各類新能源電機優(yōu)劣對比分析

作為新能源汽車核心三電系統(tǒng)之一的“電機”就好比燃油車的發(fā)動機一樣，是車輛核心部件，但似乎消費者沒太大關(guān)注這方面。今天我們給大家聊聊這個核心部件！ ?

一輛新能源汽車占生產(chǎn)成本最高的部件是動力電池，約占到30%左右，而電機占到10%。目前國內(nèi)不少廠商有生產(chǎn)和研發(fā)新能源汽車電機，在該領(lǐng)域，國產(chǎn)的技術(shù)還是比較靠前，比造燃油車的發(fā)動機更有優(yōu)勢，而且少了很多技術(shù)壁壘的限制，所以國產(chǎn)電機的制造水準不比海外企業(yè)差。

各類新能源電機優(yōu)劣對比

現(xiàn)階段電機的分類，主要有直流、交流感應(yīng)、永磁同步和開關(guān)磁阻四種，目前，永磁同步由于其較優(yōu)的性能，是主流的電機類型。交流異步電機的價格適中，但性能稍差，在美國及中國有部分廠商使用。而開關(guān)磁阻電機的主要優(yōu)勢在于其較低的價格，但同時也存在著雜音和震動的技術(shù)問題，如果這些問題能夠解決的話，開關(guān)磁阻電機將具備很大的市場。現(xiàn)階段適合新能源汽車的驅(qū)動電機主要有永磁同步、交流異步和開關(guān)磁阻三大類。因其不同特點， 各有應(yīng)用場合。

永磁同步電機體積小、質(zhì)量輕，功率密度大，可靠性高，調(diào)速精度高，響應(yīng)速度快；但最大功率較低，且成本較高。由于永磁同步電機具有最高的功率密度，其工作效率最高可達97%，能夠為車輛輸出最大的動力及加速度，因此主要用在對能量體積比要求最高的新能源乘用車上。

交流異步電機價格低、運行可靠；但其功率密度低、控制復(fù)雜、調(diào)速范圍小是固有限制。價格優(yōu)勢使得其在新能源客車中使用的較廣泛。開關(guān)磁阻電機價格低、電路簡單可靠、調(diào)速范圍寬；但震動、噪聲大，控制系統(tǒng)復(fù)雜，且對直流電源會產(chǎn)生很大的脈沖電流，用于大型客車。

新能源汽車驅(qū)動電機向著：小型輕量化；高效性；更出色的轉(zhuǎn)矩特性；使用壽命長，可靠性高；噪聲低；價格低廉的目標發(fā)展。

永磁同步電機成主流

交流異步電機主要是以特斯拉為首的美國車企和部分歐洲企業(yè)使用。一方面，這與特斯拉最初的技術(shù)路徑選擇有關(guān)，主要原因是對于稀土資源匱乏，交流感應(yīng)電機價格低廉，而偏大的體積對美式車并無掛礙；另一方面，美國高速路網(wǎng)發(fā)達，交流電機的高速區(qū)間效率性能上佳。

特斯拉的早期車型多采用感應(yīng)異步電機（Roadster等），2019款的海外特斯拉Model 3 在單電機版本上依然搭載了感應(yīng)異步電機，在雙電機版本上則搭載前驅(qū)永磁同步電機搭配后驅(qū)感應(yīng)異步電機。2019款國產(chǎn)版的特斯拉Model 3 單電機版本則搭載的是永磁同步電機?，F(xiàn)階段，特斯拉Model 3、Model Y、Model S、Model X 等車型均在單電機版本上搭載永磁同步電機，在雙電機版本上搭載永磁同步電機+感應(yīng)異步電機。新款特斯拉Model S Plaid三電機版本搭載的全部是永磁同步電機?？傮w來看，特斯拉的驅(qū)動電機配置趨勢是數(shù)量越來越多，性能越來越強，永磁同步電機的滲透率越來越高。

基于上文中已經(jīng)詳細分析過的永磁同步電機與感應(yīng)異步電機的性能互補，特斯拉主要的性能版車型中都采用永磁同步電機與感應(yīng)異步電機搭配的雙電機解決方案。特斯拉新款Model S Plaid 版搭載了全部使用永磁同步電機的三電機解決方案，并落地了很多特斯拉在驅(qū)動電機上的前沿技術(shù)。

包括中國、日本在內(nèi)的其他國家新能源汽車電機最廣泛使用的仍是永磁同步電機。適合本國路況是主要因素，永磁同步電機在反復(fù)啟停、加減速時仍能保持較高效率，對高速路網(wǎng)受限的工況是最佳選擇。

