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2019智新峰会 上海电驱动股份有限公司总经理贡俊 中国新能源汽车电驱动产业现状与趋势

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2019智新峰会 上海电驱动股份有限公司总经理贡俊 中国新能源汽车电驱动产业现状与趋势

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来源:
节能与新能源汽车年鉴
日期:
2019/11/05 17:53
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2019年新能源汽车智新峰会暨《节能与新能源汽车年鉴》发行十周年会议在北京裕龙国际酒店举行。2019智新峰会聚集节能与新能源汽车领域权威专家、行业资深人士、地方政府负责人、代表性企业负责人等,围绕政策、标准、整车、动力电池技术、驱动系统、自动驾驶技术等焦点问题进行深入探讨与交流,勾勒出产业未来的走向与趋势,继而大力推动我国新能源汽车产业创新、健康、快速发展。

 

上海电驱动股份有限公司总经理贡俊作为嘉宾参会,发表《中国新能源汽车电驱动产业现状与趋势》的主旨演讲。

 

上海电驱动股份有限公司总经理 贡俊

 

贡俊:尊敬的王主任,各位领导,各位同行,老朋友们,大家上午好。组委会给我一个题目,希望我来讲一下现在目前国内外电驱动产业的发展情况,有两个方面:目前现状、发展趋势。

 

王主任也讲了我们正在制定从2020-2035的技术路线图,原来是电驱动的环节放在燃料电动汽车和纯电动汽车里面的一个部分,也是考虑到现在越来越关注,现在把电驱动这一块专门拿出来。原来是叫三纵三横,其中电机这一块包含的东西比较多,除了电机把一些减速器也放在这个环节上,这次比较明确的是,以电机往上下游的两个方向。

 

电驱动顾名思义来说首先是电驱动总成,不是电机本身,作为纯电机来说比较流行三横一总成,也有更多,还有把电机以及减速机化等等这种技术路线,目前来说的国内供应商做的还是三横一总成为主,针对插电和混动我们是机电一总成这一块比较复杂。

 

不管怎么说,包含的主要的电机、电控以及减变速器没有什么本质的差异。再往上走,就涉及到功率电子以及电机材料这凉快的内容,这两块内容经过了国内同仁上下游一块努力,原来大家非常担心的IGBT,国产本地化的市场占有率超过30%,如果本地化的等等这样加起来会更高,包括一些其他的海外公司也在国内做一些封装,原来国内锋装场除了他们之外也越来越多的自主品牌或者是本土化的厂商开始做这个IP的封装,芯片本身也有是自己可以做流片了。整个电驱动系统总成覆盖面主要是前面两块。全球来说,主要是把上游的产业链打通了。

 

需求情况,我们现在可以达到的水平在电机的环节上,以前最关心的是两个指标:一个是功率密度,一个是高效率和高效驱。这两个指标跟国外同行基本上在同一个水平。“红色字”显示了是下一步需要做的事情,特别是我们满足了从无到有的过程之后,现在从有到优对于我们提出了一些新的挑战,特别是MH以及电池兼容,当然陈本也是一个挑战。

 

DOE给出的指标非常高,当然他们指标给出来本身就有一些矛盾,他给出来的目标是讲功率密度以及体积密度有一些数据以及问题,大家不要全信那些东西。针对现在对整个产品要求越来越高了之后,智能化对于我们电机本身的健康状态的预测不管电池以及电机也好,一开始上来就是五年以及八年,实际上现在市场上在保证这个事情,尽管我们现在前面也有一些模型,有一些仿真数据可以说得出来,但从实物来说还没有到八年的时间,个别有,但那个状态和现在的状态也差别比较大。

 

目前的现状,产业来看,电机本身的体积密度也好、效率也好是体现在电机的很多方面,从设计到工艺以及上游的产业链。在新能源汽车整个产业链上,电机的环节是我们国家相对优势比较明显的。原来包括了稀土材料,电机以及电芯有一些不一样,电机的个性化更加多一点,它的结构设计总是会有差异,尽管我们现在在讲这个行业现在需要平台化以及模块化,当中主要指一些体型以及模型的层面的事情,在一些结构上很难。这相对而言电机本体个性化还是比较多一些的。

 

