新能源電動汽車性能還有巨大的提升空間，大家往往最關(guān)注電池，作為決定電動汽車性能的關(guān)鍵部件，本文詳細說說電機電控。

一、電機電控的重要性

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(biāo)。

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。

電池、電機、電控在新能源汽車中的應(yīng)用

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。

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。

新能源汽車驅(qū)動電機的分類

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。

(1)交流異步電機，也稱為感應(yīng)電機( Induction Motor)，在定子繞組中輸入三相交流電，定子繞組中的勵磁電流在定子鐵芯中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場， 此時轉(zhuǎn)子繞組中有感應(yīng)電流通過并推動轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運動。當(dāng)轉(zhuǎn)子帶有機械負載時，轉(zhuǎn)子電流增加，由于電磁感應(yīng)作用，定子繞組中的勵磁電流也增加。 交流異步電機控制器采用脈寬調(diào)制( PWM) 方式實現(xiàn)高壓直流到三相交流的電源變換，采用變頻器實現(xiàn)電機調(diào)速，采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制的快速響應(yīng)，滿足負載變化特性的要求。

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。

(2)永磁電機( Permanent Magnetic Motor)包括永磁同步電機(正弦波)和永磁無刷直流電機(方波)兩大類，其轉(zhuǎn)子均由永磁材料制成， 定子采用三相繞組，輸入調(diào)制方波產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場帶動永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

永磁同步電機的優(yōu)點在于其較大的轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動效率，具有高功率密度和寬調(diào)速范圍，且沒有勵磁損耗和散熱問題，電機結(jié)構(gòu)簡單，體積比同功率的異步電機小 15%以上；其缺點在于高速運行時控制復(fù)雜，永磁體退磁問題目前難以解決， 電機造價較高。目前，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。

(3)開關(guān)磁阻電機( Switched Reluctance Motor)的定子和轉(zhuǎn)子鐵芯均由硅鋼片疊壓而成，利用沖片上的齒槽構(gòu)成雙凸極結(jié)構(gòu)， 定子產(chǎn)生扭曲磁場，利用“磁阻最小原理”驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動。 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(yán)重，非線性嚴(yán)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。

(4)直流電機(DC Motor)通過在定子主磁極上繞制勵磁線圈并通以直流電以產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子電樞繞組也通以直流電，通電繞組置于磁場中輸出電磁轉(zhuǎn)矩拖動負載運行。直流電機控制器一般采用晶閘管脈寬調(diào)制方式( PWM)，控制性能好，調(diào)速平滑度高，控制簡單，技術(shù)成熟，且成本較低。直流電機的缺點是需要獨立的電刷和換向器，導(dǎo)致速度提升受限；電刷易損耗，維護成本較高。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。

不同類型電機的性能對比

目前， 新能源汽車所使用的電機以交流感應(yīng)電機和永磁同步電機為主。其中，日韓車系目前多采用永磁電機，轉(zhuǎn)速區(qū)間和效率相對都較高，但是需要使用昂貴的系統(tǒng)永磁材料釹鐵硼；歐美車系則多采用交流感應(yīng)電機，主要原因是對于稀土資源匱乏，以及降低電機成本考慮，其劣勢則主要是轉(zhuǎn)速區(qū)間小，效率低，需要性能更高的調(diào)速器以匹配性能。 特斯拉公司在其本代車型 Model S 和 Model X 上均采用的是自行設(shè)計的交流感應(yīng)電機。

國外新能源汽車適配電機類型

我國稀土資源豐富， 因此電動乘用車多采用功率性能高、體積較小的永磁同步電機。 根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016 年上半年，我國純電動汽車產(chǎn)銷量分別達到 13.4 萬輛、12.6 萬輛，同比分別增長 160.8%、 161.6%。上半年生產(chǎn)純電動乘用車約 70000 輛，其中永磁同步電機的裝機占比約為 65.7%，比 15 年同期增長 21.25 個百分點，比 15 年全年增長了 19.99 個百分點。

