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電機(jī)（Electric machinery，俗稱“馬達(dá)”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。
永磁同步電機(jī)占比達(dá)94%，逐漸向扁線化、油冷、多合一方向演變
按照工作電源的不同，電機(jī)可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。
早期，由于直流電機(jī)具有控制策略簡單、調(diào)速性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)多采用直流電機(jī)。不過，隨著新能源汽車的不斷發(fā)展，直流電機(jī)的一些固有缺陷也逐漸暴露出來，在交流電機(jī)的技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)步后，結(jié)構(gòu)簡單、容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的交流電機(jī)逐漸取代交流電機(jī)成為市場主流。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要種類劃分
資料來源：CSDN
交流電機(jī)按品種的不同，又可以分為同步電機(jī)、異步電機(jī)兩大類。其中同步電機(jī)里的永磁同步電機(jī)由于具有功率密度高、運(yùn)行效率高、結(jié)構(gòu)簡潔緊湊、轉(zhuǎn)矩大且平順、調(diào)速性能好等眾多優(yōu)勢，市占率已經(jīng)達(dá)到94%，在國內(nèi)新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)市場中占絕對主流地位。
作為電動(dòng)汽車的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)替代傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)作為電動(dòng)汽車的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能的的高低決定了爬坡能力、加速能力以及最高車速等汽車行駛的主要性能指標(biāo)，直接影響車輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)型和舒適性。近年來，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)變革的加速，對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求也越來越高，目前正逐漸向扁線電機(jī)、油冷電機(jī)、多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成方向演變。
（一）扁線電機(jī)滲透率逐漸提升
扁線電機(jī)是指將定子繞組中的傳統(tǒng)圓柱形漆包銅線替換為加工成發(fā)卡狀的漆包銅扁線。與傳統(tǒng)圓線電機(jī)相比，扁線電機(jī)裸銅槽滿率可提升20%-30%，具有高效率、高功率密度、散熱性能好、噪音低、更輕便等優(yōu)點(diǎn)。
扁線繞組與圓線繞組截面對比
資料來源：綠芯頻道
國內(nèi)扁線電機(jī)最早于2017年裝配上汽新能源車，近年來隨著技術(shù)與制造工藝難題被逐步攻關(guān)、相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟，2021年比亞迪、特斯拉等主流車企紛紛換裝扁線電機(jī)，直到2022年新能源車扁線電機(jī)出貨量已經(jīng)達(dá)276.2萬套，占比為48%，相比2021年提升約28個(gè)百分點(diǎn)？紤]到扁線電機(jī)具有高功率密度、高能量轉(zhuǎn)換效率、散熱性好等優(yōu)勢，預(yù)計(jì)未來3-5年扁線電機(jī)滲透率還將進(jìn)一步提升，有望在2025年左右滲透率超過90%。
部分采用扁線電機(jī)的電機(jī)供應(yīng)商及車型
資料來源：汽車之家
（二）油冷電機(jī)逐漸成為市場主流
新能源汽車電機(jī)向高精度、高功率密度、小型化、輕量化和機(jī)電一體化等方向發(fā)展的同時(shí)，也帶來了電機(jī)內(nèi)部發(fā)熱量急劇增加、有效散熱空間嚴(yán)重不足等問題，限制了電機(jī)系統(tǒng)的功率密度進(jìn)一步提高。
