新能源汽車核心部件：驅(qū)動電機(jī)的全球趨勢
時間：2018-05-09 來源：蘇州艾司匹技 關(guān)鍵詞：蘇州艾司匹技 瀏覽量：4297
隨著全球汽車電動化滲透率的不斷提高，驅(qū)動電機(jī)行業(yè)將會迎來整體規(guī)模的迅速擴(kuò)張。在這一過程當(dāng)中，具備規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)優(yōu)勢的第三方電機(jī)制造商將有機(jī)會迅速擴(kuò)大市場份額，收獲業(yè)績的大幅增長。
全球驅(qū)動電機(jī)市場趨勢
根據(jù)估測，隨著全球汽車電動化快速推進(jìn)，新能源汽車電機(jī)系統(tǒng)市場將隨之快速擴(kuò)張，市場規(guī)模有望從2015年的$23億增長到2030年的$318億。
新能源汽車電機(jī)系統(tǒng)主要包括電動機(jī)和逆變器兩部分，雖然同其他大部分汽車零部件一樣，這兩部分部件長期都面臨降價壓力，但是由于新能源汽車總量的上升，行業(yè)總體還是具備較大上升空間。我們預(yù)期到2030年市場規(guī)模年均增速將在18%-20%左右。
系統(tǒng)單價方面，電機(jī)系統(tǒng)整體往高功率方向發(fā)展的同時也帶來了裝配價格的提升。
根據(jù)估測，在中性假設(shè)條件下，2030年電動車銷量將達(dá)到2000萬臺，約占當(dāng)年乘用車總銷量的16%-18%。然而，如果放到樂觀情景下，即電池價格大幅下滑，且環(huán)保政策更加嚴(yán)厲的條件下，電動車銷量增長的速度有可能大幅上升，我們預(yù)期在樂觀情況下新能源汽車年銷總量有可能達(dá)到3000萬臺的水平，約占當(dāng)年汽車銷量的25%-27%。
預(yù)計單電機(jī)混動車的功率需求大約在30kw左右，雙電機(jī)插電混功率約為50-100kw，純電動車的電機(jī)功率約為200kw。
下載本文完整報告，請在PC端訪問樂晴智庫網(wǎng)站: www.767stock.com
電動機(jī)市場情況
我們預(yù)計到2030年電動機(jī)的銷量年均增速將達(dá)到18%，到2030年行業(yè)整體銷量達(dá)到$195億，相較2015年$12億的水平擴(kuò)展近17倍。
預(yù)期電動機(jī)的銷量將從2015年的360萬上升到2030年的4900萬，同時，單車電機(jī)數(shù)量預(yù)計將有所下滑，從1.8下降到1.4，主要是由于單電機(jī)的純電動車銷量占比提升。
但電動機(jī)單價方面我們預(yù)期將進(jìn)一步提升，從目前的$350上升至$380，主要是受高價大功率電機(jī)的更廣泛應(yīng)用所拉動。
從市場份額情況看，豐田集團(tuán)在2016年的數(shù)據(jù)中遙遙領(lǐng)先，本田集團(tuán)位居第二，而同時這兩大集團(tuán)也都在混動領(lǐng)域占據(jù)全球領(lǐng)先地位。之后是比亞迪以及給特斯拉供貨的臺灣電機(jī)制造商富田電機(jī)。
電機(jī)行業(yè)在長期發(fā)展過程中，第三方供應(yīng)商崛起將是大勢所趨。如果我們觀察當(dāng)前日本汽車行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈情況，不難發(fā)現(xiàn)占據(jù)龍頭地位的前三強(qiáng)都傾向于自供電機(jī)產(chǎn)品，這除了和日本制造企業(yè)的傳統(tǒng)基因相關(guān)外，也同行業(yè)發(fā)展的階段有關(guān)。