同期，國產(chǎn)新能源乘用車用交流異步電機的市場分額在逐漸減小，從 2015 年上半年的 35.1%下滑至 2016 年上半年年的 32.9%；而混合勵磁同步電機的占比則從 0.03%上升至 1.10%，盡管絕對占比仍相對較小，但裝機率有望保持小幅穩(wěn)定的增長態(tài)勢，未來有可能在純電動乘用車領(lǐng)域率先獲得突破性進展。

2015-2016 年國產(chǎn)純電動乘用車電機裝機量變動情況

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)在新能源汽車中處于核心地位

電控系統(tǒng)的設(shè)計和標(biāo)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。

不同類型電機采用的電控方式

國產(chǎn)替代勢在必行， 電機電控行業(yè)加速整合

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)”。

我們認(rèn)為，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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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、***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。

國內(nèi)新能源車電機裝機來源分布( 2016 年 1-7 月)

根據(jù)行業(yè)統(tǒng)計， 2016 年 1-7 月國內(nèi)生產(chǎn)的超過 18 萬輛純電動汽車中，整車廠自行提供和第三方電機企業(yè)供應(yīng)的電機裝機占比分別為 55.4%和 44.6%，整車廠自行提供和第三方電控企業(yè)供應(yīng)的電控裝機占比分別為 56.2%和 43.8%，比例基本持平。

國內(nèi)新能源車電控裝機來源分布( 2016 年 1-7 月)

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。 考慮到 16 年全年獲批的新建新能源汽車企業(yè)已經(jīng)達到 7 家，且其中不乏長江汽車、敏安汽車、萬向集團等尚無整車生產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)，我們認(rèn)為，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。

根據(jù)中機中心公布的新能源汽車裝機數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 2016 年 1-7 月，第三方電機企業(yè)達到 92家，第三方電控企業(yè)達到 98 家，分別提供了 44.6%和 43.8%的裝機量。第三方電機、電控企業(yè)，在第三方市場中的最高市占率僅分別為14.5%和 18.4%，在整體電機、電控市場的市占率更是僅為 6.48%和8.07%。整個電機、電控市場仍處于未定型的競爭格局， 尚無任何企業(yè)對市場形成統(tǒng)治性優(yōu)勢， 轉(zhuǎn)型企業(yè)、新興企業(yè)均有機會在市場中脫穎而出，迅速獲得較大的市場份額。

新能源汽車第三方電機裝機占比( 2016 年 1-7 月)

新能源汽車第三方電控裝機占比( 2016 年 1-7 月)

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?yán)m(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)。

新能源汽車?yán)m(xù)駛里程(左軸)與電耗水平(右軸)發(fā)展目標(biāo)

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(如) 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。

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。

永磁同步電機各組件成本占比(%)

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。

交流感應(yīng)電機各組件成本占比(%)

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(biāo)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%。

原材料方面，鋼材受到上游焦炭、鐵礦石等原材料價格上漲的影響，無取向硅鋼價格在2016 年出現(xiàn)了快速反彈，從 15 年 12 月的 3250 元/噸迅速上漲到年底的 7500 元/噸高位，接近了 2011 年的價格高點。 同時， 截至 17 年 1 月 5 日，長江、華南地區(qū)現(xiàn)貨銅價均達到為 4.54 萬元/噸， 較 16 年初每噸上漲了約 1000 元。

考慮到稀土收儲與打私政策的配合執(zhí)行，以及包括特斯拉在內(nèi)的歐美電動汽車廠商轉(zhuǎn)向永磁同步技術(shù)路線，未來 2-3 年可能迎來稀土供給側(cè)收緊和需求側(cè)放大的雙重擠壓，稀土價格或?qū)⒋蠓磸?；在供給側(cè)改革和環(huán)保稅開征的雙重壓力下，鋼鐵去產(chǎn)能仍處于“三去一降一補”之首， 17 年價格處于高位盤整的可能性較大。多重因素共同作用下， 電機廠商在物料成本端承壓將快速上升，電機廠商只能通過技術(shù)革新，迅速降低單體電機金屬用量，提高電機功率密度，才可能應(yīng)對來自上游整車價格下降和下游原材料成本上升的壓力。

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(biāo)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。

