永磁同步电机 , 配套占比达96.6% , 覆盖绝大多数品牌及车型;交流异步电机占比2.8% , 主要配套蔚来ES8/EC6的后置电机、特斯拉Model 3/Model Y的前置电机及岚图FREE、奔驰EQC等车型 。 此外 , 宝马X3EV配备他励同步电机 , 市场占比仅为0.6% 。
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图九: 驱动电机技术方案格局(2021年9月)
(资料来源: 第1电动网  , 本翼资本整理)
永磁同步电机转子由永磁体构成 。 永磁体本身能够产生稳定磁场 , 因此不需要持续消耗额外的电能进行转子励磁 , 运行时转子没有铜损和铁损 , 也没有集电环和电刷的摩擦损耗 , 产生的热量少 , 对散热方案的要求低 。 因此永磁同步电机具备效率高、体积小、重量轻 , 功率密度高四大优势 , 成为主流技术路线 。 此外 , 稀土永磁材料产能集中在国内 , 供应链角度也具备成本竞争力 , 低端车型的永磁同步电机价格在千元级别 , 高端车型的永磁同步电机成本也可控制在2万以下 。 缺点在于振动、高温等极端情况会使得永磁体产生“退磁”现象 , 导致电机性能下降 。
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图十: 永磁同步电机构造示意图
(资料来源: 公开资料  , 本翼资本整理)
交流异步电机(感应电机)转子由铜/铝材料制成 , 转子的转速总是慢于定子旋转磁场的转速 , 在磁场内切割磁感线 , 产生感应电流 , 并通过电流的磁效应获得转矩 。 异步电机不需使用稀土永磁材料 , 原材料成本低于永磁同步电机 。 缺点在于功耗高且占用空间大 , 在效率与功率密度方面均不及永磁同步电机 。 高端车型空间相对宽裕 , 电池组容量大 , 续航能力强 , 因此交流异步电机在高端细分市场占有一定份额 。
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表一: 不同种类驱动电机指标对比
(资料来源: 精进电动  , 本翼资本整理)
(2) 数量:驱动电机是电动汽车必不可少的核心部件 , 理论上每辆电动汽车(包括混动、纯电动、燃料电池汽车)都必须配备至少一台驱动电机 。 后置单电机方案目前在中低端市场占据主流 。 此外 , 特斯拉、蔚来、理想、小鹏等高端品牌普遍采用双电机方案 , 通过配备前、后两台驱动电机实现“四驱” , 提升动力性能及驾驶体验 。


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