【智能制造】新能源汽车电机、电控高度耦合，推动总成集成化发展

新能源汽车电机、电控高度耦合，推动总成集成化发展

刘晓宁 韩启明

电机领域：永磁同步电机是目前主流，轮毂电机是未来方向。永磁同步电机效率高、转矩和功率密度大，尺寸小、重量轻， 2017年前5批推荐目录中，永磁同步电机在乘用车、客车和专用车中占比分别达75.86%、93.18%和81.90%，占据主导。海外车企中，日韩车企更多使用永磁同步路线，特斯拉Model3中也将使用永磁同步电机，海外厂商选择进一步证明技术路线的合理性。轮毂电机将汽车的动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，有动力控制灵活、容易实现制动能量回收等优势，但一致性校准等问题尚需改善，未来在电气化程度大幅提高的电动车上使用是明确的方向，目前各大车企处于技术布局阶段。新能源汽车电机看乘用车放量，传统车油耗升级催生BSG新蓝海。按照2016年国内50.7万辆新能源汽车产销数据估算电机市场目前在100亿体量。根据2017年4月工信部、发改委、科技部发布的《汽车产业中长期发展规划》，2020年我国新能源汽车年产销达到200万辆，电机市场空间有望达到200亿元以上。补贴退坡后，技术、成本、市场能力不够出众的企业逐渐退出，产能趋于集中，这时的乘用车放量能够为优势零部件企业带来真正的业绩弹性。传统车领域，新版油耗积分办法推动传统乘用车企业加速油耗升级，弱混BSG电机能够实现降耗8%以上，成为新能源汽车生产外的重要补充。目前主流乘用车企业BSG技术储备充分，2017年通用、本田、东风全面进入量产阶段，进一步扩大市场空间。

电控领域：早期业绩由商用车驱动，整车、工控、动力总成三类企业同时切入，谁能胜出取决于技术与格局。汽车电控产品单车价值量与电机产品相当，市场空间可类比。目前供应方式有三种：第三方电驱动系统提供商、整车厂自主配套、工控起家的第三方零部件商，补贴早期市场靠商用车带动，目前龙头未必是最后的龙头。我们认为与电机逻辑相同，未来的龙头存在于后补贴时代的乘用车市场。乘用车电控系统对功率密度、稳定性、寿命、噪音等要求大幅高于商用车，同时研发周期也大幅拉长，未来的龙头胜出取决于技术水平与战略格局。

电机、电控高度耦合推动总成供应，总成集成化可能是商用车领域大方向。电机、电控需要高度耦合，虽然供应企业可能出身不同领域，但我们认为殊途同归，最终留下的企业必将拥有动力总成供应能力。后补贴时代的乘用车总成供应商需要全生命周期参与研发、生产、维护，与整车厂的深度绑定成为必然。商用车尤其是客车领域市场空间有限，整车厂在零部件领域大幅投入的性价比不高，未来集成化通用底盘可能成为趋势。

1.电机：价平量升，关注乘用车放量

与传统燃油汽车通过发动机和变速箱驱动汽车运动不同，新能源汽车依靠电机、电控和电池三大核心部件运动。其中，电机接收动力电池的能量，在电控系统的控制下驱动车轮转动，进而带动汽车行进。

汽车电机在功率密度、效率、抗震性等方面有更高要求。相比于普通工业电机，新能源汽车驱动电机具有更为严格的技术规范和标准要求。首先，汽车空间有限，对驱动系统的尺寸有严格的限制；其次，电池容量有限，要求驱动系统具有较高的效率；第三，为满足乘车人员的舒适性要求，驱动系统应具有低噪音和低振动的特性。

1.1永磁同步电机是当前市场主流

目前市场上应用最广泛的新能源汽车电机主要有永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机三类。三类电机中，交流异步电机成本低、结构简单，主要用于以特斯拉为代表的欧美系品牌，但其存在调速范围小、转矩特性不理想的问题，需要性能更高的调速器以匹配性能；永磁同步电机效率高、转矩和功率密度大，尺寸小、重量轻，常用于丰田和本田等日系品牌，另外特斯拉Model 3也搭载永磁同步电机产品，但由于其需要稀土材料制成的永磁体为原材料，一定程度上受到资源的限制，成本较高；开关磁阻电机结构简单可靠、系统成本低，但其具有转矩波动大及噪音大等缺点，目前应用还受到限制，商用车应用居多。

我国由于在稀土资源方面的优势，永磁同步电机成为当前新能源汽车市场的主流。对目2017年前5批新能源汽车推荐车型目录数据统计发现，乘用车、客车和专用车中永磁同步电机占比分别达75.86%、93.18%和81.90%，各批永磁同步电机占比也均在80%以上，应用占比优势明显。