國產(chǎn)電機的峰值和連續(xù)功率離世界先進水平仍有相當(dāng)?shù)牟罹?kW/kg)

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。

IGBT 在電動汽車中的應(yīng)用與變頻器國產(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。

電機控制成本拆分

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。

2015 年中國 IGBT 市場國內(nèi)和國外品牌市占率

此外，高鐵調(diào)速系統(tǒng)、柔性直流輸電、風(fēng)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。

2014 年中國 IGBT 市場占有率排名

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。

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(dāng)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%。

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

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。 考慮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(fēng)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。

文章來源：OFweekTimeless落塵

詳解丨新能源汽車的電機與電控市場展望

核心要點

新能源汽車的電機、電控系統(tǒng)大約占到新能源汽車總成本的20%左右，雖然比例低于動力鋰電池，但也在成本中占有較高比例。同時新能源汽車的電機、電控系統(tǒng)對新能源整車的行駛品質(zhì)、操控有很大影響。

我國目前的新能源汽車電機、電控系統(tǒng)供應(yīng)來源主要有兩部份，一是整車廠內(nèi)部自行設(shè)計、制造電機、電控，二是獨立第三方企業(yè)為整車廠提供電機、電控系統(tǒng)。從未來的發(fā)展趨勢看，由于新能源汽車產(chǎn)業(yè)中新進入者逐步增多，特別是有相當(dāng)部分的企業(yè)甚至缺乏整車的儲備和積累，外購電機和電控設(shè)備將成為其首選。

而對于獨立的電機、電控供應(yīng)商，未來的發(fā)展趨勢則是由單純的電機、電控供應(yīng)者轉(zhuǎn)變?yōu)樾履茉凑嚻髽I(yè)的動力總成系統(tǒng)方案解決者，充分切入整車廠的產(chǎn)業(yè)鏈并強化自身與整車廠的粘性。同時通過設(shè)計和制造工藝的優(yōu)化，不斷降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)業(yè)總體競爭力。

正文

1新能源電機和電控定義

新能源汽車的核心部件包括三部分，即電池、電機和電控。目前對于動力鋰電池，市場給予了高度關(guān)注。而相比之下，新能源汽車另外兩大關(guān)鍵部件驅(qū)動電機和電機控制器（電控），市場的關(guān)注度則不高。而我們認(rèn)為電機和電控系統(tǒng)既作為傳統(tǒng)發(fā)動機（變速箱）功能的替代，既是新能源汽車動力總成的核心，也直接決定著電動汽車的功率、爬坡、加速等關(guān)鍵性能指標(biāo)，其產(chǎn)業(yè)格局和未來的發(fā)展趨勢對于新能源汽車產(chǎn)業(yè)有重要影響。

新能源汽車的電機將車載的動力鋰電池中的電能轉(zhuǎn)換為機械能，從而驅(qū)動車輛行駛的部件，電機實現(xiàn)了電能與機械能之間的轉(zhuǎn)換。新能源汽車對驅(qū)動電機的要求較高：需要能夠適應(yīng)頻繁起停、加減速并同時具備高速寬調(diào)速和低速大扭矩，以提供不同場景下的功率性能。對于乘用車而言，驅(qū)動電機還需要輕量化和小型化，以適應(yīng)有限的車內(nèi)空間。

新能源汽車的電機控制器（電控）是指控制電動汽車驅(qū)動電機的裝置，其主要作用是控制驅(qū)動電機的電壓和電流，完成對電動機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制。通?？煞譃橹骺刂破骱洼o助控制器兩大類。主控制器控制汽車驅(qū)動電機，即通過控制驅(qū)動電機的電壓和電流，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制，輔助控制器主要控制汽車的助力轉(zhuǎn)向泵電機、空調(diào)電機、BSG電機等輔助電機。。電動汽車驅(qū)動控制技術(shù)是電動汽車的核心技術(shù)，電機控制器的設(shè)計及控制算法的開發(fā)決定整個驅(qū)動系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。

可以看出，在新能源汽車中電池是基礎(chǔ)能源和動力來源，而電機則將這種車載的能源轉(zhuǎn)化為了行駛的動力，電控系統(tǒng)則如同大腦控制著整個汽車的運行和動力輸出。