如果對照一下PC和手機(jī)行業(yè)的發(fā)展史，我們不難發(fā)現(xiàn)，這兩個行業(yè)在初期都是高度上下游整合生產(chǎn)，無論是PC行業(yè)的惠普、蘋果、硅圖公司，還是手機(jī)行業(yè)的諾基亞、摩托羅拉都在產(chǎn)業(yè)鏈中高度整合生產(chǎn)，因?yàn)樵诔跗诋a(chǎn)品更新?lián)Q代速度較快，需要上游零部件供應(yīng)商迅速做出反應(yīng)相互配合，所以整合生產(chǎn)的模式具備較高的性價比;
然而到了行業(yè)發(fā)展中后期，由于整個市場規(guī)模擴(kuò)充，同時產(chǎn)品更新?lián)Q代速度不需要像初期那樣快，此時第三方供應(yīng)商以整個市場為客戶對象的規(guī)模效應(yīng)便體現(xiàn)出來，這也催生了富士康、美光、海力士等一系列第三方供應(yīng)商的崛起。
新能源汽車電機(jī)行業(yè)也不例外，從當(dāng)前時點(diǎn)看，本田已經(jīng)宣布將與日立合作生產(chǎn)電機(jī)。同時日產(chǎn)也在投資者交流會上提到將來可能開始外采電機(jī)。
2017年10月，三菱電機(jī)宣布將為戴姆勒奔馳提供電機(jī)和逆變器。隨著第三方電機(jī)廠商高效能、低成本產(chǎn)品的普及，電機(jī)行業(yè)市場份額從主機(jī)廠自供向第三方企業(yè)轉(zhuǎn)移是大勢所趨。
目前日本的電機(jī)企業(yè)已經(jīng)相繼開始對電動化所帶來的趨勢轉(zhuǎn)變做出了應(yīng)對。我們預(yù)期電裝和愛信精機(jī)將會首先利用他們現(xiàn)有的規(guī)模優(yōu)勢，用較低的成本占有市場份額，而緊隨其后的電產(chǎn)和明電舍也將迅速跟進(jìn)。
目前電機(jī)行業(yè)的平均毛利率在30%左右，而生產(chǎn)規(guī)模是決定毛利率高低的主要因素之一。
逆變器行業(yè)情況
我們預(yù)測逆變器行業(yè)也將迎來高速增長，根據(jù)估測，逆變器市場銷售收入規(guī)模將從2015年的$12億上升至2030年的133億。
從銷量上來看，因?yàn)槟孀兤髋c電機(jī)的比例基本是1:1，所以預(yù)計其銷售總量將從2015年的360萬上升到2030年的4900萬。
同時單車配套價格將從$300-$400下降到$200-$300，主要是來自于上量之后的成本規(guī)模效應(yīng)。
與電機(jī)領(lǐng)域相似，在逆變器行業(yè)豐田集團(tuán)目前同樣也是居于領(lǐng)先地位。同時豐田集團(tuán)下屬的電裝集團(tuán)目前正在大規(guī)模擴(kuò)展其逆變器客戶。在豐田之后，三菱電機(jī)也占據(jù)相當(dāng)大的市場份額。
技術(shù)演變
從電機(jī)的分類來看，主要有直流、交流感應(yīng)、永磁同步和開關(guān)磁阻四種，新能源汽車電機(jī)主要用到后三種。
目前，永磁同步由于其較優(yōu)的性能，是主流的電機(jī)類型。交流異步電機(jī)的價格適中，但性能稍差，在美國及中國有部分廠商使用。而開關(guān)磁阻電機(jī)的主要優(yōu)勢在于其較低的價格，但同時也存在著雜音和震動的技術(shù)問題，如果這些問題能夠解決的話，開關(guān)磁阻電機(jī)將具備很大的市場。