日本的豐田、本田、日產(chǎn)等汽車公司基本上都采用永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)，如豐田公司的Prius，本田公司的CIVIC。因為在日本，供應(yīng)永磁電機使用的稀土磁鐵的公司比較多，同時汽車大多以中低速行駛，因此采用加減速時效率較高的永磁同步電動機較為適宜。日本在發(fā)展混合動力汽車方面居世界領(lǐng)先地位，其中以豐田普銳斯最為著名。

我國稀土儲量豐富，日本稀土永磁產(chǎn)業(yè)有配套基礎(chǔ)也是重要因素。目前，永磁同步電機在我國新能源汽車中的使用占比超過90%，而且電機工藝已經(jīng)接近世界先進水平，因此預(yù)計永磁電機將在較長時間內(nèi)占據(jù)中國新能源汽車的電機市場。

從國內(nèi)市場上熱門車型來看，像比亞迪漢、Model 3/Y、理想one、小鵬P7、蔚來ES6、EC6、埃安Y、LX等等，絕大部分都是采用永磁同步電機。

有些車型搭載的是前后雙電機的，會采用永磁同步與交流異步搭配使用。例如比亞迪一直使用永磁同步電機，并且早在2015款的比亞迪唐新能源上就落地了雙電機四驅(qū)結(jié)構(gòu)，具有一定的前瞻性和先進性。在純電平臺方面，比亞迪最新的E平臺3.0采用了前驅(qū)感應(yīng)異步電機+后驅(qū)永磁同步電機的技術(shù)方案，二者互補，在日常行駛中以永磁同步電機為主，在加速工況下雙電機最大輸出。

電機發(fā)展技術(shù)趨勢

總的來說，永磁同步電機對比感應(yīng)電機，它們各自都具有明顯的優(yōu)勢。不過，目前純電動車的續(xù)航里程勢必是一項及其重要的指標，永磁同步電機的高效率能更好地提高續(xù)航里程。而且高耐熱性、高磁性能釹鐵硼永磁體的成功開發(fā)以及電力電子元件的進一步發(fā)展和改進，使稀土永磁同步電機的發(fā)展進一步完善。但就現(xiàn)在的發(fā)展趨勢看，永磁同步電機似乎前景更好。隨著新能源汽車驅(qū)動技術(shù)的快速發(fā)展，許多新結(jié)構(gòu)或新概念電機已經(jīng)投入研究。其中新型永磁無刷電機是目前最有前景的電機之一，包括混合勵磁型、輪轂型、雙定子型、記憶型以及磁性齒輪復(fù)合型等。此外非晶電機也開始走進新能源汽車領(lǐng)域，作為新一代高性能電機，其自身的優(yōu)越性必將對新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動作用。

新能源電機國內(nèi)主流供應(yīng)商

目前，國內(nèi)新能源汽車電機行業(yè)主要分為三類：車企、新能源汽車電機企業(yè)、傳統(tǒng)電機生產(chǎn)廠。

高工智能汽車研究院數(shù)據(jù)顯示，2022年中國市場（不含進出口）新能源乘用車搭載驅(qū)動電機（包括單電機、雙電機、三電機）616.16萬臺（上險量口徑），同比增長81.65%；其中，雙電機搭載交付新車92.20萬輛，同比增長90.3%，市場占比17.62%，并仍在保持快速增長態(tài)勢。

國內(nèi)電機市場份額前五，分別是比亞迪旗下的弗迪動力（28.26%）、特斯拉（12.87%）、方正（5.60%）、日本電產(chǎn)（5.27%）、匯川技術(shù)（5.15%）。

行業(yè)專家預(yù)測到2025年，新能源汽車電機電控市場規(guī)模將突破3000億元。從電機行業(yè)發(fā)展趨勢，國內(nèi)的新能源車企已重點布局自主研發(fā)方向，像北汽、蔚來、比亞迪、吉利都有自己旗下或投資的電機生產(chǎn)廠。也有不少車企選擇與電機廠合資生產(chǎn)，像廣汽、一汽、北汽與日本電產(chǎn)、大洋電機這些傳統(tǒng)電機廠成立合資公司，為車企定制新能源汽車電機及動力系統(tǒng)，雖為合資，但車企是主導(dǎo)方，更具有話語權(quán)。

無論是自主研發(fā)，還是合資生產(chǎn)，都會推動國內(nèi)電機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的提升。國內(nèi)市場，比亞迪和特斯拉牢牢占據(jù)了第一和第二名，借助自身的技術(shù)優(yōu)勢與供應(yīng)鏈資源，自主研發(fā)生產(chǎn)電機有助于成本的控制以及供應(yīng)量。按目前新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，未來將會越來越多車企轉(zhuǎn)向自己研發(fā)、生產(chǎn)電機，掌握新能源汽車“三電”核心技術(shù)（電池、電機、電控）。

編輯：黃飛

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