而從成本來看，目前動力鋰電池在新能源汽車成本中占比最高，一般在40%以上甚至更高，而電機和電控系統(tǒng)占比分別為10%和11%左右，雖然不及鋰電池，但也占有相當(dāng)比重。

2國內(nèi)新能源電機和電控市場格局

我國新能源汽車的電機和電控市場供應(yīng)商大致可分為兩類，一是傳統(tǒng)整車廠內(nèi)部的關(guān)聯(lián)企業(yè)，即由內(nèi)部企業(yè)為新能源汽車配套電機和電控系統(tǒng)供應(yīng)。目前比亞迪、北汽、宇通等國內(nèi)新能源一線生產(chǎn)企業(yè)普遍采用這種模式。第二類則是專業(yè)從事汽車零部件或電機電控產(chǎn)品的獨立第三方供應(yīng)商。這些企業(yè)中有些是傳統(tǒng)的汽車零部件供應(yīng)商，如博世、大陸等；有些則是專業(yè)的電機電控制造商，如上海電驅(qū)動、上海大郡等。還有一些是從傳統(tǒng)的電機、變頻器企業(yè)延伸過來的，如匯川技術(shù)、英威騰等。值得注意的是，現(xiàn)階段國內(nèi)龍頭的新能源乘用車企業(yè)（比亞迪、北汽）和客車企業(yè)（宇通）等均傾向于自配電機電控，因此獨立第三方企業(yè)現(xiàn)階段主要向中小客車企業(yè)以及專用車企業(yè)供應(yīng)電機。

根據(jù)2017年的數(shù)據(jù)顯示國內(nèi)新能源汽車電機總裝機量為85.89萬套，與2017年的新能源汽車總產(chǎn)量79.4萬輛基本匹配，排名裝機量前十位的企業(yè)如下圖所示，比亞迪、北汽新能源、上海電驅(qū)動位列前三。其中比亞迪2017年的電機裝機量高達13.8萬套，主要為比亞迪自身以及合資企業(yè)配套提供電機。

在裝機量排名前十位的企業(yè)中我們可以看到比亞迪、北汽新能源、江鈴新能源和鄭州宇通等四家企業(yè)都是整車制造廠內(nèi)部配套電機，其他六家企業(yè)均是獨立第三方企業(yè)。與2016年相比，整車廠內(nèi)部配套電機的比重有所下降，僅為40%左右，而通過獨立第三方企業(yè)進行電機配套的比重上升至近60%，這表明隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速擴大，行業(yè)中的新進入者更傾向于通過獨立第三方供應(yīng)電機，而非自建電機廠。

而從分車型來看，2017年國內(nèi)新能源乘用車配套電機裝機量為55.16萬套，排名前五位的企業(yè)分別是北汽新能源、比亞迪、江鈴新能源、精進電動和聯(lián)合電子，除精進電動和聯(lián)合電子外，其他三家企業(yè)都是新能源整車廠內(nèi)部配套。不過在乘用車電機裝機企業(yè)排名第六至第十位的企業(yè)中，除長安新能源外，其余四家全部是獨立第三方企業(yè)供貨。

而在專用車領(lǐng)域，依賴獨立第三方電機企業(yè)的傾向更為明顯。2017年國內(nèi)新能源專用車配套電機裝機超過15萬套，排名前十位的企業(yè)全部為獨立第三方企業(yè)，沒有一家整車制造企業(yè)。

我們對比新能源專用車的配套電機裝機企業(yè)可以看出，其與新能源主流的整車市場存在較大差異。如新能源專用車裝機量最大的山東休普，其裝機量僅為1萬套出頭，在2017年新能源配套電機裝機企業(yè)排名中甚至不能進入前十。新能源專用車的電機市場與乘用車市場存在較大差異。

而在新能源汽車電控市場方面，整車廠同樣占據(jù)著相當(dāng)大的比重。2017年國內(nèi)新能源汽車電控市場裝機量最大的兩家企業(yè)依然是比亞迪和北汽新能源，電控裝機量的市場占比分別為25.0%和9.2%，聯(lián)合電子、上海電驅(qū)動以及安徽巨一等獨立第三方企業(yè)的市場占比分別為7.0%、3.5%和3.3%?？傮w來看，整車廠配套的電控系統(tǒng)占到市場總裝機量的45%左右，其余為獨立第三方企業(yè)供貨，該比重與電機市場基本相仿。

