新能源汽車行業(yè)之電機電控研究

電車資源訊：

電機電控受下游推動高彈性成長,行業(yè)整合拉開帷幕。

根據(jù)測算,2017-2020年國內(nèi)新能源汽車年產(chǎn)銷增長150-200 萬輛時,新能源汽車電機、電控及動力總成的市場規(guī)模將從240億元上升至480億元,是新能源汽車零部件中彈性較大的細分市場。目前電機電控市場處于快速成長階段,行業(yè)尚未定型,第三方動力總成企業(yè)市占率均在10%以下,且電機電控產(chǎn)品對上游產(chǎn)能依賴性較低,技術(shù)差異化顯著,具有產(chǎn)品和客戶競爭力的企業(yè)有能力迅速脫穎而出。

總成集成化和核心零部件進口替代是動力系統(tǒng)成本下降的必要途徑。

在新能源汽車補貼逐年退坡的情況下,在電池成本得到壓縮之后,電機電控系統(tǒng)將同樣受到來自下游的成本壓力倒逼。除電機、電控自身降本降重外,具備電機電控甚至電池電機電控動力總車集成能力的企業(yè)將獲得顯著的成本競爭力。此外,IGBT等核心零部件在電機電控中的成本占比超過40%,核心器件國產(chǎn)化正在快速推進,將為電機電控產(chǎn)業(yè)帶來超過20%的成本下降空間。

乘用車、專用車帶動新能源汽車恢復(fù)增長,永磁電機受益顯著。

2017年新能源汽車補貼調(diào)整政策最終落地,中央補貼下調(diào)約20%,地方補貼不高于中央補貼的50%,整體判斷乘用車、專用車影響小于客車。政策驅(qū)動下,市場和行業(yè)的熱點將迅速發(fā)生切換,乘用車、專用車供應(yīng)鏈企業(yè)將迅速受益。2016年第4、5批新能源汽車補貼目錄集中釋放了424款電動專用車車型,2017年專用車將成為拉動新能源汽車市場整體上升的主要力量,適用乘用車、專用車的小體積、高功率的永磁電機市場需求將得到放大。

(一)電機電控是決定新能源汽車性能的關(guān)鍵部件

新能源汽車作為傳統(tǒng)燃油汽車的替代品,其主要電氣系統(tǒng)即為在傳統(tǒng)汽車“三小電”(空調(diào)、轉(zhuǎn)向、制動)基礎(chǔ)上延伸產(chǎn)生的電動動力總成系統(tǒng)“三大電”——電池、電機、電控。其中,電機、電控系統(tǒng)作為傳統(tǒng)發(fā)動機(變速箱)功能的替代,其性能直接決定了電動汽車的爬坡、加速、最高速度等主要性能指標。

同時,新能源汽車電機、電控系統(tǒng)面臨的工況相對復(fù)雜:需要能夠頻繁起停、加減速,低速/爬坡時要求高轉(zhuǎn)矩,高速行駛時要求低轉(zhuǎn)矩,具有大變速范圍;混合動力車還需要處理電機啟動、電機發(fā)電、制動能量回饋等特殊功能。此外,電機的能耗直接決定了固定電池容量情況下的續(xù)航里程。

因此,電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)在負載要求、技術(shù)性能和工作環(huán)境上有特殊要求:其一,驅(qū)動電機要有更高的能量密度,實現(xiàn)輕量化、低成本,適應(yīng)有限的車內(nèi)空間,同時要具有能量回饋能力,降低整車能耗;第二,驅(qū)動電機同時具備高速寬調(diào)速和低速大扭矩,以提供高啟動速度、爬坡性能和高速加速性能;第三,電控系統(tǒng)要有高控制精度、高動態(tài)響應(yīng)速率,并同時提供高安全性和可靠性。

電機電控系統(tǒng)作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán),其技術(shù)、制造水平直接影響整車的性能和成本。目前,國內(nèi)在電機、電控領(lǐng)域的自主化程度仍遠落后于電池,部分電機電控核心組件如IGBT 芯片等仍不具備完全自主生產(chǎn)能力,具備系統(tǒng)完整知識產(chǎn)權(quán)的整車企業(yè)和零部件企業(yè)仍是少數(shù)。隨著國內(nèi)電機電控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善,電機電控系統(tǒng)的國產(chǎn)化率逐步提高,電機電控市場具有的增速有望超過新能源汽車整車市場的增速。