另外,关键IGBT器件本身超过原来行业的预期,这不过是下一代碳化硅,我们有能力做研发以及样机,但是产业化还是有差距,不像特斯拉已经有产品可以装到车上去了。它跟我们不一样,它的议价权比较高,普通的碳化硅是3-5倍,所以它非常有优势,可能在两倍左右。下一代的视觉来看,碳化硅尽管本身成本比较高一些,但因为它的效率提升了,电池可以少用一点,或者是因为用了碳化硅,平率可以高,电机转速率比较高,把电机的体积降下来了,把重量降下来了,材料成本也有好处。从电驱动本身以及整车方面还需要考虑这些东西。不管怎么样,在行业当中是不争的趋势。

 

这和我们国家政府推动是非常相关的,前面这么多年,国家财政的补贴对我们这个行业起了一个非常大的支撑作用是在什么地方呢,是把整个产业链、把大家的信心带起来了。现在到了双轮驱动的时候市场为主的时候,但是前面支撑的是功不可没的。

 

整个行业中,从小到大,纯电到混合动力,电机上国内行业基本上可以把这部分事情都干了。在这个环节上,国外和我们国内做挑战、做竞争的话,我们这一块的优势还是比较明显的。尽管我们现在有一部分海外的厂商因为通过种种原因一块来做了,但从个人视角来看国内在这些关键环节上已经不怕进口产品的竞争了。

 

技术指标的数据。对纯电驱动来说或者对电机来说两个最主要的指标、功率密度和效率基本上在国内和国外相当。现在做2025、2030、2035的规划,这三个节点功率密度指标是提的5、6、7,实际上现在可以做的比较好的样品已经到了每公斤/五千瓦,从本身的技术角度而言,和海外甚至超过了一点。

 

逆变器,当时我们对2025的产能规划提了一个要求,电机一年可以做到五百万台,对逆变器、控制器而言内心有一些虚,只敢写了150万台,就担心国内在控制器、和逆变器跟国外差距比较大,难以抗衡以及竞争。这几年通过各个部门的支撑或者是企业的努力,控制器的进步也非常申诉。现在的产品、现在不是样品了,产品的角度来说我们逆变器的体积密度、功率密度和国外的基本上也是相当,也是得益于我们国内的这些零部件厂商、上游的供应链厂商可以把这个管心到封装的层次上,配合控制器的厂商一块来做。这一块是超过了我们原来的预期,原来总是担心我们逆变器的体系一开始比国外大一倍,现在基本上也是可以到同样的水平线上。

 

如果说关键的技术瓶颈一开始给大家介绍了,我们在机电和总成这一块还是有差距。乘用车的角度而言,尽管自己有插电混动、有混合动力,行业同仁也做了很多的艰苦的努力,但这一块的实际效果在产品的应用上,从整个的效率、系统集成度、从整个的寿命,国内做插电混动比较多是上汽以及比亚迪,跟其他环节相比较,这个差距还是比较明显,不是一天可以做成的。尽管我们这个行业取得了很大的进步,从技术、指标上提升比较快,但作为一个产品化的东西来说,和传统产业相比,就像我们当时为什么搞新能源汽车的理由一样,那个里面和传统的产业结合度非常高。

 

商用车的角度而言,机电和总成跟全球相比技术上是有领先优势,商用车本身变速箱我们国家的产业占比很高,这一块我们原创能力相对来说高一些,如果从乘用车研发流程来说是没有做到位。主机厂不像商用车来说对零部件有这么高的哀求,特别是体积层面的要求。但是相比较而言,国内这一块做的努力比国外更多一点。

 

零部件也是很热的话题,我们行业做了很多的事情,但为什么迟迟没有在产品上做到位,这和整车的介入有关,和原来底盘也有差异。现在我们的纯电动车,真正开发的底盘本身就很少,而且集中驱动和分布式驱动对底盘要求又不一样,如果往下一步走这里面还有一些突破。当然有一些高校以及研究院所正在做这方面的工作,但目前真正想做一个产品车还是需要做很多的工作。

 

48V,特别是双积分之后大家在找节能汽车的路。国内有几个厂商对这一块也是有很多的前期投入,前方也有很多厂商正在量产车,包括博锐,大概通用有50万左右的48V系统等等。BS机可以做,但是这里面涉及到发动机的电动,因为EC需要重新标定还涉及到电池包以及DCDC,这个电池包的要求跟纯电动要求比较大,这里面的过充过放需要30C到50C的档量,对电池的要求跟原来用的能量电池差异比较大,从整个系统角度来说需要做好容易这个事情,也跟发动机控制力不开。

 

驱动电机角度而言,我们现在讲三合一的总成,国内零部件厂商率先用到车上,大部分是第一代的技术,第二代深度集成的比较少,个别厂商开始配,大不妨厂商在比样的过程中。国外是有成熟产品来做了。电力电池总成这一块系统性还不够,云来我们比较关注的是IGBT上,现在薄膜电容包括电改以及碳化硅之后整个薄弱结构都有一些差异,包括EMC等等,这里面的沉淀还是有差距。

