新能源动力系统能分为电驱动系统和电源系统。电驱动系统包括驱动电机、电机控制器和减速器,电驱动系统是新能源车辆的核心,新能源车辆通过电驱动系统实现动力的输入和控制,详细情况如下:
以新能源车辆为例,与传统燃油车相比,其动力系统发生很大变化。传统燃油车以发动机和变速箱作为动力系统核心,其结构较为复杂、零部件较多且供应链庞大。电驱动系统是指利用电能作为动力源,通过电机、电控系统等组成的一种驱动系统,电机驱动特性决定了电动车的爬坡、加速能力及最高车速等汽车行驶的主要性能,它具备效率高、响应快、环保等优点。电驱动系统包括三大总成:驱动电机(将动力电池的电能转化为旋转的机械能,是输出动力的来源)、控制器(基于功率半导体的硬件及软件设计,对驱动电机的工作状态进行实时控制,并持续丰富其他控制功能)、减速器(通过齿轮组降低输出转速提高输出扭矩,以保证电驱动系统持续运行在高效区间)。电驱动系统相比传统燃油动力系统,大幅度的提高了功率密度,同时大幅度减少成本、体积、重量,降低了新能源整车开发和供应链管理难度。
近年来,新能源汽车领域电驱动系统集成化趋势较为显著,其中主要组成部件如下:
驱动电机历经多年发展,主要的技术路径聚焦在交流异步电机和永磁同步电机。从装机量角度看,永磁同步电机由于其优异的综合性能,一直占据最高比例。近年来,持续选择交流异步电机技术路径的特斯拉,在其新推出的 Model3 车型中,也开始采用永磁同步电机方案。
从硬件开发角度,对外依靠高频高功率半导体工艺技术持续进步,对内则需要硬件电路设计能力的改善、电磁兼容能力的提高、散热效果的提升,最终实现控制器总成整体性能改进。控制器的核心指标是体积功率密度。近年来,国内控制器的主要指标已经接近国际水平。
从软件设计角度,控制器的进步则体现在可扩展性、易维护性、功能安全性等方面的逐步的提升。可扩展性,是指在软件开发设计时就引入可移植性及功能复用性的理念,对通用功能模块进行固化,减少重复投入进而减少相关成本;易维护性,是指在软件的后续使用的过程中,及时响应并实现远程更新升级与性能优化的能力;功能安全性,是指电驱动系统的控制器总成对新能源汽车的动力输出进行直接的调节控制,是保证功能安全性的重要一环。
减速器的小型化、轻量化也是电驱动系统减小体积、降低重量的重要环节。目前,主要组件减速器的领先企业主要为国际零部件供应商,包括博格华纳、博世、吉凯恩、采埃孚、麦格纳、加特可、AVL 等。“多合一”驱动系统较由单一部件组装成的驱动系统具有体积更小、质量更轻、综合性能更强等优势,高集成度的趋势之下,只有企业在各个部件的相关领域均具备较强的技术积累,才能最终完成综合性能具有优势的产品。这对企业的电机设计能力、电力电子设计能力、控制算法优化能力、精密机械加工制造能力、成本控制能力等总实力,提出了更高的标准。在各自主要部件领域具备一定优势的企业,都在积极拓展其他部件领域,以适应行业的发展的新趋势,实现完整的产品布局。
汽车行业历经数百年发展,正处于“电动化”、“智能化”的急剧变革时期,新技术层出不穷,既有汽车及零部件竞争格局正面临重新洗牌。新能源汽车关键零部件领域,技术路径一直更新尚未固化,性能改善潜力较大,相关专利与工艺壁垒仍在逐渐积累。因此,各细分行业尚未形成具有稳定绝对垄断地位的国际寡头,我们国家新能源汽车关键零部件企业仍有机会通过研发创新最终胜出。
基于驱动技术的重大升级和转型,新能源汽车作为汽车产业降低碳排放和应对能源安全问题的重要突破口,已成为全世界各国推动制造业转型升级和参与气候平均状态随时间的变化谈判的战略抓手。
中汽协年度多个方面数据显示,在政策和市场的双重作用下,国内新能源汽车连续 9 年位居全球第一。2023 年,新能源汽车产销分别完成 958.7 万辆和 949.5 万辆,同比增长 35.8%和 37.9%,市场占有率达到 31.6%,高于上年 5.9 个百分点。
工业车辆是工程机械业的重要组成部分,最重要的包含牵引车辆、电动工业车(内燃叉车和电动仓储车辆)、轻小型搬运车和固定平台搬运车等 6 大类产品,下游应用广泛。
传统工业车辆为强周期行业,受下游需求影响较大,但近年来电动化趋势逐渐渗透到工业车辆领域,带来新的成长空间。
未来工业车辆电动化有很大概率复制新能源汽车产业路径,从政策驱动转向市场驱动,带来新的增长空间。
近年来,国家环保政策陆续出台,各地排放监督管理力度不断加大,企业对绿色环保、节能减排日益重视,电动技术慢慢的提升,电动叉车的销售量增速显著,市占率日益提升。
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