此外,隨著整車車體結(jié)構(gòu)輕量化的推進,電池、電機、電控系統(tǒng)在新能源汽車整車中的成本占比也逐漸上升。根據(jù)Argonne國家實驗室統(tǒng)計數(shù)據(jù),新能源汽車動力總成(電機、電控、變速器)的成本分別占整車成本的15.67%(轎車)和 13.69%(小型貨車),總成占比僅次于電池和BMS系統(tǒng)。在新能源汽車補貼逐步退坡的政策驅(qū)動下,動力總成成本、重量下降的壓力將逐步向上傳導(dǎo)至電機、電控產(chǎn)品廠商,具備技術(shù)、規(guī)模優(yōu)勢的供應(yīng)商將在成本下降的過程中占據(jù)優(yōu)勢。因此,電機電控市場仍然在很大程度上影響新能源汽車市場的走向。

▲圖1純電動轎車成本拆分

▲圖2純電動小型貨車成本拆分

(二)永磁同步、交流異步電機成為驅(qū)動電機主流技術(shù)

電動機在工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛,功率覆蓋范圍寬,種類也很多。但由于新能源汽車在功率、轉(zhuǎn)矩、體積、質(zhì)量、散熱等方面對驅(qū)動電機有更高的要求,因此,相比工業(yè)電機,新能源汽車驅(qū)動電機必須具備更優(yōu)良的性能,如:小體積以適應(yīng)車輛有限的內(nèi)部空間,工作溫度范圍寬(-40~1050C),適應(yīng)不穩(wěn)定的工作環(huán)境,高可靠性以保證車輛和乘員的安全,高功率密度以提供良好的加速性能(1.0-1.5kW/kg)等,因此驅(qū)動電機的種類相對較少,功率覆蓋也相對較窄,產(chǎn)品相對集中。

目前,應(yīng)用于新能源汽車的驅(qū)動電機主要包括直流電機、交流電機和開關(guān)磁阻電機三類,其中在目前乘用車、商用車領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的電機包括直流(無刷)電機、交流感應(yīng)(異步)電機、永磁同步電機、開關(guān)磁阻電機等。其他特殊類型的驅(qū)動電機包括輪轂/輪邊電機、混合勵磁電機、多相電機、雙機械端口能量變換器(Dmp-EVT),目前市場化應(yīng)用較少,是否能夠大規(guī)模推廣需要更長時間的車型驗證。

交流異步電機的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單,定子轉(zhuǎn)子無直接接觸,運行可靠性強,轉(zhuǎn)速高,維護成本低。不足之處在于能耗高,轉(zhuǎn)子發(fā)熱快,高速工況下需要額外冷卻系統(tǒng);功率因數(shù)低,需要大容量的變頻器,造價較高,調(diào)速性較差。目前,交流異步電機主要用于空間要求較低、且速度性能要求不高的電動客車、物流車、商用車等車型中。

永磁同步電機主要應(yīng)用于體積小,且速度、操控性能要求較高的電動乘用車領(lǐng)域,部分中小型客車亦開始嘗試使用永磁電機作為驅(qū)動源。永磁無刷直流電機則一般在小功率電動汽車、低速電動車領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。

開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)和控制簡單、出力大,可靠性高,成本低,起動制動性能好,運行效率高,但電機噪聲高,但轉(zhuǎn)矩脈動嚴重,非線性嚴重,在電動汽車驅(qū)動中有利有弊,目前電動汽車應(yīng)用較少。直流電機多用于早期的電動汽車驅(qū)動系統(tǒng),目前新研制的車型已經(jīng)基本不再采用。

▲圖3不同類型電機的性能對比

(三)電控系統(tǒng)集成化是未來發(fā)展趨勢

電機控制器在傳統(tǒng)汽車的車載電機中已有應(yīng)用,通過功率半導(dǎo)體、微處理器等電力電子器件,采用中低壓變頻等方式實現(xiàn)對車用空調(diào)壓縮機、轉(zhuǎn)向助力泵電機等進行調(diào)控的功能。電動汽車電機控制器作為控制電動汽車驅(qū)動電機的設(shè)備,通過接收整車控制器和控制機構(gòu) (制動踏板、油門踏板、換擋機構(gòu))傳送的控制信息,對驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向進行控制,并可同時對動力電池的輸出進行相應(yīng)控制。