 

我跟北理工宋教授正在讨论,现在对于电机的健康状况,对于它的寿命以及故障是不是可以预测,特别是现在电机作为汽车心脏部件,特别是智能驾驶、无人驾驶状态下出现一个什么麻烦也是一个大问题,首先是从本身历史数据挖掘,另外对本身电机状态的监控还是需要有很多事情做,这是我们下一步这个行业很重要的点。

 

现在IGBT的领域做了很多的工作,大家原来最关心这一块。其实还有一个东西,就是MCU,我们现在自主芯片差距比MCU大,离不开国际上的这三家公司。原来在提卡脖子的工程,王主任让我写一个东西给他,在整个电驱动系统当中哪些是卡脖子的东西?尽管MCU不像IGBT那么敏感,现在分布是欧美都有,但从长久来说,因为国家现在对集成电路这一块投入蛮大,汽车是很重要的应用载体之一。这一块是否有所作为也是我们非常关心的事情。现在的议价能力我们是不够的,原来承诺的一些目标实践起来还有一些问题,它是一个最后安全的控制核心,像功能安全等等和这一块都非常相关。这一块目前相对来说差距也大一些。

 

软件而言,原来重视不够,一些主机厂提出要求的不多,还有一些主机厂还提不出来要求,这是我们上下游主机厂做的事情。

 

关键材料这一块,电机这个领域中走的比较前沿是洪钢,宝钢这样的钢原来在欧洲打不进去,由于中国能源汽车发展快了之后他们经常拿到国外做展览以及应用,说我现在什么水平。多了之后,现在宝钢电工钢可以被欧洲主流车得到应用,这是产业链上下游努力的结果,这是以前想都不敢想的事情,包括绝缘材料,原来特斯拉用部电机有两个原因:

 

1,技术团队是做零部件出身。

2,保护国产车。

 

担心中国对于他们有一些制约。当然实际情况是中国重稀土用的还是比较少,大家关心的事情是怎么样减少重稀土的用量,一个是工艺上解决,用生理的技术砍掉一半的技术,另外是从配方本身也可以把个重稀土降下来,轻稀土什么地方都不缺,但重稀土是一些问题。对于专利以及IP特别掌握在人家身上,特别是日本人手里,这是我们面临的一些问题。

 

IGBT本身而言,我们往深了看,我们的工艺、验证,跟国外相看这个差距大家都是成人的。在要求不是很高的领域这个验证可以用,但是要求很高的领域大家内心还是比较担心的,从实际角度来说,从设备工艺流程来说在这一块跟国外先进水平还是有差距。 一些关键的材料,像电工钢这些材料,我们国内跟全球来讲竞争力非常强。

 

目前的技术趋势。对于乘用车来说寸土寸金,重量很重要,主要解决办法是把电机重量降下来,有两个办法:

 

1、转速提高。

 

2、电压提高。

 

这两个都是有代价的,从电机本身来说都不是问题,但提高转速首先是IGBT往碳化硅方面走,还有一个方面是大家原来不太在意就是高速齿轮的问题。国内做的好的,一万二做到一万六,走到一万七、一万八左右,特斯拉是一万七到一万九,这里面还要考虑应用碳化硅自己可以把转速提上去。如果用硅级IGBT做到万八其实是很难的事情尽管这样特斯拉已经把它的极数降下落了,还是为了这个频率的问题。从电机本身而言,往上走,把转速提高以及变道线。

 

“十三五”重点专项目标而言我们提了一个目标,十三五”结束功率目标可以达到4.0KW/Kg,产业上4.2KW/Kg、4.3KW/Kg都可以做得到了。

 

永磁体,我们国家因为有稀土资源所以我们更应该做永磁体电机,全球角度特斯拉也开始用了永磁体。绝缘材料,原来大家也不是非常重视,现在到了这个份上,也是绕不过去的。硅钢片,宝钢拿出来的材料可以给全球通台竞争。

 

电力电子这一块,除了电力电子本身的封装,原来大部分都是做的要求比较高的是做双面冷却,双面机也是一个比较好的路径。电压也不是越高越好,跟芯片以及整个电相关,功率密度大要快充,可能用高电压比较合适一些,但是像A以下的车完全没有必要用这种太高压的东西,因为目前的产业还不是那么成熟,也没有必要如此。

 

