10月,新能源汽車產銷分別完成39.7萬輛和38.3萬輛,環比增長12.5%和7.2%,同比均增長1.3倍。其中純電動汽車產銷分別完成32.9萬輛和31.6萬輛,同比均増長1.3倍。插電式混合動力汽車產銷均完成6.8萬輛,同比分別增長1.7倍和1.5倍;燃料電池汽車產銷分別完成59輛和47輛,同比分別下降23.4%和40.5%。本月新能源產銷繼續重新整理記錄。從細分型來看,純電動汽車、插電式混合動力汽車的產銷也均重新整理記錄。
1-10月,新能源汽車產銷分別完成256.6萬輛和254.2萬輛,同比均增長1.8倍。其中純電動汽車產銷分別完成213.2萬輛和210.5萬輛,同比均增長1.9倍,插電式混合動力汽車產銷分別完成43.3萬輛和43.7萬輛同比分別增長1.2倍和1.4倍,燃料電池汽車產銷分別完成940輛和953輛,同比分別增長45.3%和44.8%。
新能源汽車產銷連創新高,月產銷已接近40萬輛水平,1-10月滲透率繼續提升至12.1%。
根據NE時代資料,2020年新能源電驅動整體裝機量為135.7萬套,其中三合一電驅動系統配套裝機量達50.6萬套,佔比37.3%。
2021年1-6月份,新能源乘用車電驅動裝機量115.4萬套,其中59.1萬套的電驅動為三合一及以上產品,佔比升至51.2%。
根據保險資料統計,2021年10月,國內新能源乘用車三合一及以上的電驅動系統裝機量14.8萬套,份額佔比47.3%。TOP10中弗迪動力、日本電產和特斯拉三家電驅動企業在三合一產品市場規模在萬套以上,份額累計達到了46.8%,其中弗迪動力三合一裝機量近4萬套。
從電機供應來看,弗迪動力電機裝機量超過7萬套。方正電機在上汽通用五菱、小鵬汽車等客戶的支援下,以近4萬的成績排名第二。在電控市場中,匯川和陽光電動力均以8.8%的市場份額位列第二和第三。宏光MINI的影響力依然很強,成功帶著雙林汽車、陽光電動力、央騰電子、英博爾、五菱工業等企業出線。
透過對三組不同功率級別的對標三合一總成引數的分析,不難發現:
- 目前量產的三合一,永磁同步電機是絕對的主流,佔比超過8成;
- 電機的峰值轉速一般都在16000rpm上下,並有增加的趨勢,電機高速化還將是確定的趨勢;
- 最新推出的電驅總成幾乎標配了扁線油冷的技術方案,特斯拉的國產電機都開始應用了扁線技術,並且公佈了10層扁線的方案,因此,多層扁線油冷技術路線也將是主流技術趨勢之一;
- 華為、匯川、特斯拉等應用的油水複合冷卻方案,將大行其道,成為主流的熱管理方案之一;
- 國內電驅企業的技術水平已經與國際巨頭們差距很小了,相信再過兩年,國內電驅企業將成為世界的“領頭羊”。
電驅動系統的最佳化升級的兩個方向
部件層面:以單體部件為目標進行升級最佳化,主要透過工藝改進、材料替代等實現。例如,永磁同步電機、扁線電機的應用,SiC元器件的應用等。
系統層面:以整合化為主,實現多部件融合的系統級改造、最佳化;例如,將電機、電機控制器、減速器、OBC、DC/DC、PDU等獨立部件融合為“三合一”、“多合一”,並逐步從硬體融合,向電氣融合、晶片融合推進。
隨著電驅總成高速化的趨勢確立,減速箱的減速比將逐步提高,對齒輪和軸承廠家將提出更大的挑戰。
電機電控企業發展路線(匯川、英搏爾、臥龍電驅等):基於自身電機、電控的優勢,向下合併減速器,向上逐漸合併OBC、DC/DC、PDU等整車充電控制模組;從低端產品、低端市場逐漸向上生長,客戶群和配套車型改善,單車價值量、利潤提升。提供模組化、平臺化產品和解決方案。
電源模組企業發展路線(欣銳科技、英威騰、威邁斯等):基於電源模組的技術優勢,將OBC、DC/DC、PDU整合成電源“三合一”;部分廠商嘗試向動力域整合,將電機控制器MCU整合,但因為電機電控技術門檻較高,挑戰較大。
整車零部件企業(博世、大陸、聯合電子等):從現有體系進行系統化整合整合。
高整合化的代表:比亞迪海豚的八合一、華為的DriveOne七合一、上汽變速器&威邁斯七合一。
比亞迪海豚的八合一包含:VCU、BCU、PDU、DCDC、OBC、MCU、電機、減速器八大部件;
華為七合一包含:BCU、PDU、DCDC、OBC、MCU、電機、減速器七大部件;
上汽變速器&威邁斯七合一包含:電機、電控、減速器、OBC、DCDC、PDU、DCU(Domain Controller Unit)。
- 奧迪e-tron的平行軸三合一系統選擇電機與減速機的共殼體方案,電機控制器作為單獨的模組與電機殼體共享連線埠,進行銅排直連;
- 電機控制器作為通用模組可以應用於四種不同的產品型號中;
- 轉子運用空心軸技術,在輕量化的同時還能被充分冷卻;
- 最大的亮點無疑是對交流非同步電機無處不在的充分冷卻,水路先後經過電機控制器、軸承座板、轉子軸、定子外殼、對面的軸承座板後流出到散熱器;
- 大量地運用行星排減速器、外外齧合雙星行星排差速器,結構緊湊規整;