目前,部分“多合一”的電控產(chǎn)品已經(jīng)在電動汽車中投入應(yīng)用,同時集成了傳統(tǒng)汽車分立的空調(diào)壓縮機、轉(zhuǎn)向助力泵電機、氣泵電機控制器,以及混合動力車型中采用的 BSG/ISG 電機等。隨著微芯片在整車及總成控制中的應(yīng)用逐步廣泛,多合一電控產(chǎn)品的成本有望進一步下降,單一控制器將逐步被集成化“車輛中央控制器”所取代。

電控系統(tǒng)的設(shè)計和標定與電機系統(tǒng)相關(guān)程度較高,根據(jù)匹配電機的不同,電控系統(tǒng)需要開發(fā)不同技術(shù)平臺。早期的直流電機一般采用脈寬調(diào)制(PWM)斬波控制的方式進行控制,控制手段相對單一,應(yīng)用也有局限性。隨著感應(yīng)電機和永磁電機的大量使用,電控系統(tǒng)的復(fù)雜程度迅速上升,矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)成為電控產(chǎn)品的技術(shù)主流,電動乘用車的普及對于電機和電控系統(tǒng)的集成程度要求也越來越高?？梢灶A(yù)見的是,未來電機與電控企業(yè)的業(yè)務(wù)交叉程度將逐步提高,可提供電機電控一體化動力總成產(chǎn)品的企業(yè)將有助于整車企業(yè)進一步降低車重和成本,將具有更大的競爭力。

(一)騙補清查+政策護航,產(chǎn)業(yè)迎來穩(wěn)定發(fā)展階段

1、宏觀性政策正向推動新能源汽車健康發(fā)展

2016 年國內(nèi)新能源汽車行業(yè)在監(jiān)管層面受到較大沖擊,銷量較2015年全年351%的高增速出現(xiàn)了顯著回落。根據(jù)中汽協(xié)統(tǒng)計數(shù)據(jù),2016年1-11月新能源汽車產(chǎn)銷分別為42.7萬輛和40.2萬輛,同比增長59%和60.4%。其中純電動汽車產(chǎn)銷34萬輛和31.6萬輛,同比增長75.6%和77.8%;插電式混合動力汽車產(chǎn)銷8.7萬輛和8.6萬輛,同比增長16.2%和18%。

2016 年上半年以來進行的騙補清查工作標志著行業(yè)發(fā)展有序化的開始,15年出現(xiàn)的新能源汽車井噴式發(fā)展將不再出現(xiàn),15年底出現(xiàn)的非正常搶裝現(xiàn)象也將得到遏制。根據(jù)中汽中心數(shù)據(jù),2016年我國新能源汽車銷量累計達到51.7萬輛,實現(xiàn)平穩(wěn)增長。2016年11月29日國務(wù)院發(fā)布的《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出,2020年實現(xiàn)當年產(chǎn)銷200萬輛以上,累計產(chǎn)銷超過500萬輛。由此測算,十三五期間我國新能源車年均增速可穩(wěn)定達到 50%以上。

此外,16年全年新能源汽車政策的深度調(diào)整對于行業(yè)也起到了規(guī)范和穩(wěn)定的作用。2016年,發(fā)改委、工信部等部門先后發(fā)布《新能源汽車碳配額管理辦法》和《企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理暫行辦法》的征求意見稿。

其中,碳配額制針對所有新能源汽車,汽車企業(yè)通過生產(chǎn)新能源汽車滿足規(guī)定的碳減排指標,同時也可在碳交易市場對碳配額進行交易。通過借鑒美國加州ZEV政策,對新能源汽車產(chǎn)能進行市場化調(diào)節(jié),同時將新能源汽車發(fā)展由補貼制轉(zhuǎn)為獎懲制,促進整個汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。燃料消耗和新能源積分制主要針對乘用車企業(yè),通過參考美國CAFé 制度建立雙積分制度,燃料消耗量和新能源汽車負積分必須用新能源汽車正積分進行沖抵平衡,且新能源汽車正積分可交易不可轉(zhuǎn)結(jié),燃料消耗量正積分可交易或結(jié)轉(zhuǎn);2018-2020年的新能源車積分比例分別為 8%、10%、12%。