針對該痛點(diǎn)，行業(yè)衍生出了眾多解決方案，其中油冷方案是目前市場認(rèn)可度比較高的解決方案之一。油冷方案一般可分成定子淋油、定子淋油+轉(zhuǎn)子甩油、定子內(nèi)油路+定子淋油+轉(zhuǎn)子甩油三種，根據(jù)高工鋰電的數(shù)據(jù)，目前新能源乘用車中采用油冷技術(shù)的整車廠主要有比亞迪、特斯拉、吉利、上汽、奔馳等，落地車型主要有比亞迪宋MAX、比亞迪宋Pro、比亞迪宋Plus、特斯拉Model 3、特斯拉Model Y、上汽榮威eRX5、吉利幾何C、吉利帝豪PHEV、極氪001等。
采用油冷技術(shù)的部分車型
資料來源：GGII
（三）電驅(qū)系統(tǒng)向多合一方向發(fā)展
隨著新能源汽車對續(xù)航里程、功率密度、能量利用效率的要求越來越高，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)向集成化、小型化和輕量化的方向快速發(fā)展。目前已經(jīng)發(fā)布的多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有三合一、四合一、六合一、七合一甚至八合一，其中最常見的還是三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成的零部件明細(xì)及代表廠商
資料來源：新能源汽車維修技術(shù)
以巨一動(dòng)力為例，公司推出的150kW “三合一”集成式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率可覆蓋120kW-180kW區(qū)間，系統(tǒng)最高效率能夠達(dá)到94%，CLTC綜合循環(huán)效率達(dá)到90%，適配于A級/B級轎車、小型/緊湊型/中型SUV，有利于車輛續(xù)航里程的增加，目前在國內(nèi)已實(shí)現(xiàn)批量供貨，已經(jīng)應(yīng)用于奇瑞大螞蟻、江淮電動(dòng)汽車上。
2022年電機(jī)驅(qū)動(dòng)累計(jì)搭載量為578萬套，整車廠份額占比不斷提升
近年來，隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)，我國新能源汽車迎來了快速增長期。
據(jù)中汽協(xié)的數(shù)據(jù)，2022年我國汽車產(chǎn)銷量分別為705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長96.9%和93.4%，市場占有率達(dá)到25.6%，高于上年12.1個(gè)百分點(diǎn)；出口方面，2022年我國汽車出口311.1萬輛，同比增長54.4%，出口量首次突破300萬輛，成為僅次于日本的全球第二大汽車出口國。據(jù)其預(yù)測，2023年我國新能源汽車將會(huì)繼續(xù)保持快速增長，預(yù)計(jì)銷量有望超過900萬輛，繼續(xù)保持快速發(fā)展的態(tài)勢。
作為新能源汽車核心三電系統(tǒng)之一，電機(jī)占到整車價(jià)值約10%左右，是新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈最為核心的零部件之一。受益于電動(dòng)化率和雙電機(jī)、多電機(jī)車型占比提升，驅(qū)動(dòng)電機(jī)快速擴(kuò)容，帶動(dòng)電機(jī)出貨量不斷增長。根據(jù)NE時(shí)代的數(shù)據(jù)，2022年新能源乘用車電機(jī)累計(jì)搭載量為578萬套，同比增長77.6%。三合一及多合一系統(tǒng)出貨量達(dá)到355.5萬套，同比增長98%，占總配套量的62%。
從具體的出貨量來看，2022年新能源乘用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)市場中，比亞迪旗下弗迪動(dòng)力以1,716,548套的裝機(jī)量位列市場第一；特斯拉緊隨其后，以506,789的裝機(jī)量位列市場第二；方正電機(jī)則以435,864的裝機(jī)量為例第三。增長率方面，除了上海電驅(qū)動(dòng)外，其余廠商都取得了較好的高速增長的好成績，其中中車時(shí)代電氣和弗迪動(dòng)力分別以230.50%、194.10%的年增長率位列增速最快的廠商前二位。
從市場集中度來看，2022年驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝機(jī)量前十的企業(yè)占據(jù)約 73%左右的市場份額，行業(yè)集中度較高。從供應(yīng)商類型來看，銷量前十的企業(yè)中有三家為整車廠，其中比亞迪市場份額約占30%，排名第一，市占率較2021年提升了12個(gè)百分點(diǎn)；特斯拉市場份額約9%，排名第二；蔚來市場份額4%，三者市場份額合計(jì)約43%。其余七家均為動(dòng)力系統(tǒng)集成商（Tier1）和第三方供應(yīng)商，合計(jì)約占 30%左右的市場份額。