此外，特斯拉前两款车Model S和Model X在采用交流异步电机路线后，新车Model 3改用永磁同步电机路线，并于2016年10月与中科三环签订3年期的钕铁硼磁体采购条款，永磁同步电机的主流趋势得到进一步印证。

1.2 轮毂电机是未来行业趋势

轮毂电机即将汽车的动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，实现每个驱动轮由独立电动机驱动的装置，因其具有布置方便、动力控制灵活、易于实现制动和能量回收、车身设计自由度高以及简化传动系统等优点，将是驱动系统发展的一个重要方向。

轮毂电机目前发展的障碍主要有散热、簧下质量控制和一致性校准三大问题。其中簧下质量控制指轮毂电机驱动系统把驱动电机、减速机构、制动器都集中在车轮内，非簧载质量大量增加，可能会导致车辆垂直方向的振动幅度变大，影响车辆行驶过中的平顺性与舒适性。而一致性校准则是由于各轮毂电机之间转速与扭矩独立受控，因而给一致性校准提出了更高的要求。

目前，应用轮毂电机的汽车大多为基于现有车型的改装车以及在车展上推出的概念车，量产车还没有采用轮毂电机的产品。但我国已有相关技术储备，09年上海车展亮相的长安E301和17年上海车展亮相的BJ80均采用了轮毂电机技术。

我们认为，虽然目前轮毂电机同样应用于传统燃油汽车，但其真正大规模使用可能更需要新能源汽车的普及作为支撑。新能源汽车的电气化程度更高，整车控制以电动控制为主，而同时对四个车轮上的电机进行控制正是轮毂电机普及的一大障碍，因此，电气化程度更高的新能源汽车发展有望拉动轮毂电机技术的普及。

目前我国拥有轮毂电机技术储备的主要有亚太股份和万安科技两家企业，两家企业均是通过收购国际行业龙头股份并在国内建立合资公司实现对轮毂电机的布局。

1.3电机成本下降压力有限，未来更关注乘用车放量

目前我国新能源汽车电机生产商普遍采用“成本加成”的定价策略，电机成本基本由原材料成本与加工成本两部分组成。永磁同步电机中，永磁体和定子铁芯成本合计占总成本的62%；交流异步电机中，定子和转子铁芯成本合计占总成本的58%。其中，永磁体主要由稀土永磁材料制成，而铁芯主要由钢材制成。

我们认为，电机成本性质及定价方式决定了其价格变动区间较窄，企业毛利率相对稳定，受下游整车补贴退坡影响较小。

进入2017年，受补贴政策年底出台以及推荐车型目录推翻重审影响，新能源汽车行业进入调整期，1月新能源汽车销量同比下滑幅度达74.17%。之后，随着各批推荐车型目录及各地方补贴政策的出台，乘用车市场率先开始复苏，对比近三年前五个月新能源汽车销售结构（乘联会新能源乘用车销量/中汽协新能源汽车销量），2017年乘用车销量占比最高，均在85%以上，而商用车受去年骗补事件及运行3万公里才可申请补贴影响，目前销量仍处于底部。

中汽协数据，2015、2016年我国客车市场新能源客车渗透率分别达16.36%和22.83%，在补贴政策的推动下新能源客车占比已经达到一个较高的水平，未来增速将受到限制，未来的增量来自乘用车。

商用车电机产品售价目前3-5万元，A00级乘用车电机产品5-6千元，A级乘用车电机产品1-2万元。按照2016年新能源汽车50.7万销售数据（乘用车33.6万辆，商用车17.1万辆），电机市场规模在百亿上下，但市场发展初期，市场集中度低，份额最大的企业占比不超过20%。我们预计随着补贴退坡，业主对产品性价比的敏感度必将提升，成本、技术优势不明显的企业将逐渐退出历史舞台。2017年4月6日工信部、发改委、科技部发布《汽车产业中长期发展规划》，提出2020年新能源汽车年产销达到200万辆，市场空间有望达到200亿以上。我们认为补贴退坡后，这一目标的达到需要优势整车企业的“爆款”车型来拉动，此时零部件供应格局将相对稳定，成为“爆款”车型供应商的企业有望展示更强的业绩弹性。

1.4 油耗积分关注传统车节能，48V系统BSG电机是趋势

2017年6月13日，工信部下发新版《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法（征求意见稿）》，管理办法的出台将进一步激发传统燃油汽车企业关注油耗指标。根据《节能与新能源汽车技术路线图》规划，2020、2025、2030年乘用车新车整体油耗将分别降至5、4、3.2L/100km，商用车平均油耗将累计降低10%、15%、20%以上。