交流異步電機(jī):雖然從目前看，交流異步電機(jī)相比永磁同步功率方面不具備優(yōu)勢，但是其成本較永磁同步電機(jī)低出不少。在體積方面，交流異步電機(jī)比永磁同步電機(jī)更大，主要是受設(shè)計構(gòu)造的限制。
永磁同步電機(jī):電機(jī)內(nèi)部有包裹永磁體的轉(zhuǎn)子，整體系統(tǒng)功率較大，同時體積較小。造價方面較為昂貴，主要由于永磁材料價格較高。目前關(guān)于降低永磁體使用的研究正在開展，研究同時也關(guān)注提升磁體的輸出效能。永磁電機(jī)是當(dāng)前電動車電機(jī)行業(yè)中應(yīng)用廣泛的電機(jī)類型。
開關(guān)磁阻電機(jī):開關(guān)磁阻電機(jī)價格非常具有競爭力，主要由于其轉(zhuǎn)子中沒有高成本的永磁體，同時其功率適中。由于是利用定子和轉(zhuǎn)子的拉力來提供動力，過程中導(dǎo)致的震動和噪音是其主要問題。由于電動車電機(jī)目前正處在迅速上量的時間段，我們相信需求的提升會加快技術(shù)的革新替代。
電機(jī)技術(shù)提升方向
通過研究過去20年電機(jī)的技術(shù)演進(jìn)趨勢，我們發(fā)現(xiàn)電機(jī)技術(shù)還有較大的繼續(xù)提升的空間。首先看機(jī)芯用鋼的厚度情況。對于定子和轉(zhuǎn)子來說，其主要是由薄電磁鋼層疊加組成，1997年第一代的豐田普銳斯使用的是0.35mm的鋼層，隨后減到0.3mm，近期2016年降到0.25mm。一般來說，薄鋼層數(shù)的提升能夠增加電機(jī)效率，同時也對控制電機(jī)溫度有幫助。
目前，制造薄鋼是行業(yè)的一大技術(shù)難題。主要的難點(diǎn)在于控制壓鑄中的回彈，以及鋼片材料的一致性保持。從當(dāng)前情況來看，旋鍛加工技術(shù)由于其成本和生產(chǎn)效率方面的優(yōu)勢將會越來越成為行業(yè)的主流制造方式。
其次，在繞線密度方面，總體上定子中繞線的量是決定電機(jī)功率大小的重要因素。而決定繞線量的則主要是在有限空間內(nèi)銅線可以繞機(jī)芯的圈數(shù)。技術(shù)方面目前插入器的使用由于適合高功率的定子加工，并有逐漸成為行業(yè)生產(chǎn)標(biāo)配的趨勢。
而線圈類型方面，主要有方形和圓形兩種，目前主流廠商使用的是圓形，但是方形技術(shù)由于具備較高的空間利用率，正逐漸替代圓形成為行業(yè)大方向，而豐田和本田目前已經(jīng)開始批量采用方形繞線技術(shù)。其他廠商這邊，安川電機(jī)已經(jīng)開始研發(fā)電子繞線技術(shù)，目的是提升控制和效率。
然后，在冷卻系統(tǒng)方面，分電機(jī)和逆變器兩部分:電機(jī)這塊，由于隨著電機(jī)溫度升高永磁電機(jī)的磁力會減弱，所以冷卻系統(tǒng)的效率對于電機(jī)高功率運(yùn)行至關(guān)重要。
從技術(shù)演變趨勢看，主流的冷卻技術(shù)已經(jīng)從風(fēng)冷、水冷，發(fā)展到目前油冷的階段。其主要技術(shù)手段是將電機(jī)浸入到油冷室中來達(dá)到降溫的目的。雖然有專家認(rèn)為與油的摩擦?xí)档碗姍C(jī)的效率，但是綜合各方面情況，油冷依舊是目前技術(shù)條件下有效的冷卻模式。
逆變器方面，冷卻系統(tǒng)對于逆變器的表現(xiàn)也同樣重要，日產(chǎn)近期聲稱在聆風(fēng)2017新車型中，依靠提升逆變器冷卻系統(tǒng)，將電機(jī)的輸出功率從80kw提升至110kw，而電機(jī)其他部分均和上一代相同。