3國內(nèi)新能源汽車配套電機技術(shù)發(fā)展趨勢

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：更小的體積以適應(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。

目前國內(nèi)市場上應(yīng)用最廣泛的新能源汽車電機類型主要有永磁同步電機，交流異步電機和開關(guān)磁阻電機等類型，其中交流異步電機和永磁同步電機是主流，在市場中居于主導(dǎo)地位。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。而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。這種技術(shù)特性使得交流異步電機目前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。

永磁同步電機的優(yōu)點在于其較大的轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動效率，具有高功率密度和寬調(diào)速范圍，且沒有勵磁損耗和散熱問題，電機結(jié)構(gòu)簡單，體積比同功率的異步電機小 15%以上；其缺點在于高速運行時控制復(fù)雜，永磁體退磁問題目前難以解決， 電機造價較高。目前，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。

2017年我國新能源乘用車配套電機55.16萬套，其中配套永磁同步電機39.33萬套，占新能源乘用車電機總量的71.3%；配套交流異步電機15.28萬套，占新能源乘用車配套電機的27.7%，其他電機類型占比僅為1%。國外的電動乘用車主流品牌也是以配套永磁同步電機為主，如寶馬i3，日產(chǎn)聆風(fēng)，豐田普銳斯等。值得注意的是，由于永磁同步電機需要使用較多稀土材料釹鐵硼，因此歐美車系多采用交流異步電機，以降低對稀土資源的依賴度。如特斯拉Model S/X均采用的就是交流異步電機。不過特斯拉為了克服交流異步電機的上述缺陷，在動力總成系統(tǒng)中配套了變速器，以提升交流異步電機的性能。我國稀土資源豐富，因此采用永磁同步電機有很好的資源優(yōu)勢。從未來的發(fā)展趨勢看，由于新增的新能源汽車將主要來自于乘用車領(lǐng)域，因此永磁同步電機的發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆?/p>

4國內(nèi)新能源汽車電控系統(tǒng)發(fā)展趨勢

新能源汽車的電控系統(tǒng)需要有高控制精度、高動態(tài)相應(yīng)速率，并同時提供足夠的安全性和可靠性。其主要組成部分包括逆變器（主要是 IGBT 功率模塊）（IGBT即絕緣柵雙極型晶體管，一種復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件）、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。其中，逆變器負責(zé)蓄電池的直流－交流電轉(zhuǎn)換從而驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。IGBT應(yīng)用于逆變器中，占到整個控制器成本的40%左右。因此作為新能源汽車核心零部件， IGBT等核心元器件的成本直接決定了電機控制器的總成本下降空間。

目前我國高端IGBT期間仍有外資占主導(dǎo)地位，英飛凌、ABB、三菱、仙童、東芝、富士等企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)。在IGBT芯片市場上，90%仍主要依賴進口。不過這種局面已開始有所轉(zhuǎn)變，部分國產(chǎn)IGBT技術(shù)正在迅速縮小與國際領(lǐng)先企業(yè)的差距。雖然目前國內(nèi)主流的電控生產(chǎn)廠商主要應(yīng)用國外器件，但隨著IGBT國產(chǎn)化的進程加速，未來進口替代后有望顯著降低國內(nèi)電控系統(tǒng)的成本。

5電機電控及新能源汽車動力趨勢展望

我國新能源汽車商業(yè)化時間不長，因此總體來說新能源汽車的配套電機、電控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)市場格局尚處在不斷變化和發(fā)展中。早期來看，由于新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，特別是客車、專用車市場規(guī)模較小，因此相關(guān)整車企業(yè)在配套電機、電控系統(tǒng)上普遍選擇外購零部件的方式，然后由整車廠進行動力總成和整車制造，這一特性在新能源專用車（物流、環(huán)衛(wèi)等車型）市場尤為明顯。如我們在前文中所述2017年新能源專用車配套電機全部來自獨立第三方電機企業(yè)。

