1.1 新能源汽車概論（產(chǎn)業(yè)鏈、市場）

由于環(huán)境保護(hù)以及化石能源不可再生，發(fā)展新能源汽車成為世界各國的共識。對于我國來說，石油對外依存率逐漸升高，已超過60%，發(fā)展新能源汽車更具有戰(zhàn)略意義。

目前世界觀各國對新能源車的發(fā)展紛紛出臺了相關(guān)政策和規(guī)劃（如下表），制訂了針對購買端、使用端、整車廠的政策，

具體涉及新能源車購買補貼、使用、油耗積分等政策。

圖1：部分國家針對新能源汽車制定的相關(guān)政策

由于世界各國大力發(fā)展新能源汽車，全球新能源汽車銷售增速迅速，EVI 制定的2020 年新能源乘用車銷售目標(biāo)是2000 萬輛。我國新能源車2016 年銷量50.7 萬輛，同比增長53%，我國2020 年銷售目標(biāo)為200 萬輛，累積500 萬輛。

圖 2：2010-2015年全球新能源乘用車銷售累積（千輛）

新能源汽車用電池電機電控變革了汽車的傳統(tǒng)動力系統(tǒng)，電池電機電控的重要性不斷提高，這也導(dǎo)致新能源汽車電子占據(jù)整車成本較大。相對傳統(tǒng)燃油汽車，新能源汽車（xEV）的汽車電子占整車成本的比例在 50%以上。

圖 3：BEV整車成本構(gòu)成

新能源汽車電池電機電控上下游產(chǎn)業(yè)鏈較長，市場參與企業(yè)眾多。電池產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)有正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜等；電控產(chǎn)業(yè)鏈主要有功率變換器、逆變器、散熱系統(tǒng)、IGBT 芯片等；電機產(chǎn)業(yè)鏈主要有硅鋼片、永磁體等。

圖4：xEV 電池電機電控產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

2.1 驅(qū)動電機（產(chǎn)業(yè)鏈、市場、主要玩家）

電機是將電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的一種電磁裝置，將電能轉(zhuǎn)為機械能表現(xiàn)為電動機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能表現(xiàn)為發(fā)電機。

由于汽車的工況復(fù)雜，新能源汽車驅(qū)動電機要求較高：

1、應(yīng)有較高的瞬時功率和功率密度;

2、低速時為恒轉(zhuǎn)矩特性，高速時為恒功率特性，且電動機的運行速度范圍應(yīng)該較寬；

3、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)要快；

4、較高的高低速綜合效率；

5、高可靠性以適應(yīng)汽車的各種工況環(huán)境；

6、合理的成本。

目前驅(qū)動電機主要有以下四種類型：

1） 直流電機，2）交流異步電機， 3）永磁同步電機， 4）開關(guān)磁阻電機。

圖5：新能源驅(qū)動電機發(fā)展歷程

目前主流應(yīng)用是永磁同步電機和交流異步電機。永磁同步電機由于其效率高、功率密度高和體積小等優(yōu)點，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是最合適的新能源汽車的電機類型，但目前也存在著電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制復(fù)雜的缺點，目前主要應(yīng)用于新能源乘用車領(lǐng)域。

交流異步電機由于其較低的成本以及簡單的結(jié)構(gòu)相對更簡單、控制技術(shù)也相對成熟，但其尺寸較大，重量較重等缺點都在一定程度上制約了其廣泛應(yīng)用。目前主要應(yīng)用在新能源客車和部分乘用車。

圖 6:我國新能源乘用車應(yīng)用電機情況

開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單可靠、系統(tǒng)成本低是其主要優(yōu)點。但由于開關(guān)磁阻電機有轉(zhuǎn)矩波動大、噪音大、系統(tǒng)非線性特等缺點，所以目前應(yīng)用還受到限制。由于我國稀土資源豐富，應(yīng)用永磁同步電機具有先天優(yōu)勢，我國新能源乘用車主要應(yīng)用永磁同步電機。

新能源汽車驅(qū)動電機未來朝著降低成本、輕量化、小型化的方向發(fā)展，主要通過電機材料研發(fā)、提升電機性能和效率、機電一體化集成來提升電機功率密度、工作效率以及降低從成本。

圖 7：美國能源部HEV發(fā)展規(guī)劃

3.1 電機控制器（產(chǎn)業(yè)鏈、市場、主要玩家）

電機控制器是通過集成電路來控制電機按照設(shè)定的方向、速度、角度以及響應(yīng)時間等進(jìn)行工作，使得電機應(yīng)用范圍更為廣泛，輸出效率更高。

圖 8:電機控制器結(jié)構(gòu)