這體現(xiàn)出了逆變器冷卻系統(tǒng)的重要性。雖然碳化硅的使用將會使得電機(jī)的抗熱和抗壓性有所提升，但是其較高的成本，其大規(guī)模應(yīng)用的時間點(diǎn)可能很難在短期內(nèi)到來。
全球驅(qū)動電機(jī)市場趨勢
根據(jù)估測，隨著全球汽車電動化快速推進(jìn)，新能源汽車電機(jī)系統(tǒng)市場將隨之快速擴(kuò)張，市場規(guī)模有望從2015年的$23億增長到2030年的$318億。
新能源汽車電機(jī)系統(tǒng)主要包括電動機(jī)和逆變器兩部分，雖然同其他大部分汽車零部件一樣，這兩部分部件長期都面臨降價壓力，但是由于新能源汽車總量的上升，行業(yè)總體還是具備較大上升空間。我們預(yù)期到2030年市場規(guī)模年均增速將在18%-20%左右。
系統(tǒng)單價方面，電機(jī)系統(tǒng)整體往高功率方向發(fā)展的同時也帶來了裝配價格的提升。
根據(jù)估測，在中性假設(shè)條件下，2030年電動車銷量將達(dá)到2000萬臺，約占當(dāng)年乘用車總銷量的16%-18%。然而，如果放到樂觀情景下，即電池價格大幅下滑，且環(huán)保政策更加嚴(yán)厲的條件下，電動車銷量增長的速度有可能大幅上升，我們預(yù)期在樂觀情況下新能源汽車年銷總量有可能達(dá)到3000萬臺的水平，約占當(dāng)年汽車銷量的25%-27%。
預(yù)計單電機(jī)混動車的功率需求大約在30kw左右，雙電機(jī)插電混功率約為50-100kw，純電動車的電機(jī)功率約為200kw。
下載本文完整報告，請在PC端訪問樂晴智庫網(wǎng)站: www.767stock.com
電動機(jī)市場情況
我們預(yù)計到2030年電動機(jī)的銷量年均增速將達(dá)到18%，到2030年行業(yè)整體銷量達(dá)到$195億，相較2015年$12億的水平擴(kuò)展近17倍。
預(yù)期電動機(jī)的銷量將從2015年的360萬上升到2030年的4900萬，同時，單車電機(jī)數(shù)量預(yù)計將有所下滑，從1.8下降到1.4，主要是由于單電機(jī)的純電動車銷量占比提升。
但電動機(jī)單價方面我們預(yù)期將進(jìn)一步提升，從目前的$350上升至$380，主要是受高價大功率電機(jī)的更廣泛應(yīng)用所拉動。
從市場份額情況看，豐田集團(tuán)在2016年的數(shù)據(jù)中遙遙領(lǐng)先，本田集團(tuán)位居第二，而同時這兩大集團(tuán)也都在混動領(lǐng)域占據(jù)全球領(lǐng)先地位。之后是比亞迪以及給特斯拉供貨的臺灣電機(jī)制造商富田電機(jī)。
電機(jī)行業(yè)在長期發(fā)展過程中，第三方供應(yīng)商崛起將是大勢所趨。如果我們觀察當(dāng)前日本汽車行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈情況，不難發(fā)現(xiàn)占據(jù)龍頭地位的前三強(qiáng)都傾向于自供電機(jī)產(chǎn)品，這除了和日本制造企業(yè)的傳統(tǒng)基因相關(guān)外，也同行業(yè)發(fā)展的階段有關(guān)。