配套客戶方面，整車系企業(yè)特斯拉、蔚來驅(qū)動(dòng)科技、大眾變速器、華域動(dòng)力的電機(jī)只供自家車型使用，并不對外銷售，而弗迪動(dòng)力除了供比亞迪外，還向豐田、長城汽車、一汽、東風(fēng)、江淮、東風(fēng)等車廠供應(yīng)電機(jī)；Tier1廠商中，法雷奧、博世、博格華納、日電產(chǎn)、采埃孚都能向市場主流車企供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；近年來，在新能源汽車的發(fā)展浪潮中，我國也涌現(xiàn)出了精進(jìn)電動(dòng)、深圳大地和、上海大郡動(dòng)力、天津松正、方正電機(jī)、大洋電機(jī)、臥龍電驅(qū)、藍(lán)海華騰等優(yōu)質(zhì)的電機(jī)企業(yè)，憑借其在本土化的差異化服務(wù)優(yōu)勢，這些企業(yè)也都在特定的細(xì)分領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟。
電機(jī)裝機(jī)量的快速增長帶動(dòng)相關(guān)芯片需求水漲船高，其中受益最大的當(dāng)屬功率模塊廠商
新能源汽車電機(jī)裝機(jī)量的快速增長，讓內(nèi)部半導(dǎo)體器件的需求也逐漸水漲船高。
根據(jù)峰岹科技的數(shù)據(jù)，電機(jī)系統(tǒng)主要會(huì)用到主控MCU、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、功率(IGBT或者SiC MOSFET)模塊等器件。
電機(jī)系統(tǒng)主要應(yīng)用的半導(dǎo)體器件
資料來源：峰岹科技
（一）主控（MCU）芯片
主控芯片方面以MCU為主，內(nèi)核架構(gòu)一般采用ARM公司提供的 Cortex-M 系列內(nèi)核，長期以來該領(lǐng)域芯片由德州儀器、意法半導(dǎo)體、 英飛凌、賽普拉斯等國際大廠主導(dǎo)。
以國內(nèi)廠商伊控動(dòng)力為例，該公司的iMCU 1.0的控制器的主控芯片主要采用英飛凌3系列芯片，截止到2022年8月累計(jì)出貨已經(jīng)達(dá)到15萬+，累計(jì)行駛里程13.5億公里。此外，公司的iMCU2.0搭載的量產(chǎn)車型也已配套傳統(tǒng)車企、造車新勢力等10余家客戶共20余款電動(dòng)車型，預(yù)計(jì)2022年全年出貨10萬+。
國內(nèi)企業(yè)在電機(jī)主控芯片起步較晚，市場占有率較低，僅有峰岹科技等公司通過長期研發(fā)投入與技術(shù)積累，設(shè)計(jì)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)電機(jī)控制處理器內(nèi)核架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了算法硬件化與器件的集成化，在電機(jī)控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了更高的運(yùn)算能力與更好的控制性能。
主要廠商電機(jī)控制算法對比
（二）驅(qū)動(dòng)（HVIC）芯片
電機(jī)要想運(yùn)轉(zhuǎn)起來，離不開電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的工作。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片是包含了速度控制、力矩控制、位置控制及過載保護(hù)等功能的集成電路，可以根據(jù)輸入信號，按照內(nèi)置的算法控制電機(jī)繞組電路流動(dòng)方向，從而控制電動(dòng)機(jī)的啟停與轉(zhuǎn)動(dòng)方向。由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片對電機(jī)性能實(shí)現(xiàn)具有決定性影響，因此品牌客戶對電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片有較為嚴(yán)格的產(chǎn)品驗(yàn)證和導(dǎo)入流程，一旦在終端量產(chǎn)后不易被替換，具有較強(qiáng)的用戶粘性。
在電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片市場，目前全球主要廠商包括德州儀器、意法半導(dǎo)體、安森美、英飛凌、羅姆、Allegro、東芝、松下、恩智浦，美信等，全球前十大廠商份額占比約67%左右。
和國外廠商相比，中國在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器芯片領(lǐng)域起步晚，技術(shù)相對落后，雖然近年來涌現(xiàn)了峰岹科技、必易微、比亞迪半導(dǎo)體、兆易創(chuàng)新、率能半導(dǎo)體、靈動(dòng)微、凌鷗創(chuàng)芯、澎湃微、旋智科技、芯弦半導(dǎo)體等一大批的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片企業(yè)，但目前在車規(guī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片領(lǐng)域，僅有比亞迪半導(dǎo)體、峰岹科技 、智芯半導(dǎo)體、納芯微等廠商擁有技術(shù)儲(chǔ)備及相關(guān)的產(chǎn)品上市。