在此積分制度下,以年產(chǎn) 300 萬輛燃油車的企業(yè)為例,2020年新能源車積分需要達到36萬分,以2020年主流純電動乘用車續(xù)航里程25-350km獲得4積分估算,對應(yīng)年產(chǎn)新能源乘用車需要達到9萬輛以上,如考慮插電混動汽車,產(chǎn)量甚至需要接近12萬輛,將有效促進傳統(tǒng)燃油汽車企業(yè)轉(zhuǎn)型生產(chǎn)新能源汽車。工信部預(yù)測,在雙積分平衡制度下,2016-2020年全行業(yè)累計生產(chǎn)新能源乘用車可達到約558萬輛,2020年當年可生產(chǎn)新能源乘用車約200 萬輛。

2、補貼政策終落地,行業(yè)修復(fù)接近尾聲

2016年12月的最后兩天,市場期待了近一年的新能源汽車補貼政策調(diào)整方案終于靴子落地,國家財政部發(fā)布《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》,中央財政補貼的標準在2016年的基礎(chǔ)上退坡20%,加上地方補貼不高于中央補貼的50%的附加條款,總體下調(diào)幅度將達到30%以上。

盡管本次補貼下調(diào)的技術(shù)條件更針對電池系統(tǒng),但整車企業(yè)補貼的下滑,上游電機、電控市場的利潤空間在電池之后也勢必將遇到下行壓力。盡管對于電機、電控行業(yè)而言,目前競爭程度較電池等行業(yè)為輕,成本具備較大的下降空間,但電機、電控生產(chǎn)投資成本較低,原材料(鋼材、銅材、稀土磁材等)占比較重,受到上游價格波動的影響更為明顯。因此具備足夠技術(shù)和集成實力的企業(yè),才能依靠技術(shù)優(yōu)勢快速降低單位功率的驅(qū)動成本,才能在即將到來的新能源車行業(yè)快速增長中獲得最大的紅利。

(二)物流車、乘用車恢復(fù)性增長拉動行業(yè)走出低谷

隨著12月2日第4批《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》公布,電動載貨汽車、自卸式垃圾車、廂式運輸車、郵政車等專用車型共244款進入目錄,標志著市場一直擔憂的專用車補貼確定性問題得到了初步解決。盡管補貼政策尚未正式公布,但隨著騙補罰單正式落地,政策落地的預(yù)期逐步增強

▲圖4 2015-2016年純電動專用車產(chǎn)量及同比增速

根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù),截至2015年我國中型、輕型、微型貨車的保有量分別達到196.40萬、1300.02萬和 12.23萬輛,以專用汽車占比30%估算(發(fā)達國家一般為 50%左右),專用車保有量約為450萬輛左右。根據(jù)中國汽車研究中心統(tǒng)計數(shù)據(jù),2016年1-10月,我國物流運輸類、工程建設(shè)類和作業(yè)服務(wù)類汽車銷量分別達到 56.6萬輛、3.7萬輛和10.6萬輛,同比分別為15.8%、-13.0%和13.6%,而截至2016年11月,我國累計生產(chǎn)的純電動專用車僅約為8萬輛,僅占專用車保有量的1.78%?？紤]電商、居民消費對于中短途物流的需求具有強拉動作用,廂式、自卸式專用車在未來3年間將迎來大規(guī)模增長。且中短途物流車、環(huán)衛(wèi)車具有日行駛里程適中(300-500km/天),行駛路線較為固定的優(yōu)勢,具備電動化的條件,因此專用車有望在2017年將迎來增量和存量替換的雙重電動化浪潮。

新能源乘用車方面,2016年受到騙補清查的影響相對較小,全年各月單月銷量仍能保持同比增長。2016年1-11月,國內(nèi)共生產(chǎn)新能源乘用車21.13萬輛,同比增長73.6%,而同期國內(nèi)新能源客車僅生產(chǎn)8.02萬輛,同比增長32.5%。受到國內(nèi)主要城市限購、乘用車企業(yè)雙積分制正式實施等政策性因素的影響,預(yù)計2017年新能源乘用車仍將保持50%以上的增速增長,全年產(chǎn)銷量有望突破35萬輛。

▲圖5 2015-2016年純電動乘用車產(chǎn)量及同比增速

(一)行業(yè)尚未定型,中小企業(yè)大有可為

作為新能源汽車“三大電”之二,相比動力電池行業(yè)的快速發(fā)展以及高關(guān)注度,國內(nèi)電機電控行業(yè)則相對“低調(diào)”。電機電控行業(yè)受市場關(guān)注度低于電池主要是兩方面原因:

其一,新能源汽車電機電控產(chǎn)業(yè)基本與國內(nèi)電動汽車市場同步啟動,整車企業(yè)對于電動汽車的研發(fā)、采購、生產(chǎn)和銷售等流程都處于探索和完善階段,對于電機電控配套行業(yè)的標準和體系也尚未成型;

其二,鋰電池在3C等領(lǐng)域應(yīng)用有近20年歷史,行業(yè)形成了相對完整的技術(shù)標準和產(chǎn)品體系,轉(zhuǎn)用為動力電池有一定的參考和借鑒,而新能源汽車電機與工業(yè)電機技術(shù)路線和要求差別較大,專業(yè)企業(yè)中很大一部分仍為10 年以內(nèi)的創(chuàng)業(yè)型企業(yè),行業(yè)尚未形成清晰穩(wěn)定的市場格局。

目前,新能源汽車驅(qū)動電機的廠商主要包括兩類:

第一類是具備電機電控供應(yīng)鏈的電動汽車整車企業(yè),由其自有生產(chǎn)能力或關(guān)聯(lián)供應(yīng)鏈企業(yè)向其供應(yīng)全部或部分電機電控產(chǎn)品,部分整車廠的電機電控產(chǎn)品也少量外銷。這類企業(yè)一般為傳統(tǒng)汽車制造企業(yè),經(jīng)過多年積累,具備完整的零部件生產(chǎn)能力。目前國內(nèi)的主機廠中,比亞迪、北汽新能源、江鈴新能源、長安新能源、中通客車、廈門金龍等企業(yè)均具備自主供應(yīng)電機電控產(chǎn)品的能力。

第二類是專業(yè)從事汽車零部件供應(yīng)或?qū)I(yè)從事電機電控產(chǎn)品供應(yīng)的企業(yè),其中包括專業(yè)汽車零部件供應(yīng)商,如采埃孚(ZF)、大陸(Continental)、博世(Bosch)、日立(Hitachi)、現(xiàn)代摩比斯(Mobis)等國際汽車供應(yīng)量巨頭;以及國內(nèi)外新興的專業(yè)電機電控制造企業(yè),如上海電驅(qū)動、上海大郡、精進電動、臺灣富田電機(Fukuta)等。此外,部分傳統(tǒng)工業(yè)電機、變頻器等生產(chǎn)企業(yè)也依靠在研發(fā)、生產(chǎn)上的技術(shù)積累,積極轉(zhuǎn)型介入新能源汽車電機電控相關(guān)產(chǎn)品的供應(yīng),如匯川技術(shù)、英威騰、臥龍電氣、方正電機、江特電機等。

目前國內(nèi)電動汽車大部分仍由北汽、比亞迪等傳統(tǒng)汽車企業(yè)生產(chǎn),因此整車企業(yè)自供電機電控組件占比相對較大。隨著新能源汽車專業(yè)制造企業(yè)尤其是輕資產(chǎn)型互聯(lián)網(wǎng)汽車企業(yè)的迅速崛起,新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈分工細化成為必然趨勢,第三方供應(yīng)商提供電機電控甚至動力總成的比重將逐步上升。

(二)進口替代任重道遠,產(chǎn)業(yè)鏈細化勢在必行

2016 年10 月26 日中國汽車工程學(xué)會年會上發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)技術(shù)路線圖》,在純電動與插電式混合動力汽車技術(shù)路線中,提出2020年純電動乘用車續(xù)航里程要達到300km,電動客車單位載重電耗水平要降至3.5kWh/100km*t,同時提出8 項發(fā)展重點,其中4項與電機電控直接相關(guān):動力電機與底盤集成技術(shù)、純電動汽車動力系統(tǒng)集成及控制技術(shù)、高性能動力電機技術(shù)、新型電機控制器技術(shù)。

▲圖6 新能源汽車續(xù)駛里程(左軸)與電耗水平(右軸)發(fā)展目標

相比動力電池在國內(nèi)已經(jīng)初步建立起研發(fā)技術(shù)體系,高性能電驅(qū)動系統(tǒng)的研發(fā)在國內(nèi)仍處于起步階段,大部分具備創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的高性能電機仍處于樣件開發(fā)甚至設(shè)計階段。電驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展,使得各個企業(yè)均有機會在產(chǎn)品和技術(shù)上脫穎而出,快速搶占下游電動汽車市場。

