电机驱动系统作为新能源汽车的主要零部件之一,电机行业的技术变革与创新,对于新能源汽车行业有着重要的影响。电机行业人才的猎聘抢人现象也有步新能源行业的趋势。
1、电机生产工艺流程:
电机生产主要包括定子铁芯和转子铁芯的冲压、叠压、焊接,定子绕线、嵌线、浸漆,壳体和前后端盖、变速器壳体的铸造、数控机床精密加工,轴、齿轮的锻造和数控精密加工,以及转子组装,其中定子嵌线和转子动平衡是电机生产工艺流程的关键步骤。
电机定子嵌线是指将定子线棒嵌入电机定子槽内并固定的过程,转子的动平衡是一种改善转子质量分布,以使转子在旋转时不至于产生过量不平衡离心力的工序。由于电机定子嵌线过程的相对标准化,扁线电机的生产工艺自动化程度也相对的较高,基本已实现全自动化生产的工艺流程,对生产效率和生产成本的优化也比较多,并且大大的增加了产品的一致性。
2、电控是电驱动系统中的核心部件:
新能源汽车电控通过接受VCU指令,控制新能源汽车电机的电流及电压,以使其按照需要的方向、转速、转矩、响应时间进行有效的工作。此外,在能量回收的整个过程中,新能源汽车电控还起到回充动力电池的作用。 电控对新能源车电驱动系统的效率和功率密度有着较为重要的影响,通过IGBT芯片的不同结构设计可以优化其所占体积,减少物料的使用,从而可以提升电驱动系统的功率密度;并通过软件和硬件端的差异性,优化总成的应用效率,从而改善车辆的续航里程。
电机控制器主要包括IGBT芯片、PCB板、电容器、传感器、壳体和控制软件等,其中传感器主要包括温度传感器、电流/电压传感器、转子位臵传感器等部件,控制软件则包括 AUTOSAR等软件架构。这其中电机控制器的根据结构的不同可分为 IGBT模块和 IGBT单管并联两种技术路径,现实中,这两种方案均有汽车制造企业在进行着批量的应用,各有其优势和不足。
生产制造成本端标准:以 IGBT模块的方案来看,电机控制器的制造成本可以分解为 IGBT模组、控制电路板、驱动电路板、电机控制器壳体、电流传感器、接插件、门驱动电路、电容等组件。其中IGBT模组是电机控制器中最主要的零部件,其成本约占电机控制器总成本的约37%的比例,控制电路板成本约占16%的比例,驱动电路板成本约占12%的比例,电机控制器壳体成本约占11%的比例,电流传感器成本约占5%的比例,接插件、门驱动电路成本约各占4%的比例,电容成本约占2%的比例,其他部件以及人力成本约各占4%的比例。电机电控的成本主要是以IGBT芯片为主,IGBT芯片的市场价格波动对电机控制器的成本升降的影响非常大。
3、电驱动系统集成化优势显著,未来趋势明确:
电机、电控和减速器构成的三合一驱动总成,以及 PDU、OBC、DC-DC 构成的三合一电源总成,是目前主要的电驱动系统集成技术路径。相比于独立零部件,三合一总成节省了接插件以及壳体等物料的使用,实现了重量和体积上的降低,从而在功率密度以及成本上更具优势。除此之外,在三合一总成的基础上可以实现更加深层次的集成,将三合一驱动总成和电源总成进一步集成为六合一电驱动总成产品。 电机的电驱动系统集成化产品功率密度和成本优势显著,已经成为明确的未来趋势。
2022年度,主流主机厂和电驱动系统供应商均已实现三合一驱动总成的量产,少部分已然实现了八合一的深度化的集成。电驱动系统集成化趋势明显,优势也很明显,主要驱动因素包括:1)减速器和电机采用直连、电机与电控直连,减少了传递路径上的能量损耗,从而大大促进了电驱动系统效率提升;2)可以减少壳体用料、线束和连接件等,从而减轻重量、降低成本,进而电驱动系统功率密度得以提升;3)改进使得电驱动系统产品的均价更高,盈利能力也更加的强。
较独立的电机电控系统,三合一动力总成可以优化动力总成的体积和减少物料的使用,并且简化三电系统,可以实现功率密度的提升以及制造成本的降低。随着汽车电子电气架构的升级,电驱动系统下一步的集成化方向是将电源总成优化组合集成到三合一驱动总成中,域控制器方案是在多合一方案基础上进一步集成BMS和VCU,而这些已并非只是在实验室之中,而是已经被部分车企在实践中使用并取得有效的成果。
2020年新能源车乘用车三合一电驱动系统渗透率约为35%的比例,2021年渗透率同比上升约6个百分点,达到约51%的比例,呈现上升趋势。 三合一电驱动总成渗透率逐年的稳步提高,主要的内外部驱动因素包括:1)三合一驱动系统体积更小所占空间得以缩小,可以实现车辆各系统的布局可以更加灵活,增加更大的可供使用的储物空间和乘坐空间;2)三合一驱动系统重量更轻,可以实现整车重量的下降,从而增加汽车的整体续航里程;3)优化为主机厂降低了供应商层面的管理成本、沟通成本,也减少了原有的分散采购诸多零部件的配套成本;4)有利于车企的平台化的标准设计体系,为不同车型搭载同一套系统。
总之,专业的人做专业的事情,电机行业的技术变革创新需要电机研发等专业人才,而猎取这些重要的中高端人才则需要专业的猎头公司去定向猎寻。