但在新能源乘用車市場，由于比亞迪、北汽新能源等行業(yè)先進入者布局較早，因此在電機、電控系統(tǒng)上基本采用內(nèi)部配套的方式進行供貨，在新能源客車市場，行業(yè)龍頭如宇通客車等也采用內(nèi)部配套的方式進行電機、電控系統(tǒng)供應(yīng)。應(yīng)該說比亞迪、北汽新能源、宇通等企業(yè)之所以采用系統(tǒng)內(nèi)部生產(chǎn)電機、電控系統(tǒng)，除了企業(yè)有一定的規(guī)模需求外，另外一個主要原因則在于我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)商業(yè)化初期，市場中并沒有太多電機、電控企業(yè)可供選擇。但近年來隨著越來越多新能源汽車生產(chǎn)商的進入，給獨立第三方電機、電控系統(tǒng)帶來了巨大的發(fā)展空間，也促進了獨立第三方電機、電控企業(yè)的發(fā)展壯大。

如我們前文所述，包括上海電驅(qū)動、上海大郡、精進電動、安徽巨一等一些專業(yè)化的電機企業(yè)不斷涌現(xiàn)，同時一些過去從事變頻器的工控產(chǎn)品企業(yè)也逐步進入電機、電控領(lǐng)域，如匯川技術(shù)、英威騰等。因此從市場的供應(yīng)來看，專業(yè)化的電機、電控系統(tǒng)供應(yīng)商不僅數(shù)量在增多而且質(zhì)量也在提升。

而從新能源整車制造領(lǐng)域看，目前在新能源乘用車領(lǐng)域有大批的新勢力進入，如具有很強互聯(lián)網(wǎng)背景的蔚來、拜騰、威馬等企業(yè)。這些企業(yè)過去都沒有整車制造以及零部件方面的經(jīng)驗和相關(guān)儲備。顯然外購電機、電控系統(tǒng)對這些企業(yè)是比較現(xiàn)實的選擇，甚至將整個新能源汽車的動力總成系統(tǒng)外包也是符合其戰(zhàn)略選擇的。而一些傳統(tǒng)的乘用車企業(yè)，雖然有零部件的供應(yīng)體系。但由于新能源汽車對于驅(qū)動電機和電控系統(tǒng)的要求有別于傳統(tǒng)燃油車，因此外購電機、電控系統(tǒng)不失為一種有效的策略。

基于以上分析，我們認(rèn)為未來國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)通過獨立第三方供應(yīng)電機、電控系統(tǒng)將成為主流趨勢，新進入新能源汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)可能都會將該方案作為首選。

而從新能源汽車的電機、電控獨立供應(yīng)商看，未來也需要從單純的電機、電控供應(yīng)者轉(zhuǎn)變?yōu)樾履茉凑嚻髽I(yè)的動力總成系統(tǒng)方案解決者，充分切入整車廠的產(chǎn)業(yè)鏈，強化自身與整車廠的粘性。而這種趨勢目前已經(jīng)在電機、電控領(lǐng)域出現(xiàn)。國內(nèi)最大的獨立電機供應(yīng)商大洋電機（上海電驅(qū)動母公司）2017年已形成新能源汽車動力總成系統(tǒng)能力30萬套，實際銷量12.57萬套。通過一系列并購大洋電機從單一的電機供應(yīng)商轉(zhuǎn)變?yōu)榧判圆牧稀㈦姍C、電控和動力總成于一體的綜合性新能源汽車動力總成系統(tǒng)供應(yīng)商。除大洋電機外，正海磁材（上海大郡母公司）、精進電動等傳統(tǒng)電機電控企業(yè)都在實施這樣的轉(zhuǎn)變。

除了進行產(chǎn)業(yè)鏈的延伸外，我們認(rèn)為未來國內(nèi)電機、電控企業(yè)還需要在技術(shù)上不斷實施突破，從設(shè)計和生產(chǎn)兩方面降低產(chǎn)品成本。從而更好的滿足新能源汽車產(chǎn)業(yè)對于電機和電控的需求。