新能源汽車電機市場發展前景分析

關鍵詞：新能源汽車；電機；市場預測；發展前景

0 前言

近年來，隨著我國“雙碳”戰略的深入實施，清潔能源正在逐漸取代傳統能源；與此同時，汽車的動力系統也隨之發生巨大變化，以鋰離子電池為能源的新能源汽車正在席卷我國乃至世界。新能源電池替代傳統的油氣作為新能源汽車的動力提供機構，而電機替代傳統發動機作為新能源汽車的動力輸出機構，汽車行駛過程中則以電機驅動控制系統為新能源汽車的動力控制機構。

1 新能源汽車電機性能特點

新能源汽車電機的工況環境不同于其他工業電機，其動力電源一直在中低壓范圍內。由于工況環境變化多樣，因此相對于相同中低電壓狀態下的工業電機，對新能源汽車電機性能的要求更高。一般情況下，新能源汽車電機需要具備以下5 個特征［1］：① 調速范圍寬。新能源汽車的工作狀態與傳統汽車一樣，根據需要和路況存在多種狀態。當車輛啟動、加速、爬坡時電機處于恒轉矩區間；當在高速、均速的情況下，電機處于恒功率區間。② 功率密度高。新能源汽車電池尺寸空間狹小，在確保有限電量的儲能下，為了提高新能源汽車的續航里程，電機需要擁有盡可能廣的高效率運行區間。

③ 運行安全可靠，散熱快。在穩定輸出的同時抗振、散熱性能好是電機長時間工作的前提。④ 趨于輕量化。電機體積小、質量輕，有利于汽車的輕量化設計。⑤ 啟動轉矩大，過載能力強。在恒轉矩狀態下，為了提高車輛加速性能，電機輸出轉矩瞬間可提高4～5 倍，而一般工業電機對啟動轉矩并沒有如此高的要求。

2 新能源汽車電機類型及應用場景

新能源汽車電機作為廣泛使用的一類工業電機，其電磁感應工作原理、普通電磁分析方法、有限元軟件計算工具、麥克斯韋方程組電磁方程等都與普通工業電機一致，在工作方式和控制方法上與其他領域的電機沒有根本性的區別，本質上就是傳統工業電機的拓展應用。但是，由于工況環境的復雜性，因此對新能源汽車電機性能的要求更加特殊，對其技術參數的要求也更高。

新能源汽車電機一般都具有電動和發電2 項功能，按照電機的工作電源劃分，可將電機劃分為直流電機和交流電機。目前，在交流電機中，永磁同步電機的應用在國內最為流行。

由于不同電機的工作方式不同，以及不同類型汽車的應用環境不同，則選用的電機種類也不相同，因此在電機的運用中存在應用場景的差異。永磁同步、交流異步及開關磁阻是當前新能源汽車選用比較集中的3 類電機。新能源汽車電機性能指標對比見表1［2］。

交流異步電機市場價格相對較低、使用壽命長，運行可靠；但因為機構限制，存在功率密度低、控制相對復雜、可實現的調控速度范圍小等問題。交流異步電機的應用對象主要集中在新能源客車上。相比之下，永磁同步電機雖然最高輸出功率較低、成本昂貴，但其性能優異，所以大多應用于高端汽車。有試驗證明，在同等情況下，永磁同步電機能以高達97% 的工作效率輸出最高功率，可使車輛瞬間獲得最大的加速度，因此一些要求能量體積比極高的新能源乘用車都會選用這類電機。開關磁阻電機由于技術含量較低、電路簡單可靠、可控制的調速范圍寬、市場價格較低，主要應用于一些要求不高、能夠接受一定振動及噪聲的大型客車，如長途大巴、城市公交車等。開關磁阻電機的控制系統復雜，且對直流電源會產生很大的脈沖電流，對車輛的舒適度有一定的影響，因此不太適用于乘用車。

3 新能源汽車電機市場分析

2022 年，全球純電動汽車銷量達到780 萬輛，同比上一年增長68%，新車銷量占比首次達到10%。在全球新車銷量同比上一年下滑1% 的背景下，電動汽車銷量實現了強勁增長，由此說明全球汽車電動化趨勢已不可阻擋。