電機(jī)控制器是新能源汽車中電池電能轉(zhuǎn)換機(jī)械能的控制部分，從2022年的電機(jī)控制器裝機(jī)量來看，主要廠商都實(shí)現(xiàn)了高速增長，其中弗迪動(dòng)力、英博爾、中車時(shí)代電氣增長在1倍以上。
功率控制模塊作為電機(jī)控制器中的核心電能轉(zhuǎn)換器件，主要用到的半導(dǎo)體器件以硅基IGBT模塊和SiC MOSFET模塊為主。
1、硅基IGBT模塊
硅基IGBT模塊方面，由于其具有高耐壓、低導(dǎo)通損耗、低開關(guān)損耗的特點(diǎn)，能夠很好的滿足電機(jī)控制器對產(chǎn)品高電壓、高載頻、低損耗的要求，因此被廣泛應(yīng)用在新能源車電驅(qū)里面，成本占到整個(gè)電驅(qū)的30%~40%左右。
目前，在該領(lǐng)域英飛凌、富士電機(jī)、三菱電機(jī)分別以37%、11%、10%的比例位于行業(yè)前三，國內(nèi)斯達(dá)半導(dǎo)市占率達(dá) 2.8%、位居第六名。
除了斯達(dá)半導(dǎo)外，在車規(guī)IGBT模塊領(lǐng)域，比亞迪、士蘭微、時(shí)代電氣也取得了不錯(cuò)的發(fā)展成績，其中發(fā)展速度最快的是時(shí)代電氣，目前在IGBT領(lǐng)域產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋低、中、高功率段，2022年搭載公司功率器件的電機(jī)控制器產(chǎn)品出貨量達(dá)195,586套，取得了同比增長262.20%的好成績。
2、碳化硅MOSFET模塊
800V高壓電機(jī)是未來驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)展的趨勢，會(huì)帶來電機(jī)效率提升以及電池快充速度的提升。目前，主要電動(dòng)汽車制造商均已開始導(dǎo)入碳化硅（SiC）技術(shù)。
業(yè)內(nèi)周知，特斯拉是業(yè)界首個(gè)在電動(dòng)汽車中采用碳化硅主驅(qū)逆變器模塊的車企。2018年，特斯拉在Model3中首次將IGBT模塊換成了SiC模塊。當(dāng)前越來越多的車廠正在轉(zhuǎn)向電驅(qū)中使用碳化硅MOSFET器件，目前除特斯拉Model 3外，還有比亞迪漢EV、比亞迪新款唐EV、蔚來ES7、蔚來ET7、蔚來ET5、小鵬G9、保時(shí)捷Tayan和現(xiàn)代ioniq5等車型已經(jīng)在電驅(qū)中采用了碳化硅器件。
根據(jù)NE時(shí)代的數(shù)據(jù)，受特斯拉、蔚來、比亞迪、小鵬新車的推動(dòng)，2022年搭載碳化硅功率模塊的電控出貨量突破50萬套，占整體出貨量的比達(dá)到9.4%。
從全球SiC器件市場份額來看，意法半導(dǎo)體占據(jù)的市場份額達(dá)到40%，排名第一；英飛凌其次，占據(jù)22%的市場份額；國內(nèi)廠商中，斯達(dá)半導(dǎo)、比亞迪半導(dǎo)體、時(shí)代電氣在新能源車領(lǐng)域SiC模塊已經(jīng)大規(guī)模出貨，華潤微、士蘭微等廠商也已經(jīng)完成驗(yàn)證，預(yù)計(jì)在不久后相關(guān)產(chǎn)品就會(huì)大規(guī)模推向市場。
隨著電機(jī)控制器出貨量不斷增長，SiC電控配套繼續(xù)上量，但出于良率及產(chǎn)能等原因限制，目前SiC價(jià)格仍然是IGBT的3倍左右，因此圍繞SiC的降本成為一個(gè)持續(xù)性的話題。
此前，特斯拉就表示，電動(dòng)汽車的大規(guī)模滲透需要更便宜的車輛，特斯拉下一代動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元成本將降低約1000美元。其中，碳化硅使用量將減少75%，且下一代永磁電機(jī)將不使用稀土材料，它們將在緊湊高效的工廠里進(jìn)行制造，實(shí)現(xiàn)更低的成本和更高的效率。
在電機(jī)控制器中，目前特斯拉的碳化硅占比高達(dá)87%，如果減少75%的用量，毫無疑問短期將會(huì)對整個(gè)行業(yè)短期造成一定的沖擊。不過，隨著技術(shù)的發(fā)展與產(chǎn)能的增長，碳化硅成本降低將是大勢所趨，未來其成本降低到IGBT 2倍以內(nèi)，預(yù)期將是電機(jī)控制器開始大規(guī)模使用SiC之時(shí)。
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