如果對照一下PC和手機(jī)行業(yè)的發(fā)展史，我們不難發(fā)現(xiàn)，這兩個行業(yè)在初期都是高度上下游整合生產(chǎn)，無論是PC行業(yè)的惠普、蘋果、硅圖公司，還是手機(jī)行業(yè)的諾基亞、摩托羅拉都在產(chǎn)業(yè)鏈中高度整合生產(chǎn)，因?yàn)樵诔跗诋a(chǎn)品更新?lián)Q代速度較快，需要上游零部件供應(yīng)商迅速做出反應(yīng)相互配合，所以整合生產(chǎn)的模式具備較高的性價比;
然而到了行業(yè)發(fā)展中后期，由于整個市場規(guī)模擴(kuò)充，同時產(chǎn)品更新?lián)Q代速度不需要像初期那樣快，此時第三方供應(yīng)商以整個市場為客戶對象的規(guī)模效應(yīng)便體現(xiàn)出來，這也催生了富士康、美光、海力士等一系列第三方供應(yīng)商的崛起。
新能源汽車電機(jī)行業(yè)也不例外，從當(dāng)前時點(diǎn)看，本田已經(jīng)宣布將與日立合作生產(chǎn)電機(jī)。同時日產(chǎn)也在投資者交流會上提到將來可能開始外采電機(jī)。
2017年10月，三菱電機(jī)宣布將為戴姆勒奔馳提供電機(jī)和逆變器。隨著第三方電機(jī)廠商高效能、低成本產(chǎn)品的普及，電機(jī)行業(yè)市場份額從主機(jī)廠自供向第三方企業(yè)轉(zhuǎn)移是大勢所趨。
目前日本的電機(jī)企業(yè)已經(jīng)相繼開始對電動化所帶來的趨勢轉(zhuǎn)變做出了應(yīng)對。我們預(yù)期電裝和愛信精機(jī)將會首先利用他們現(xiàn)有的規(guī)模優(yōu)勢，用較低的成本占有市場份額，而緊隨其后的電產(chǎn)和明電舍也將迅速跟進(jìn)。
目前電機(jī)行業(yè)的平均毛利率在30%左右，而生產(chǎn)規(guī)模是決定毛利率高低的主要因素之一。
逆變器行業(yè)情況
我們預(yù)測逆變器行業(yè)也將迎來高速增長，根據(jù)估測，逆變器市場銷售收入規(guī)模將從2015年的$12億上升至2030年的133億。
從銷量上來看，因?yàn)槟孀兤髋c電機(jī)的比例基本是1:1，所以預(yù)計其銷售總量將從2015年的360萬上升到2030年的4900萬。
同時單車配套價格將從$300-$400下降到$200-$300，主要是來自于上量之后的成本規(guī)模效應(yīng)。
與電機(jī)領(lǐng)域相似，在逆變器行業(yè)豐田集團(tuán)目前同樣也是居于領(lǐng)先地位。同時豐田集團(tuán)下屬的電裝集團(tuán)目前正在大規(guī)模擴(kuò)展其逆變器客戶。在豐田之后，三菱電機(jī)也占據(jù)相當(dāng)大的市場份額。
技術(shù)演變
從電機(jī)的分類來看，主要有直流、交流感應(yīng)、永磁同步和開關(guān)磁阻四種，新能源汽車電機(jī)主要用到后三種。
目前，永磁同步由于其較優(yōu)的性能，是主流的電機(jī)類型。交流異步電機(jī)的價格適中，但性能稍差，在美國及中國有部分廠商使用。而開關(guān)磁阻電機(jī)的主要優(yōu)勢在于其較低的價格，但同時也存在著雜音和震動的技術(shù)問題，如果這些問題能夠解決的話，開關(guān)磁阻電機(jī)將具備很大的市場。
交流異步電機(jī):雖然從目前看，交流異步電機(jī)相比永磁同步功率方面不具備優(yōu)勢，但是其成本較永磁同步電機(jī)低出不少。在體積方面，交流異步電機(jī)比永磁同步電機(jī)更大，主要是受設(shè)計構(gòu)造的限制。