電機控制系統(tǒng)主要由功率半導(dǎo)體模塊、控制器模塊及熱管理系統(tǒng)等部分構(gòu)成。而功率半導(dǎo)體器件作為功率半導(dǎo)體模塊的關(guān)鍵部件，由于技術(shù)壁壘高、市場集中度高和成本高，成為整個電機控制系統(tǒng)的重中之重。

如（圖9）所示，新能源汽車驅(qū)動電機未來朝著降低成本、輕量化、小型化的方向發(fā)展，主要通過電機材料研發(fā)、提升電機性能和效率、機電一體化集成來提升電機功率密度、工作效率以及降低從成本。

圖 9：美國能源部HEV發(fā)展規(guī)劃

市場格局 :

全球電機控制器市場集中度較高，前三位皆為日企，與其新能源車發(fā)展領(lǐng)先相匹配；各國電機控制供應(yīng)器所占市場份額大體與所在國的新能源車起步發(fā)展時間、領(lǐng)先程度大體相當(dāng)。我國電機控制器領(lǐng)先企業(yè)主要有上海電驅(qū)動、上海大郡等企業(yè)。

圖 10：全球電機控制器市場

對于電機控制器的核心模塊：功率電子變換器，目前主要使用IGBT芯片。由于其技術(shù)門檻高，目前市場集中度較高，該市場主要由少量歐美和日企壟斷，其中英飛凌行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者角色明顯。

圖 11：全球IGBT市場格局

4.1 動力電池（產(chǎn)業(yè)鏈、市場、主要玩家）

動力電池是指為新能源汽車等提供動力來源的電池，動力電池有很多類型，如鋰離子電池、燃料電池、鈉硫電池等，其中鋰離子動力電池應(yīng)用較為廣泛。鋰離子動力電池由正極、負(fù)極、電解液、隔膜等組成，要求高能量密度、長壽命、可靠安全。動力電池屬于二次電池，即利用化學(xué)反應(yīng)的可逆性在電池放電后可通過充電的方式使活性物質(zhì)激活而循環(huán)使用的電池。

圖12：動力電池產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

工作原理（以鈷酸鋰電池為例說明）：充電時，電池的正極上有鋰離子生成，鋰離子從正極脫嵌經(jīng)過電解液嵌入負(fù)極；放電時則相反，鋰離子從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過電解液嵌入正極。電池的工作電壓與構(gòu)成電極的化合物本身（如磷酸鐵鋰）以及鋰離子濃度有關(guān)。

在充放電循環(huán)時，鋰離子分別在正負(fù)極上發(fā)生“脫嵌—嵌入”反應(yīng)，在正負(fù)極之間來回移動，所以鋰離子電池又稱為“搖椅電池”或“搖擺電池”。

磷酸鐵鋰和三元材料是主流的汽車電池材料，三元材料高能量密度的優(yōu)勢使得在純電動領(lǐng)域應(yīng)用較廣，而磷酸鐵鋰成本與安全性占優(yōu)使得其在在插電式混動乘用車（PHEV）領(lǐng)域應(yīng)用占據(jù)主導(dǎo)地位。

圖13：磷酸鐵鋰和三元材料特點及其應(yīng)用

按照鋰電池組合程度可以劃分電芯、電池模組、電池PACK，而鋰電芯主要由原材料成本來看，正極材料占比近一半，是鋰電芯的價值核心，也是研究的重難點。

電芯最關(guān)鍵技術(shù)是正極材料的研發(fā)，需要滿足高能量密度、循環(huán)性能好、安全可靠，未來正極材料的研發(fā)將朝著高能量密度、高電壓方向發(fā)展：正極材料電壓平臺、能量密度呈現(xiàn)逐漸升高趨勢，如處于快速增長期的層狀錳基高壓材料電壓平臺在4.7V，能量密度達(dá)220 Wh/kg ，處于成熟期的正極材料工作電壓高達(dá)5V，能量密度達(dá)200-250 Wh/kg，尖晶石材料每千克鋰可實現(xiàn)電池容量為16 KWh，高于錳酸鋰的11 KWh 和三元的10 KWh。

隨著規(guī)模效應(yīng)和競爭的加劇，電池成本有可能大幅下降，消費者購車成本下降。預(yù)計鋰電池成本在2020 年可達(dá)到0.8RMB/kWh，屆時可與燃油車成本相當(dāng)。

圖14：鋰電池成本變化及預(yù)測

全球動力電池市場呈現(xiàn)中日韓三分天下的格局，其中日韓企業(yè)處于領(lǐng)導(dǎo)地位，除了與本國車企合作以外，還會與歐美知名車企合作。中國本土企業(yè)以BYD、CATL 為代表，占據(jù)了大部分市場份額。

2018-5-17  來源： 汽車零部件 

文章關(guān)鍵詞： 韋爾半導(dǎo)體股份  香港華清電子(集團)有限公司  新能源汽車

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