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【智能电动汽车专题】科技篇:“三电”技术发展加速智能电动汽车普及

来源:电竞企鹅直播平台    发布时间:2024-05-22 22:12:23

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  智能电动汽车时代大幕开启,让我们共同见证百年汽车产业变革,洞悉智能电动汽车产业高质量发展趋势,把握其中投资机会。为此,我们精心准备,推出【智能电动汽车专题(第一季)】,深入研究全球智能电动汽车产业及代表性公司,构建智能电动汽车产业分析框架,并做系统性梳理。

  智能电动汽车专题第一季,目前规划49期报告,分为车企篇(19期)、行业篇(1期)、跨界篇(9期)、产业链篇(5期)、科技篇(7期)、能源篇(4期)、政策篇(1期)、产业史篇(2期)、总结篇(1期)7部分;2020年8月17日起,每周一更新一期(国庆、春节等假期暂停更新,自动顺延),预计持续更新时长约1年。

  三电对汽车产业的改变,并不单纯只是对汽车内部结构的改变,而是将电动车成为区别于燃油车的新物种,将使汽车沿着电动化、网联化、智能化、共享化方向迭代进化,将重塑汽车产业链与产业生态。

  智能电动汽车与传统燃油车存在很明显结构差异,核心在于“三电”(电池、电机、电控)。传统燃油车主要由动力系统(发动机、燃油系统、排气装置等)、传动系统(变速箱、传动轴等)、制动系统、汽车电子、底盘、车身、内外饰、通用件等组成。智能电动汽车相对传统燃油车,在传动与动力系统方面有较大差异,大多数表现在电池、电机、电控三大核心部件等。

  “三电”系统是智能电动汽车的电池、电机、电控三大核心部件,是决定汽车性能的关键。电池用于储存电量,为智能电动汽车提供动力,是决定续航里程的核心部件;电机将电池储存的电能转化为动能,支持汽车运动;电控是智能电动汽车动力系统的控制中心,负责采集车辆信息与驾驶员意图、控制驱动电机、管理电池等。“三电”系统在智能电动汽车成本结构中,占比约60%;动力电池成本最高,约占整车成本40%;电机与电控占约整车成本20%。

  动力电池在智能电动汽车 时代 重要性持续凸显,从“得发动机者得整车”到“得动力电池者得整车”。对传统燃油车,发动机、变速箱组成的动力总成,决定汽车性能与品质,整车厂商一般都会采用自产发动机,并掌握发动机核心零部件的生产的基本工艺,保证品牌核心竞争力。对智能电动汽车,核心部件变成电池、电机、电控组成的“三电”系统,成本占比最高的电池成为重中之重,是保障产品性能与续航能力的关键,也是整车企业竞争力重要体现。

  电机系统是智能电动汽车核心部件,承担汽车运动相关功能。目前智能电动汽车主要是采用永磁同步电机,占比超过80%,其他电机包括异步交流电机、开关磁阻电机等。永磁同步电机体积小、质量轻,功率密度大,可靠性高,调速精度高,响应速度快,大多数都用在对功率密度要求高的乘用车。异步交流电机价格低、运行可靠,但功率密度低、控制复杂、调速范围小,在客车中应用较多。开关磁阻电机价格低、电路简单可靠、调速范围宽,但震动、噪声大,控制管理系统复杂,并对直流电源会产生很大脉冲电流,通常用于大型客车。

  电控系统在智能电动汽车中不可或缺,起到类似神经 中枢 作用。电控系统是一套机电一体化装置,有电子处理单元,也有复杂机械执行模块,基本功能是采集油门、制动踏板、方向盘转向等各种信号,并依据相应信息发出指令。电控系统像人的神经网络一样,各部分信号与指令都需经过电控系统来进行接收与传递。

  智能电动汽车时代,传统车企优势大幅削弱,带给造车新势力换道超车机遇。智能电动汽车以电池、电机、电控组成的“三电”系统为核心部件,相比燃油车以发动机、变速箱等为核心部件,存在非常明显差异。智能电动汽车相对燃油车,车身结构更简单,零部件数量减少,制造复杂程度降低,传统车企在燃油车时代积累的优势大幅削弱,造车新势力在没有历史包袱优势下,基于垂直决策体系,整合供应链,快速推进智能电动汽车研发与制造。

  中国智能电动汽车销量迅速增加,带动中国自主汽车产业链持续完善,中国在动力电池领域处全球第一阵营,在电机、电控领域加快速度进行发展。传统燃油车时代,中国车企由于综合技术劣势,国产品牌溢价不足;在燃油车产业链中,中国零部件厂商竞争力弱,缺少头部代表性公司。智能电动汽车时代,中国汽车品牌借助中国庞大市场规模,将缩小与欧美领先品牌差距,实现换道超车;在智能电动汽车产业链中,中国企业重要性与影响力持续提升。

  在“三电”系统领域,电池方面,中国企业竞争力强,宁德时代、比亚迪等头部企业快速崛起,中国企业覆盖全球60%~70%电动车电池产量、80%电池材料产量;电机、电控方面,中国企业自主化程度,落后于电池,部分电机、电控核心组件不具备完全自主生产能力,未来随着国内电机、电控系统产业链逐步完善,电机、电控系统国产化率将慢慢地提高,市场增长空间广阔。

  中国新能源汽车销量逆势增长,带动核心“三电”产业高质量发展。中国汽车市场销量自2016年以来,整体呈下降趋势,但新能源乘用车销量逆势增长,由2016年33.6万辆增至2020年124.6万辆,并在2020年受新冠疫情影响背景下,销量同比增长14.2%,推动新能源乘用车渗透率从2016年1.4%提升至2020年6.2%。

  新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、插电式混动汽车、燃料电池汽车等,纯电动汽车是主要组成部分。中国纯电动乘用车销量从2016年25.7万辆增至2020年100万辆,2020年在新能源乘用车销量中占80%。随只能电动汽车产业进入快速地发展期,“三电”成为汽车零部件领域重要赛道,推动“三电”技术发展与市场规模增长。

  特斯拉作为智能电动汽车企业头部代表,在“三电”领域持续投入。电池方面,特斯拉早期选择松下作为独家动力电池供应商,双方合作研发多款动力电池;随着特斯拉销量增长,对动力电池需求扩大,相继引入LG化学、宁德时代等动力电池供应商,扩大电池模组多样性,降低采购成本;特斯拉出于企业未来的发展与战略考虑,投入自研、自产动力电池,通过正极、负极、隔膜、电解液等技术革新,优化动力电池成本,提升性能,推出新款4680电池等。

  电驱动系统(电机、电控等)方面,特斯拉早期车型主要是采用异步交流电机,有成本低、结构相对比较简单等优势,但存在调速范围小、转矩不理想等问题;目前特斯拉Model 3等车型,主要是采用永磁同步电机,有功率高、体积小等优势,但成本较高;目前特斯拉采用自产+采购结合方式,电机主要是采用自产产品,及富田电机等核心供应商产品;电机控制器主要是采用自产产品;电控系统核心部件IGBT模块(用于电驱动系统的半导体器件,类似电驱动系统的CPU),核心供应商为英飞凌等。

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