- 奧迪在後軸雙電機方案上採用的電子差速器代替機械差速器,提高了傳動效率,降低了硬體成本。
吉凱恩的三合一設計非常巧妙,是值得參考學習的佳作。
寶馬第五代電驅的共殼體設計是最大亮點,提升了整機的剛度,降低了製造成本,在未來兩年將會成為主流的技術路線之一。
同時,它採用無稀土的勵磁同步電驅技術路線,也將在材料成本高企的今天,成為某些電驅企業的救命稻草,成為降本的主要參考技術路線之一。
雅馬哈公司真是幹啥像啥,說不定有一天成為一家頂級的電驅動系統供應商,看看他們做出的產品,真的都踩到了電動汽車驅動總成發展趨勢的點子上了。他們的認知層次和企業實力,有參與到汽車行業競爭的資本。
英國AEM公司的開關磁阻電機:HDSRM 300的峰值轉矩為380 Nm,功率高達214 kW,而HDSRM 300 T將峰值功率為166 kW的扭矩增加到520 Nm。這兩臺馬達都重75公斤,都是液冷的。SSRD是為乘用車市場開發的,單電機的功率為125kW。
技術特點:無稀土、製造成本低。
Lucid Air永磁同步電驅系統
- 技術特點:
- 額定電壓:900V
- 電驅峰值功率:500kW
- 三合一總重:74kg
- 電機峰值轉速:20000rpm
- 油冷、扁線、同軸行星齒輪減速器
FEV兩擋油冷三合一電驅系統
- 具備動力換擋和空檔的2檔電驅動單元;
- 電機最大扭矩: 500 Nm;
- 最大輪上扭矩: 6.000 Nm;
- 峰值功率 300 kW / 持續150 kW;
- 系統重量(乾重)< 85 kg;
- YASA 軸向磁通電機,特點是同軸集成了逆變器,具有極高的功率密度;
- 拉維娜行星齒輪組,2組制動器和一個單向離合器;
- 成熟的 LuK 按需換擋離合器執行器;
- 線控駐車(可選) ,逆變器,電機和變速器的聯合冷卻潤滑系統,按照需求執行,集成了油罐;
- 透過選用不同的電機和逆變器,易於擴充套件至較低功率等級。
AVL公司研發的雙電機兩擋高速電驅橋
雙永磁同步電機(峰值:30000rpm,2500Nm×2,150kW×2)與控制器整合冷卻,透過定子槽對繞組進行直接油冷,乾式轉子,無氣隙管。有效質量功率密度7.5kW/kg。分散式繞組,分段式磁鋼,矽鋼片厚度為0.2mm。電控方面整合式雙電機控制器,公用薄膜電容,採用碳化矽功率模組,整合式油冷。800V系統,峰值可變頻率達到了30kHz。兩檔自動變速箱,速比16.7:1。
現代艾尼氪 IONIQ 5 800V高壓三合一動力系統
電機、電控和減速器採用三合一設計,空間佈局較為緊湊。電機採用髮卡式繞組,線圈填充係數較前作提升了10%。逆變器選用了SiC半導體,效率比Si材料提高2%-3%,等效於續航里程增加5%。
驅動系統發展趨勢關鍵詞總結:
- 平臺化、模組化:主機廠的頂層規劃設計是節約電驅開發成本的起點,大眾e-tron是車企們學習的榜樣。
- 高壓化:提高電壓利用率,降低系統發熱損耗,提高整體機械效率,現代艾尼氪 IONIQ 5和保時捷Taycan等車型已應用800V高壓系統。
- 碳化矽:耐高壓的碳化矽功率器件與高壓化相輔相成,綜合運用,可使整車續駛里程提升5%以上。
- 油冷扁線:槽滿率的提升使得扁線電機效率提升20%以上,油冷和扁線是優勢互補,是非常契合的搭配。
- 高速化:高速化能提升動力總成的功率密度,降低材料用量,可以有效地降低電機制造成本,高速化趨勢已經確立。高速化基本代表了一個公司的技術能力,預計頂流企業的電機轉速上限每年增加2000rpm。
- 多層扁線:為了避免高速化帶來的電流趨膚效應導致的效率下降,增加扁線層數成為必然選擇,未來10層,12層扁線都將成為可能。
- 兩擋化:為了增加電驅系統的動力性和經濟性,增加擋位以換取更寬的高效區範圍成為減速系統持續最佳化的必然選擇。
- 智慧化:按需分配將成為油冷系統、換擋系統、驅動系統等精細化策略控制的追求目標。往更高的層次看,車路協同,人車聯動,帶自我學習功能的智慧化策略系統將成為軟體最佳化的階段目標。
- 技術路線多元化:開關磁阻電機、勵磁同步電機、軸向磁通電機、複合磁阻電機等將逐步被挖掘出來。
- 整合化:繼機械部件的整合化後,大規模拓撲電路整合將成為主機廠的研發方向,如比亞迪的海豚八合一。
- 共殼體:隨著寶馬iX3的第五代電驅的應用,共殼體方案也將成為明年展會的主流方案。
- 高安全:EMC等級Class 3是目前主流廠家量產產品能達到的等級。
- 舒適性:NVH的調校能力,更彰顯電驅企業的業務能力。
- 可靠性:最後這點兒最重要了,花裡胡哨,不如抗造。
- 低成本:勵磁同步、開關磁阻等無稀土方案將會成為研究重點,降本增效是電驅始終追尋的第一真理。
- 熱管理智慧化:油水複合冷卻將成為目前冷卻系統的標配。
- 雙電機動力耦合:在電子差速策略完善之後,雙電機的動力總成或將成為主流。
文件及PPT版權歸屬作者吳慶國及電動新世界微信公眾號平臺所有,轉載前請與作者溝通,未經授權轉載或改編本文者,本平臺將保留申訴甚至追償的權利。