政策对节能降耗要求的提高除了将促进纯电动车的发展外，还将促进混合动力车的发展。根据“电池+电机”和“燃油+内燃机”在整车行驶中的作用大小，常常将混合动力汽车分为强混、中混和弱混三大类（电池+电机的作用依次减弱）。弱混合动力汽车即BSG混合动力汽车，装备了BSG系统的汽车能够：1.车辆静止时自动关闭发动机，启动时通过皮带传动在极短时间内将发动机转速增加至怠速以上，实现快速起停，能够降低大约8%的燃油消耗；2.车辆制动时，将汽车的动能转化为电能供蓄电池充电。同时BSG系统应用成本低，对发动机原有结构改动小，产业化容易实现，未来有望在传统燃油车上批量应用。

根据中汽协数据，2016年我国乘用车生产2431.50万辆，同比增长15.55%，其中普通混合动力汽车生产8.62万辆，同比增长477.47%，近两年普通混合动力汽车增速明显加快，随着油耗政策更加严格，该增速有望在近几年持续。我们假设未来乘用车以年均10%的增速增长，由于油耗积分等政策的出台，BSG应用有望在18-19年开启爆发式增长，，BSG电机价格1000元/台，2020年市场规模有望达到142.37亿元，年复合增速257.13%。

BSG电机产业化加速推进，大洋电机抢先布局。精进电动在BSG电机研发中起步较早，2009年，精进电动为北汽集团开发其第一代BSG系统，这也是我国第一套在电机和控制器两方面均拥有自主知识产权的BSG系统；2014年，大洋电机子公司大洋电机美国与中山新动力合作开展“新一代BSG&MGU电机系统研发与应用项目”，目前已建设完成小批量生产线、完成13台样品试制并测试完成，预计18年2季度量产；今年4月，上海汽车电驱动有限公司发布48VBSG总成自动化装配生产线建设项目招标公告；5月，上海电驱动联合上汽通用、泛亚技术中心和电机零部件供应商召开了48V BSG项目供应商大会，加快BSG项目生产和质量控制进程，加速推进BSG电机产业化。

2. 电控：供应商三分天下，未来乘用车商用车路线分化

新能源汽车电机控制器通常可以分为主控制器和辅助控制器两大类。主控制器控制汽车驱动电机，即通过控制驱动电机的电压和电流，实现对电机转矩、转速和转向的控制。辅助控制器主要控制汽车的助力转向泵电机、打气泵电机、空调电机、BSG电机、ISG电机等辅助电机。

电机控制器的设计及其控制算法的开发是决定电控产品质量的关键。在产品设计层面，目前国内厂商的电控核心零部件如IGBT等仍无法自给，绝大多数为进口，厂家间的竞争主要在零部件集成与封装上；控制算法层面，电控根据匹配的电机不同，需要开发不同的技术平台，随着电机由直流电机向交流电机发展，电控技术也已经实现了由直流斩波向矢量控制技术的进化。

2.1 电机、工控、整车三分天下，谁执牛耳尚未明朗

目前我国新能源汽车电控市场存在三种类型的供应商。一是以比亚迪、北汽新能源为代表的整车企业自供电控产品；二是以上海电驱动、上海大郡和天津松正为代表的向整车企业供应驱动电机系统（电机+电控）的总成产品供应商；三是以汇川技术、英威腾和蓝海华腾为代表的由工控产品延伸至汽车领域，单一提供电控产品的供应商。

目前，三类供应商各自占据一部分市场份额。第三类的汇川技术由于与宇通客车深度绑定，成为我国最大的新能源客车电控供应商；而第二类的上海电驱动和天津松正由于布局较早以及拥有优秀的研发团队，分别在新能源汽车动力总成和混动客车动力总成市场占有一定市场份额。我们认为，短期补贴驱动的市场环境下，供应商格局相对混乱，三分天下的局面会存续一段时间。下游整车对电控产品要求高、产品验证周期长，对于第三方供应商而言，与整车企业深度绑定，形成稳定的供应体系将是行业的发展方向。

2.2 短期商用车放量带动企业增长，长期关注技术升级

新能源汽车电控产品早期靠商用车市场带动，吸引竞争者入局。新能源商用车的发展带动了电控产品的需求，吸引了部分优质的工控企业进入市场。主要由于1、商用车电控产品在功率密度、低噪音方面要求相对乘用车较低；2.商用车产品功率大，成本高，前期商用车补贴可观情况下商用车产品利润丰厚。

我们认为2017年下半年商用车，特别是专用车市场有望迎来放量。从今年第三批推荐目录起，商用车数量占比均超过90%，企业上公告步骤逐渐完成，订单将逐步确认；上半年产业链议价逐渐明朗，下游开展运营业务的企业有望通过商用车快速扩张规模。