碳化硅也有样机,跟国外同类产品相比我们功率密度也在一线上,现在国外大部分的是在30-32%,个别也做的很好,因为结构件的方式不一样。像电容,基本上用的国产化的东西,国际上有不是用那个薄弱是用喷涂料的方式,体积可以做的非常小。这里面不仅仅是一个芯片本身的问题,还是整个外面机器的问题。

 

EMC而言,原来做正向设计的比较少,从工程验证角度来做的,是凭经验的。现在是有办法可以做前面的EMC的正向设计,这一块也有企业以及院所可以做这个事情,目前国内外的要求在这个领域差别还是蛮大的。

 

NVH而言,跟电机相关,跟整车辆也相关,目前的实际水平而言,国内的NVH跟国外相比基本上产品设计以及到最终效果差不多。

 

整个三合一的系统来说,已经成为了我们整个行业的标配。35KW到160KW,国内的企业和国外的企业基本上都可以找到相关的产品可以配,而现在大家做的都是平台化和标准化越来越高。现在一辆整车,一年可以卖十万台以上很难,大家也在抱团取暖,尽可能用现有的东西来做,这样对于上下游非常有意义和价值。对于一个企业而言,也尽可能把它的品种缩小,这样对于它的上下游供应链也有好处。

 

最初的时候,五年前大概一个企业可以做几十种甚至上百种的,现在大家越做越少,越做越精,我认为这是大家回归理性。在目前这个特定的历史阶段,还看不明白的状态下,没有一个企业敢说我这个车一定做多少。去年在退拨政策出来之前,很多厂商我这个需要做20万、30万,最后可能做五万就蛮好了,这种情况下,这种模块化的产品对产业非常好的事情,可以节省大家资源。变速器而言,我们国内的金山以及很多主机厂自己,包括长城都有在做,有很多后发制人的企业,大家看不到的也是蛮多的。吉利有一个产品原来用华纳,现在有了国产化替代了之后,想不到噪音还低了很多。目前的现状而言,怎么样把转速提升的同时把噪音降下来,也是这个领域很重要的一点。

 

轮毂电机总成,有轮边、有电驱还有减速等等,想轮毂电机做好一定是需要跟主机厂以及底盘配合的非常好,这里面也有很多厂商说我有了样机可以,但是一定要做成产品化的车,这里面就需要一个性能质量成本比很重要。

 

一开始要全线推广很难,但你是不是可以找到合适的场景。应该说是有合适的场景,这里面的话还有企业看到,大家已经开始做这个前期化的准备工作。

 

48V系统,开发工作相对来说少一点,虽然跟发动机相关,相当于发动机的位置换了一个电机。国内来说做其他的个性很难,P2等等涉及到变速相关,但是P0的价格差不多是中混三分之一的成本,有三分之一的效果,大概是这样的一个水平。

 

驱动电机还是进一步把材料利用率提高以及工况的效率和系统的分析,主机厂和零部件厂结合的越来越紧密了。另外产品跟材料非常相关,材料涉及到最重要的两个:一个是导致(音)材料,一个是电磁体材料。导致材料(音)是怎么样把电工钢,是不是可以用上来。永磁材料上一个台阶很难了。大家有两个方向,一个是电阻率可以再低一点,另外是用了铜铝负荷之后成本是否可以降一点。

 

控制器,大家关注的重心是在半导体里面,这里面究竟是碳化硅还是氮化镓,跟这个技术相关。碳化硅和氮化镓都有各自的优点。是三位一体还是五位一体,各家技术路线选择不一样,一定是和车的定位是相关的。目前比较明显的趋势是,因为三合一总成的特点是明显,少了线降低了成本,降低的EMC,提高的效率,这是一个比较清晰的价值,而且对于整车安装也比较方便。轮毂电机目前还在前置,还需要投入,48V相对来说发展比较高,因为研发的要求不是那么高。

 

以上内容据峰会现场速记整理,未经嘉宾本人审阅。

 

活动报名

2019年新能源汽车智新峰会
活动地点:
北京裕龙国际酒店
活动时间:
2019-11-05 09:00 ~ 2019-11-06 12:30
报名时间:
2019-06-11 11:36 ~ 2019-11-04 00:00
2019年新能源汽车智新峰会旨在搭建新能源汽车产业发展的交流平台,集聚优势资源,帮助业内人士获取最新的行业情报与资讯,并学习新能源汽车领域前沿技术与创新模式,发现新商机并寻找优秀业务合作伙伴,进一步促进新能源汽车领域的交流与合作。

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