1、原材料成本占比高,集成化輕量化是電機降本必經(jīng)之路

與動力電池系統(tǒng)不同的,驅(qū)動電機系統(tǒng)對于原材料的要求相對簡單,主要包括釹鐵硼等稀土永磁材料(永磁體)、鋼材(鐵芯疊片、驅(qū)動軸體)、銅(繞組)、鎂鋁合金(機殼)等基本金屬。因此,原材料成本和加工成本占據(jù)電機成本中的絕大部分。根據(jù)ANL統(tǒng)計數(shù)據(jù),在永磁同步電機中,永磁體組件的成本占整個電機物料成本的45%左右;在感應(yīng)電機中,鐵芯疊片的成本占電機物料成本的58%左右。因此,稀土材料、鋼材、銅鋁等有色金屬材料的價格將對電機成本產(chǎn)生最直接的影響。

根據(jù)華域電動等企業(yè)數(shù)據(jù),稀土磁鋼的重量僅占據(jù)整機重量的2.5-4.5%,但成本已經(jīng)占了整個車用驅(qū)動電機成本的20-30%,稀土價格上漲時甚至可以達到50-60%。因此,原材料成本的波動對于電機生產(chǎn)成本具有直接的影響。2015年取消稀土出口配額制以來,我國年稀土氧化物的開采量指標維持在8-10萬噸左右,考慮到非法稀土開采和分離量,全年國內(nèi)稀土的供給量約在16萬噸左右。在下游需求保持穩(wěn)定的情況下,稀土永磁材料的價格總體整體呈現(xiàn)穩(wěn)中下降的趨勢,但稀土價格已經(jīng)基本位于底部,未來繼續(xù)大幅下降的空間不大。16年12月,釹金屬的價格已達到為32.15 萬元/噸,相對去年上漲了10%,最高漲幅已接近20%。

國家十三五新能源汽車重點研發(fā)計劃明確提出,2020年,我國驅(qū)動電機峰值功率密度應(yīng)達到4.0kW/kg,連續(xù)功率密度應(yīng)達到2.2kW/kg,基于IGBT功率模塊的電控器功率密度達到17kW/L,基于第三代寬禁代半導(dǎo)體的Sic功率模塊的電控器功率密度達到36kW/L,較目前性能均實現(xiàn)倍增。在此目標下,實現(xiàn)電機電控成本的下降一般通過兩種方式實現(xiàn):

1)通過推出集成度高的電驅(qū)動總成來降低系統(tǒng)總重,從而提高公里密度,降低成本,如大陸、麥格納等企業(yè)推出的,電力電子與驅(qū)動電機總成、驅(qū)動電機與減速器總成、混合動力總成模塊等,此種方式一般為歐美等企業(yè)采用;

2)通過采用部分組件非金屬化降低系統(tǒng)重量和成本,包括轉(zhuǎn)動樞軸、支撐組件等,采用耐磨非金屬材料進行替代,或通過結(jié)構(gòu)設(shè)計對包括電機極槽比、齒槽比與裂比等進行多重優(yōu)化,從而提高單臺電機材料用量,此種方式多為日韓等電機企業(yè)采用。

2、核心零部件國產(chǎn)化將大幅降低電控系統(tǒng)成本

電機控制器作為整車驅(qū)動系統(tǒng)的最重要組成部分,主要由逆變器(主要是IGBT功率模塊)、逆變驅(qū)動器、電源模塊、中央控制模塊、軟啟動模塊、保護模塊、散熱系統(tǒng)信號檢測模塊等組件組成。其中,IGBT模塊作為核心高壓控制開關(guān)組件,其成本占據(jù)電機控制器成本的40-50%;據(jù)行業(yè)統(tǒng)計,IGBT器件占據(jù)新能源汽車整車成本的10%左右。因此,作為新能源汽車核心零部件,IGBT、DSP等核心元器件的成本直接決定了電機控制器等總成的成本下降空間。

