中国新能源汽车规模扩大的同时,“三电”技术水平有何提升?
2019-09-23 17:56
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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。2018年销量突破百万辆、占全球市场份额超过50%。那么,在市场规模逐渐扩大的过程中,中国新能源汽车技术现状如何?当前面临哪些发展瓶颈?未来有何走向?近日,恒大研究院发布《中国新能源汽车发展报告:2019》,笔者摘取了部分核心内容,以供读者参考。



01
整车续驶里程提升明显,百公里电耗下降显著


近年来我国纯电动乘用车技术水平不断提升,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。


纯电动乘用车续驶里程 

图片来源:恒大研究院



02
电池技术水平持续提升,处于全球第一阵营 


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提升。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能量密度平均值从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%。从合格证统计数据来看,2019H1动力电池装机三元材料占比72.0%,是2015年的2.6倍。


新能源汽车装机动力电池-分类型

 图片来源:恒大研究院


本土动力电池厂商已处于全球第一阵营。SNE Research 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,合计市场份额 44.8%。之后市场竞争加剧,优胜劣汰,行业集中度进一步提升。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,领先优势突出。


 

03
电机基本完成国产替代,三合一是未来趋势 


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、爬坡能力以及最高车速等,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,我国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。


部分企业三合一动力系统参数明细

 图片来源:恒大研究院


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,三合一电驱动优势明显:成本大幅度下降;结构紧凑,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。



04
电控IGBT已实现国产突破,但对外依存度仍高


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,主要是因为核心零部件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。


 新能源汽车电控系统成本结构

 图片来源:恒大研究院


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。


(文章来源:汽车与配件)