根據電機在動力系統架構中的位置,可以將其歸納為四個不同的領域。以推進系統設計或者電機的類型作為分類依據并不充分,因為相同的電機類型可以滿足兩個完全不同的推進系統應用程序。對于一個給定的推進系統設計,電動機的選擇不僅僅局限于電機類型,其他因素如性能、熱管理和成本都是考慮因素。由此產生的新能源汽車電機包括:engine-mounted電機,transmission-connected電機,e-axle電機以及輪轂電機。
engine-mounted電機
engine-mounted電機技術主要是基于帶式啟動發電機 (BSG) 技術。帶式啟動發電機 (BSG) 技術替代了發動機的傳統啟動電機和發電機(交流發電機),并實現了它們的功能。同時也實現了包括停止啟動、滑行、電動扭矩和功率提升等發動機替代功能。這種技術解決方案的需求激增,相較于傳統汽車,它提供了更具有成本效益的方法,即在對動力系統架構進行最小更改的情況下,實現了明顯的燃油節省。2020年,engine-mounted電機約占整個推進電機市場的30%,到2032年,其市場預計將以13%的復合年增長率增長。全球前三家供應商共同供應了2020年超過75%的需求,預計未來將保持大部分市場份額。
transmission-connected電機
而transmission-connected 電機則減輕了帶式啟動發電機 (BSG)架構的一些限制,提供更足的動力,補充傳統動力系統,并增加了電力系統的靈活性。該系列電機主要適用于全電動或插電式混合動力汽車,根據動力系統架構,電機位置可以在變速器之前或之后。根據IHS Markit供應鏈與技術部預測,到2020年,transmission-connected 電機占推進電機市場的45%,預計到2032年將以16.7%的復合年增長率增長。
與其他類型電機不同的是,在transmission-connected電機市場中,2020年僅日本和韓國地區就占了約50%的產量。就這個占比,考慮到這些國家對全混合動力和插電式混合動力汽車的關注,其實這一數據也不難理解。此外,在電氣化汽車生產中采用transmission-connected電機的領先OEMs以及他們的關鍵供應商也多位于日本和韓國地區。
e-axle電機
第三個電機系列是e-axle電機,它將單獨的電氣化動力系統組件組合在一個單一的組件包中,創造了一個緊湊、輕量化和高效的解決方案,提供了卓越的性能和更高的效率。在e-axle電機配置中,電機是被放置于驅動橋上。
根據IHS Markit 供應鏈與技術部預測,到2020年,e-axle電機約占推進電機市場的25%,預計到2032年,該市場的復合年增長率將達到20.1%,是所有推進電機中增長最快的品類。這對電機供應鏈的所有領域都是一個重大的市場機遇,例如電工鋼生產商、銅纏繞生產商和鋁腳輪生產商。在e-axle電機市場中,歐洲和大中華區均處于領先地位,預計在2020-26年預測期內占全球產量的60%以上。
輪轂電機
第四種電機是輪轂電機,允許將電機放置在車輪的中心,減少與齒輪、軸承和萬向聯接相關的傳輸和能量損失所需的組件。
輪轂電機歸類為P5架構,看上去是一個有吸引力的替代傳統動力系統的架構,但是他們有明顯的缺點。除開技術進步帶來的成本增加以外,增加車輛的非簧載重量的問題一直不利于輪轂電機的普及。IHS Markit表示,輪轂電機仍將是全球輕型汽車市場的一個細分市場,在未來十年的大部分時間里,年銷量將保持在10萬輛以下。
自制或外購策略
在全球電機供應鏈市場,一個重要的趨勢是電機的內部制造與外包生產。下圖概括了全球十大原始設備制造商生產或購買推進電機的趨勢。預計到2022年,全球OEMs將更傾向于外包而不是內部生產電機。這一時期通常被認為是“技術需求”,全球大多數OEMs將嚴重依賴電機供應商,考慮到后者對基礎技術的卓越理解,以及OEMs有限但不斷變化的組件需求。
從2022年到2026年,也就是所謂的“支持性增長“階段,內部制造的電機份額將逐漸增加。2026年生產的電機中,約有50%將是國產的。在此期間,OEMs將借助合作伙伴以及供應商合并的幫助,內部開發技術。IHS Markit預測,2026年之后,OEMs將處于領先地位,內部電機制造的份額將顯著增加。
作為新能源汽車城市推廣的排頭兵,上海充電配套基礎設施的應用情況或是新能源汽車補能發展之路的一個縮影,而這說明,換電并非唯一模式,充電也有其存在的場景和必要。
王子冬指出,換電跟充電不是完全對立的,這是一種新的選擇,且具有可觀的社會效益。“當電池組的壽命加大了,安全性提高了,換電模式的乘用車將會被廣泛應用于市場,屆時不僅是B端車,C端車(私家車)也會逐漸追上這個需求。”
黃春華認為,未來,新能源汽車用戶有時間可以充電,沒時間可以換電,也可以通過換電站來升級電池,讓用戶有多種選擇,更便捷的使用方式才是產業發展的重點。此外,工信部日前通知,2022年將啟動公共領域車輛全面電動化城市試點。這背后一定是充電與換電相結合,一起推動公共領域車輛的全面電動化。“未來兩到三年內,在公共交通、運輸等細分領域,換電模式的普及速度會加快。”