據統計，中國和歐洲目前已成為推動全球電動汽車銷量強勁增長的主要動力。2022 年，中國新能源汽車產銷量分別為705.8 萬輛和688.7 萬輛，同比上一年增長96.9% 和93.4%，市場占有率達25.6%，新能源汽車產銷量已連續8 年位居全球第一［3］。其中，純電動汽車銷量536.5 萬輛，同比上一年增長81.6%。2022 年，歐洲純電動汽車銷量為158 萬輛，同比上一年上漲29% 。在歐洲，德國、英國和法國的純電動汽車市場滲透率分別達到18%、17% 和14%。2022 年德國電動汽車產量占新車產量的比例達到25%，新注冊登記汽車超過30% 為電動汽車。大量數據證明新能源汽車電機應用場景廣闊。根據中國汽車流通協會和乘用車市場信息聯席會的數據，2021 年我國乘用車中新能源乘用車的滲透率為15%。中國乘用車市場整體發展已相對成熟，到2025 年，我國新能源乘用車電機市場規模預測情況見表2。

由表2 可以看出：新能源汽車市場銷售的數量處于快速增長態勢，電機作為新能源汽車不可缺失的部件，必然隨著新能源汽車銷售的增長而增長，與新能源汽車車輛增長態勢保持一致。未來，在新能源供應保障體系構建、綠色城市建設不斷強化的背景下，再加上電池技術的進一步提升及回收率的提高，新能源汽車的發展態勢將會更加迅猛，其與傳統燃油汽車的市場占有比值將會進一步縮小。

目前，我國的新能源汽車銷量在全球范圍內處于領先地位，但是關鍵零部件電機的配套主要還是以國內自給為主。由于電機并不是新興產業和技術，我國的起步較國外相對較晚，電機本身的制造技術與國外相比還存在一定的差距。從技術儲備來講，近10 年來我國雖然在控制專利數量方面走在前列，但是在市場應用關鍵技術方面并不占優勢。就全球來講，電機驅動系統走在前面的依然是傳統的汽車生產大國—— 德國、日本、韓國［4］。我國作為后起之秀雖然在新能源汽車的競爭上進入了前列，但是在電機領域還存在一定的差距。要想讓國產電機穩定占據國內市場并逐步進入國際市場，還需要進一步提升技術研發能力。

4 新能源汽車電機市場發展趨勢

隨著新能源汽車電池技術的更新和進步，新能源汽車的續航能力將會得到大幅改善。隨著材料技術、儲能技術的進一步發展，將有效消除關于電池的使用壽命、回收再利用等方面的消費顧慮，新能源汽車的銷售量將會大幅度提升，新能源汽車電機的需求量也將會呈現指數級增長。目前，在國內市場上，新能源汽車電機市場主要由傳統電機生產企業的加入和燃油發動機產業鏈的轉型組成。因為市場需求長期低迷，傳統電機生產企業被迫向新能源汽車電機市場轉型。在電力電子及材料儲能技術方面，隨著智能化在所有領域全方位的滲透，汽車產業鏈的供應商為了適應市場生存，都有自我革新、推出電動化新時代產品的需求。因此，未來新能源汽車電機的市場會受到更多企業的青睞。

通過分析可知，新能源汽車電機的工作性能會因車輛的各種工況環境而存在一些特殊需求，如速度、功率載荷、散熱速度、調速區間等。未來要滿足這些要求，體現出新能源汽車相對傳統汽車性能的優越性，必須圍繞需求的特點進行持續的技術優化和革新。因此，為了追求上述性能，未來電機的發展趨向主要偏向于扁線電機、油冷電機，以及多合一電驅動總成。以上電機在輸入功率密度、快速散熱冷卻、速度區間調控、長時間工作穩定性等方面都已得到了很好的驗證，其性能都比目前應用的電機更加優越，終將成為未來新能源汽車電機的主流。

5 結語

新能源汽車順應了當前時代發展的需求，得到了社會的廣泛認可，并正在逐步替代傳統汽車。由于傳統汽車在燃油方面的供需矛盾日趨緊張，而新能源汽車又得到了政府的政策性鼓勵。因此，隨著技術的進步，作為新能源汽車關鍵部件的電機，其未來的市場需求趨向必然更加旺盛。