與變頻器國產(chǎn)化已經(jīng)初步完成、國內(nèi)品牌市場占有率反超國外品牌的情況不同的是,目前IGBT芯片和模塊在國內(nèi)尚未完全形成產(chǎn)業(yè)布局,高端市場占有率仍與外資品牌存在較大差異。國內(nèi)70%以上的IGBT器件市場,尤其是高端高功率半導(dǎo)體依然主要被英飛凌、三菱、仙童、東芝、富士、SEMIKRON、Sanken、IXYS、ST等美日企業(yè)占據(jù),比亞迪、中車時代電氣等企業(yè)通過自建或收購海外IGBT產(chǎn)能分享了剩余的市場。

隨著電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)向高調(diào)速范圍、高功率密度(包括高速和高轉(zhuǎn)矩密度)、輕量化、高效率、能量回饋、高可靠性和安全性及低成本等方向逐步演進,電機、電控、BMS等總成對于高功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的應(yīng)用將越來越廣泛。此外,高鐵調(diào)速系統(tǒng)、柔性直流輸電、風電/光伏逆變器、充電樁直流模塊等領(lǐng)域都將對IGBT及其模塊化產(chǎn)品有大規(guī)模的需求,預(yù)計十三五期間僅新能源車及充電樁市場即可帶動每年IGBT需求達200億元左右。

在下游市場的刺激下,國內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)加速擴張態(tài)勢,華潤上華、中芯國際、宏力半導(dǎo)體、華虹NEC等企業(yè)紛紛加速產(chǎn)能建設(shè),高壓和超高壓、中大功率IGBT期間有望在市場規(guī)模擴大的同時實現(xiàn)價格持續(xù)下降。根據(jù)行業(yè)統(tǒng)計,國產(chǎn)IGBT比進口器件的成本可下降15-20%,且仍擁有30%以上的毛利率,隨著IGBT價格的進一步下降,電機和控制器的成本也將隨之下降20%以上。

(三)電機電控企業(yè)發(fā)力在即,百億藍海市場尚待開發(fā)

2016年12月,國務(wù)院批復(fù)與公布了《十三五國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,明確提出到2020年,新能源汽車實現(xiàn)當年產(chǎn)銷200萬輛以上,累計產(chǎn)銷超過500萬輛。考慮到產(chǎn)業(yè)實際與完成情況,我們預(yù)測2017年新能源汽車總銷量可達到65.8萬輛,其中客車、乘用車、專用車分別達到13萬、40.8萬、12萬輛,其中乘用車和專用車提供了主要增量部分。由此測算,2017至2020年,新能源汽車電機、電控市場規(guī)模將從240億元上升至480億元,年均增長率約為26%。

▲圖9 2016-2020年我國新能源汽車產(chǎn)銷量預(yù)測(單位:萬輛)

▲圖10 十三五期間電機電控市場規(guī)模測算

電機、電控行業(yè)目前仍處于產(chǎn)品技術(shù)快速更新?lián)Q代的階段,技術(shù)投入占比較高,資產(chǎn)規(guī)模一般不重,市場競爭也較電池行業(yè)為輕?？紤]目前新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的企業(yè)大多由傳統(tǒng)工業(yè)電機、變頻控制等企業(yè)轉(zhuǎn)型而來,產(chǎn)能的快速上量對于全行業(yè)而言并非難以實現(xiàn)的瓶頸,因此行業(yè)存在產(chǎn)品定型后競爭突然加劇的風險。目前電驅(qū)動行業(yè)企業(yè)數(shù)量眾多,尚無任何企業(yè)能對市場實現(xiàn)控制或壟斷,僅考慮第三方供應(yīng)商市場,CR10甚至小于50%;此外,電機、電控企業(yè)處于新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈中游,在產(chǎn)能足夠的情況下,企業(yè)將同時受到來自上游原材料及核心零部件企業(yè),和下游整車企業(yè)的雙向成本壓力。

因此,在下游新能源汽車市場快速增長的過程中,同時具備技術(shù)和市場優(yōu)勢的供應(yīng)商才能在逐步激烈化的電機、電控市場中擴大市場份額,這一方面要求企業(yè)在技術(shù)上需要具備電機、控制系統(tǒng)的技術(shù)、生產(chǎn)優(yōu)勢,和較強的動力總成系統(tǒng)集成能力,從而在設(shè)計和生產(chǎn)兩方面降低產(chǎn)品成本,另一面要求企業(yè)在市場方面具備較強的客戶粘性,與下游整車企業(yè)形成較為堅固的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟或合作協(xié)議。