關(guān)鍵詞：新能源汽車；電機；市場預(yù)測；發(fā)展前景

0 前言

近年來，隨著我國“雙碳”戰(zhàn)略的深入實施，清潔能源正在逐漸取代傳統(tǒng)能源；與此同時，汽車的動力系統(tǒng)也隨之發(fā)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(tǒng)的油氣作為新能源汽車的動力提供機構(gòu)，而電機替代傳統(tǒng)發(fā)動機作為新能源汽車的動力輸出機構(gòu)，汽車行駛過程中則以電機驅(qū)動控制系統(tǒng)為新能源汽車的動力控制機構(gòu)。

1 新能源汽車電機性能特點

新能源汽車電機的工況環(huán)境不同于其他工業(yè)電機，其動力電源一直在中低壓范圍內(nèi)。由于工況環(huán)境變化多樣，因此相對于相同中低電壓狀態(tài)下的工業(yè)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(diào)速范圍寬。新能源汽車的工作狀態(tài)與傳統(tǒng)汽車一樣，根據(jù)需要和路況存在多種狀態(tài)。當車輛啟動、加速、爬坡時電機處于恒轉(zhuǎn)矩區(qū)間；當在高速、均速的情況下，電機處于恒功率區(qū)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(xù)航里程，電機需要擁有盡可能廣的高效率運行區(qū)間。

③ 運行安全可靠，散熱快。在穩(wěn)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(zhì)量輕，有利于汽車的輕量化設(shè)計。⑤ 啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強。在恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下，為了提高車輛加速性能，電機輸出轉(zhuǎn)矩瞬間可提高4～5 倍，而一般工業(yè)電機對啟動轉(zhuǎn)矩并沒有如此高的要求。

2 新能源汽車電機類型及應(yīng)用場景

新能源汽車電機作為廣泛使用的一類工業(yè)電機，其電磁感應(yīng)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(yè)電機一致，在工作方式和控制方法上與其他領(lǐng)域的電機沒有根本性的區(qū)別，本質(zhì)上就是傳統(tǒng)工業(yè)電機的拓展應(yīng)用。但是，由于工況環(huán)境的復(fù)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(shù)參數(shù)的要求也更高。

新能源汽車電機一般都具有電動和發(fā)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(yīng)用在國內(nèi)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(yīng)用環(huán)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(yīng)用場景的差異。永磁同步、交流異步及開關(guān)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(gòu)限制，存在功率密度低、控制相對復(fù)雜、可實現(xiàn)的調(diào)控速度范圍小等問題。交流異步電機的應(yīng)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(yōu)異，所以大多應(yīng)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(guān)磁阻電機由于技術(shù)含量較低、電路簡單可靠、可控制的調(diào)速范圍寬、市場價格較低，主要應(yīng)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(guān)磁阻電機的控制系統(tǒng)復(fù)雜，且對直流電源會產(chǎn)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(xiàn)了強勁增長，由此說明全球汽車電動化趨勢已不可阻擋。

據(jù)統(tǒng)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(chǎn)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(chǎn)銷量已連續(xù)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(chǎn)量占新車產(chǎn)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(shù)據(jù)證明新能源汽車電機應(yīng)用場景廣闊。根據(jù)中國汽車流通協(xié)會和乘用車市場信息聯(lián)席會的數(shù)據(jù)，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(fā)展已相對成熟，到2025 年，我國新能源乘用車電機市場規(guī)模預(yù)測情況見表2。

由表2 可以看出：新能源汽車市場銷售的數(shù)量處于快速增長態(tài)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(tài)勢保持一致。未來，在新能源供應(yīng)保障體系構(gòu)建、綠色城市建設(shè)不斷強化的背景下，再加上電池技術(shù)的進一步提升及回收率的提高，新能源汽車的發(fā)展態(tài)勢將會更加迅猛，其與傳統(tǒng)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(nèi)處于領(lǐng)先地位，但是關(guān)鍵零部件電機的配套主要還是以國內(nèi)自給為主。由于電機并不是新興產(chǎn)業(yè)和技術(shù)，我國的起步較國外相對較晚，電機本身的制造技術(shù)與國外相比還存在一定的差距。從技術(shù)儲備來講，近10 年來我國雖然在控制專利數(shù)量方面走在前列，但是在市場應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)方面并不占優(yōu)勢。就全球來講，電機驅(qū)動系統(tǒng)走在前面的依然是傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)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(lǐng)域還存在一定的差距。要想讓國產(chǎn)電機穩(wěn)定占據(jù)國內(nèi)市場并逐步進入國際市場，還需要進一步提升技術(shù)研發(fā)能力。

4 新能源汽車電機市場發(fā)展趨勢

隨著新能源汽車電池技術(shù)的更新和進步，新能源汽車的續(xù)航能力將會得到大幅改善。隨著材料技術(shù)、儲能技術(shù)的進一步發(fā)展，將有效消除關(guān)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(xiàn)指數(shù)級增長。目前，在國內(nèi)市場上，新能源汽車電機市場主要由傳統(tǒng)電機生產(chǎn)企業(yè)的加入和燃油發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型組成。因為市場需求長期低迷，傳統(tǒng)電機生產(chǎn)企業(yè)被迫向新能源汽車電機市場轉(zhuǎn)型。在電力電子及材料儲能技術(shù)方面，隨著智能化在所有領(lǐng)域全方位的滲透，汽車產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)商為了適應(yīng)市場生存，都有自我革新、推出電動化新時代產(chǎn)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(yè)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(huán)境而存在一些特殊需求，如速度、功率載荷、散熱速度、調(diào)速區(qū)間等。未來要滿足這些要求，體現(xiàn)出新能源汽車相對傳統(tǒng)汽車性能的優(yōu)越性，必須圍繞需求的特點進行持續(xù)的技術(shù)優(yōu)化和革新。因此，為了追求上述性能，未來電機的發(fā)展趨向主要偏向于扁線電機、油冷電機，以及多合一電驅(qū)動總成。以上電機在輸入功率密度、快速散熱冷卻、速度區(qū)間調(diào)控、長時間工作穩(wěn)定性等方面都已得到了很好的驗證，其性能都比目前應(yīng)用的電機更加優(yōu)越，終將成為未來新能源汽車電機的主流。

5 結(jié)語

新能源汽車順應(yīng)了當前時代發(fā)展的需求，得到了社會的廣泛認可，并正在逐步替代傳統(tǒng)汽車。由于傳統(tǒng)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(shù)的進步，作為新能源汽車關(guān)鍵部件的電機，其未來的市場需求趨向必然更加旺盛。