高压快充的大趋势下,800V架构对电机提出了更强散热能力的要求,更加强调扁线电机替代圆线电机的逻辑;在整个行业趋势明朗、技术储备充足以及产能扩张加速的三重逻辑下,扁线电机处于行业爆发的前夕,核心零部件扁线将充分受益。
扁线电机替代圆线电机的趋势,主要是由于其综合性能要全面优于圆线电机:1)扁线电机通过改进截面与端面设计提升了效率,可进一步提高车辆续航。在电机的能量损耗中,铜耗占比高达65%。因此,使用更合理的定子绕组,在能量损耗最大的铜耗上做文章,是业内的共识。像前文所提到的,扁线在相同开槽体积下,能放下的铜线更多,可做到70%的槽满率,相较圆线电机槽满率提高了30%,铜耗明显降低,电机平均效率提升2%以上。而且在市区中出现的频繁启停场景中,电机多处于低转速高扭矩,而在此工况下扁线电机转换效率要远高于圆线电机,因此在城市道路场景中,扁线电机可为新能源车提供至多10%的里程增益。
2)相同体积功率更大,功率密度高。在相同体积下,扁线电机相较圆线电机可多输出20-30%的功率和扭矩。国家《节能与新能源产业发展规划(2012-2022)》要求电机须达到4kw/kg以上,扁线电机目前最高可达7.5kw/kg。3)导体间接触面积大、散热性能好。扁线电机的线与线之间是“面接触”,与边缘绝缘纸的接触也是“面接触”,相比圆线之间的“点接触”,散热效率明显提升。电机对散热和温度非常敏感,散热性的提升同样可以带来性能上的提升,在施加相同50A电流作用下,扁线电机温度相比圆线低11度,散热性能更好。4)可有效降低机械和电磁的振动噪音。扁线电机导线的应力、刚性较大、使得绕组有更好的刚度,对噪音有抑制作用,电磁设计上可以选择更小的槽口设计,有效降低齿槽转矩脉动,进而降低电磁的振动噪音。实验下情况下,扁线电机的NVH(汽车噪声振动)相比圆线电机减少了10%。
5)质量和体积更小,减少端部铜使用量,符合电机轻量化的趋势。在同等功率下,扁线电机因为槽满率效率的提升,铜材用量相比圆线电机下降20%,整体材料成本下降10%,整体重量下降11.25%。6)800V高压平台架构,扁线电机是唯一选择。对于800V高压电机,绝缘是最大痛点,扁线的漆膜厚度可以比圆线做得更厚,耐绝缘的性能会更好,因此目前800V高压只考虑扁线电机。
其次,我们预计未来单车电机数量将持续提升,未来扁线电机产能缺口将进一步扩大。这一增长假设主要来源于目前混动车型主流的P1+P3架构双电机方案。另外,测算中保守假设三电机、轮边电机等方案还未在市场上推广应用。实际上,我们已经能在一些主机厂新推出的高端车型中看到下一代动力系统方向:特斯拉的Model S Plaid采用了三电机Plaid动力总成;比亚迪于今年1月5日发布的高端车型仰望也搭载了以四电机独立驱动为核心的动力系统 “易四方”。这些趋势如果能在应用上得到突破,平均单车电机数量将会进一步提升。
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