永磁同步電機(jī):電機(jī)內(nèi)部有包裹永磁體的轉(zhuǎn)子，整體系統(tǒng)功率較大，同時體積較小。造價方面較為昂貴，主要由于永磁材料價格較高。目前關(guān)于降低永磁體使用的研究正在開展，研究同時也關(guān)注提升磁體的輸出效能。永磁電機(jī)是當(dāng)前電動車電機(jī)行業(yè)中應(yīng)用廣泛的電機(jī)類型。
開關(guān)磁阻電機(jī):開關(guān)磁阻電機(jī)價格非常具有競爭力，主要由于其轉(zhuǎn)子中沒有高成本的永磁體，同時其功率適中。由于是利用定子和轉(zhuǎn)子的拉力來提供動力，過程中導(dǎo)致的震動和噪音是其主要問題。由于電動車電機(jī)目前正處在迅速上量的時間段，我們相信需求的提升會加快技術(shù)的革新替代。
電機(jī)技術(shù)提升方向
通過研究過去20年電機(jī)的技術(shù)演進(jìn)趨勢，我們發(fā)現(xiàn)電機(jī)技術(shù)還有較大的繼續(xù)提升的空間。首先看機(jī)芯用鋼的厚度情況。對于定子和轉(zhuǎn)子來說，其主要是由薄電磁鋼層疊加組成，1997年第一代的豐田普銳斯使用的是0.35mm的鋼層，隨后減到0.3mm，近期2016年降到0.25mm。一般來說，薄鋼層數(shù)的提升能夠增加電機(jī)效率，同時也對控制電機(jī)溫度有幫助。
目前，制造薄鋼是行業(yè)的一大技術(shù)難題。主要的難點(diǎn)在于控制壓鑄中的回彈，以及鋼片材料的一致性保持。從當(dāng)前情況來看，旋鍛加工技術(shù)由于其成本和生產(chǎn)效率方面的優(yōu)勢將會越來越成為行業(yè)的主流制造方式。
其次，在繞線密度方面，總體上定子中繞線的量是決定電機(jī)功率大小的重要因素。而決定繞線量的則主要是在有限空間內(nèi)銅線可以繞機(jī)芯的圈數(shù)。技術(shù)方面目前插入器的使用由于適合高功率的定子加工，并有逐漸成為行業(yè)生產(chǎn)標(biāo)配的趨勢。
而線圈類型方面，主要有方形和圓形兩種，目前主流廠商使用的是圓形，但是方形技術(shù)由于具備較高的空間利用率，正逐漸替代圓形成為行業(yè)大方向，而豐田和本田目前已經(jīng)開始批量采用方形繞線技術(shù)。其他廠商這邊，安川電機(jī)已經(jīng)開始研發(fā)電子繞線技術(shù)，目的是提升控制和效率。
然后，在冷卻系統(tǒng)方面，分電機(jī)和逆變器兩部分:電機(jī)這塊，由于隨著電機(jī)溫度升高永磁電機(jī)的磁力會減弱，所以冷卻系統(tǒng)的效率對于電機(jī)高功率運(yùn)行至關(guān)重要。
從技術(shù)演變趨勢看，主流的冷卻技術(shù)已經(jīng)從風(fēng)冷、水冷，發(fā)展到目前油冷的階段。其主要技術(shù)手段是將電機(jī)浸入到油冷室中來達(dá)到降溫的目的。雖然有專家認(rèn)為與油的摩擦?xí)档碗姍C(jī)的效率，但是綜合各方面情況，油冷依舊是目前技術(shù)條件下有效的冷卻模式。
逆變器方面，冷卻系統(tǒng)對于逆變器的表現(xiàn)也同樣重要，日產(chǎn)近期聲稱在聆風(fēng)2017新車型中，依靠提升逆變器冷卻系統(tǒng)，將電機(jī)的輸出功率從80kw提升至110kw，而電機(jī)其他部分均和上一代相同。
這體現(xiàn)出了逆變器冷卻系統(tǒng)的重要性。雖然碳化硅的使用將會使得電機(jī)的抗熱和抗壓性有所提升，但是其較高的成本，其大規(guī)模應(yīng)用的時間點(diǎn)可能很難在短期內(nèi)到來。