受下游拉动，驱动系统前景广阔。根据企业披露数据，目前乘用车、客车和专用车对应驱动系统价格分别为4万元、10万元和6万元，我们以此为基础，结合2020年新能源汽车累计产销500万辆对驱动系统市场规模进行预测，到2020年我国新能源汽车驱动系统市场规模将达678亿元，年复合增速23.41%。

长期来看，我们认为电控厂商通过技术升级推进产品节能降耗、增强电能使用效率以及加速核心零部件进口替代，降低成本才是产业发展方向。2015年11月和2016年10月，科技部先后发布两批《“新能源汽车”试点专项项目申报指南》，部署“十三五”期间新能源汽车关键技术的重点研究任务。第一批中“电机驱动控制器功率密度倍增技术”要求电机控制器峰值功率密度≥17kW/L，最高效率≥98.5%，匹配电机额定功率20-60kW，设计寿命达到15年或40万公里；装车应用不低于10000套；第二批中“宽禁带半导体（SiC）电机控制器开发和产业化”要求宽禁带电力电子模块电流≥400A，电压≥750V；电机控制器峰值功率密度≥30kW/L，匹配电机额定功率40-80kW，最高效率≥98.5%；产品装车应用不低于1000套。我们认为，控制器产品脱离对电机的深度理解和高度融合很难再后补贴时代保持竞争力，未来通过技术进步、集成化开发等方式降本增效应该是电控供应商的必经之路。

3. 集成式驱动是趋势，第三方底盘供应商迎来机遇

集成式驱动产业化加快，各类企业纷纷进行布局。2017年4月，上海电驱动与江苏丹阳经开区签署低速新能源汽车通用底盘合作项目，双方拟利用上海电驱动电机及电控系统、华霆动力电池组Pack及BMS的产业链优势，开发1个通用性小型电动汽车底盘及动力集成平台系统，并形成1个低速、2个高速电动汽车的产品体系。同时，全球领先的汽车零部件供应商本特勒在今年上海车展全球首发其电动汽车底盘系统产品，将汽车零部件生产与组装有机整合，为电动汽车制造商提供集成式系统解决方案。

与传统的整车厂商采购零部件后自行进行装配相比，集成式底盘产品拥有几大优势：首先是易于实现轻量化，通过模块化的开发，大大减少了金属材料的使用，在有效减少前后轴重量的同时，为客户提供了更佳的操控性能；其次是易于优化系统架构，相比于整车厂进行集成，关键零部件企业往往对其产品有更深的理解，在底盘布局、连接和集成上更有优势，更有利于发挥产品的最佳性能；此外还有方便灵活的特点，集成式底盘的电池存储系统往往可根据不同客户需求进行扩展，而其标准和定制化的零件也适用于不同级别的车型，方便整车企业使用。

我们认为集成式驱动是未来趋势主要有以下两方面原因：

部分已拿牌照企业经验不足，需第三方参与系统集成。目前我国已经拿到新能源汽车生产资质的15家企业中，仅有北汽新能源、奇瑞新能源、江铃集团、金康新能源和江淮大众5家拥有传统燃油汽车企业背景；其余企业中，有敏安、万向这样从零部件转型整车的企业，有云度、知豆这样新兴电动汽车企业，以及长江汽车、陆地方舟这样从商用车和低速电动车转型的企业。我们认为，这些企业由于不像传统燃油车企拥有技术积累，未来可能更倾向于与第三方企业深度合作，采用第三方提供的集成式底盘系统。

轻量化与降本增效要求动力系统集成化配置。节能与新能源汽车技术路线图规划，20、25、30年整车质量分别比15年减重10%、20%、35%。同时，随着补贴退坡，整车上游产业链普遍面临降本压力，如前所述，驱动系统器件成本下降幅度有限，唯有通过集成底盘系统、优化系统设计，才能达到轻量化与降本增效要求。

我们认为，乘用车未来将倾向于采取整车与零部件厂商深度合作、协同开发的方式，而商用车则可能更倾向于采购第三方集成化底盘。对乘用车企业来说，《新建纯电动乘用车企业管理规定》要求整车厂具备完整的纯电动乘用车样车试制条件，其中包括车身及底盘制造，因此整车厂大概率倾向于自主研发或与零部件厂商合作，做到底盘与整车设计的深度耦合，达到降本增效的同时不断提高精度、稳定性以及使用寿命；而商用车方面，补贴退坡后整车厂对价格逐渐敏感，而且政策对商用车安全性要求逐渐提高，两方面因素可能驱使由有资金、技术研发优势的第三方企业提供底盘，整车厂更多扮演集成商的角色。

作者：

刘晓宁，申万宏源能源环保研究部首席分析师

韩启明，申万宏源能源环保研究部高级分析师