自2009年“十城千辆”新能源汽车推广应用示范工程开始,中国新能源汽车产业已经过十年的发展,取得的成就也备受瞩目。
近年来我国纯电动乘用车技术水准不断提升,尤其是续驶能力和电耗水平进步显著。2017 年第1批推广目录纯电动乘用车型平均续驶里程仅202km,到2019年第7批推广目录时,该数据暴涨到361.9km,两年半时间续驶里程提升71%,有效缓解了里程焦虑。此外,我国纯电动乘用车电耗水平也有很大提升,单位载质量百公里电耗不断下降,平均值从第1批免征目录的12.7 Wh/100km*kg下降到第25批的8.6Wh/100km*kg,节能效果显著。
动力电池作为新能源汽车三大核心零部件之一,不仅占据整车40%左右的成本,且其性能直接决定了整车的安全性和续驶里程,重要性不言而喻。新能源汽车产业快速增长,直接催生了配套动力电池的技术进步。一方面动力电池正极材料从磷酸铁锂转向三元材料,另一方面由普通三元往高镍方向转变,两方面共同促进了动力电池系统能量密度的提升。
我国新能源汽车用动力电池技术水平不断的提高。从工信部推广目录统计数据来看,新能源纯电动乘用车配套动力电池系统单位体积内的包含的能量平均值从2017年第1批的100.1wh/kg攀升到2019年第7批的150.7wh/kg,同比提升50.5%。从合格证统计数据分析来看,2019H1动力电池装机三元材料占比72.0%,是2015年的2.6倍。
本土动力电池厂商已处于全球第一阵营。SNE Research 多个方面数据显示,2016 年全球动力电池前十厂商市占率73.6%,本土品牌占据六席,合计市场占有率 44.8%。之后市场之间的竞争加剧,优胜劣汰,行业集中度逐步提升。2019年1-5月全球动力电池市场,前十名本土品牌占据五席,前五名本土品牌占据三席,CATL 位列第一,市占率 25.4%,比第二名松下高5个多点,一马当先的优势突出。
电机驱动系统是新能源汽车行使中的主要执行结构,相当于燃油车的发动机,其性能决定了汽车的加速、爬坡能力及最高车速等,主要参数有峰值效率%、功率密度、峰值功率、最高转速等。按工作原理划分,主要有直流电机、感应电机、永磁电机、开关磁阻电机,其中永磁电机以其高功率密度、高峰值效率等优势成为市场的主流。据工信部统计,2018年12月,中国新能源乘用车搭载电机超过16万台,其中永磁同步电机占比高达 92.3%。
多年来,我们国家新能源汽车电机配套供应商中,自主品牌一直占据绝对份额。据2018年中汽协统计,我国驱动电机自主配套比例达到95%以上,新能源公交、纯电动卡车、纯电动物流车等领域全部实现国产化。
目前集驱动电机、电机控制器、减速器三合一的动力总成产品成为行业发展的新趋势。2018年我国多家电机企业如上海电驱动、汇川技术、比亚迪、精进电动等纷纷推出三合一动力总成产品。相比传统驱动电机而言,三合一电驱动优势显著:成本大幅度下降;结构紧密相连,重量轻,体积小,方便布局;电机和控制器共用一套水冷却系统,散热好,工作效率高。
新能源汽车电控系统包含三部分,分别是整车控制器、电机控制器和电池控制器(BMS),其中新能源整车控制器、BMS相对成熟,电机控制器相对落后,还在于核心零部件IGBT 90%以上依赖进口。
电机控制器作为新能源汽车中连接电池与电机的电能转换单元,在电动车行驶过程中,电机控制器将动力电池提供的直流电,逆变成驱动电机所需要的交流电,驱动电动车前进。其主要由IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分,以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分所组成。其中,IGBT占据电控系统成本40%以上,折合到整车上约占总成本的5%左右,如果加上充电系统中IGBT,成本占比更高。纯电动新能源汽车中IGBT的成本占比大概在7%~10%之间。
新能源汽车用IGBT本土厂商已实现突破,但整体仍然严重依赖进口。2018年12月10日,比亚迪发布了在车规级领域具有标杆性意义的IGBT 4.0技术,其综合损耗比主流产品低20%、电流输出能力高15%、温度循环寿命做到了同类主流产品的10倍以上,产品性能不输国际大厂。目前国内能够量产高压大功率IGBT芯片并用于车辆生产的企业,只有中车时代和比亚迪两家。2018年我国IGBT领域进口依存度约90%左右,仍面临 “卡脖子”风险,国产替代任重道远。
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