中国电动车辆电机控制器制造行业特征及主要进入壁垒
(一)电动车辆电机控制器制造行业特征
1、行业技术水平
电动车辆电机控制器技术是软件技术和硬件技术的有机结合体。
(1)矢量变频调速控制技术为行业普遍采用技术
在软件方面,电动车辆驱动电机的速度控制技术普遍采用矢量变频调速控制技术。此技术的基本原理相对较为简单,但由于电机参数的差异,以及车辆运行时电机参数随温度等的变化较大,需要对电机参数通过软件进行实时监测并调整控制器的工作参数(即电机参数在线识别技术)。只有通过对电机参数识别后,才能精准控制电机,才能保证驱动系统的运行效率,减少系统发热,增加行驶里程,在车辆起步或加速时才能有力而不震荡抖动。目前,国内外掌握电机参数在线识别技术的厂家很少。除了矢量变频调速软件之外,对车辆的运行状态切换控制策略也非常重要,这保证车辆行驶的动力性、舒适性和可靠性,掌握这些软件需要较长的时间去探索。目前,既能够满足车辆的动力性又能够满足车辆地舒适性的厂家也较少。
(2)高功率以及高性价比的电机控制器产品为行业技术研究方向
在硬件方面,电动车辆电机控制器既要满足车辆各项电气性能指标,又要追求高功率密度和高性价比。目前,对于小功率的电机控制器,国内外普遍采用小功率的MOSFET单管通过并联来扩展功率的方式制作产品,由于并联工艺较为复杂,大部分厂家采用MOSFET并联后制作的控制器可靠性较差。在可靠性方面,发行人产品经过了百万台数量级电动车辆实用验证,其他竞争对手尚未达到同等水平。
(3)电机控制器产品直接使用IGBT模块系行业大部分公司工艺路线
对于较大功率的电机控制器,国内外绝大部分厂家采用成熟的大功率IGBT模块作为功率开关器件,与薄膜电容模块、IGBT驱动保护单元、DSP控制单元以及散热外壳等组装而成,技术含量相对较低。IGBT模块被INFINEON(英飞凌)、ABB、三菱等国外少数公司掌握,并且先进的IGBT模块技术对我国封锁,IGBT的成本占到整个控制器的近60%。由于关键的功率开关器件IGBT模块封装相似,这使得国内不同电机控制器厂家生产的电机控制器的内部结构大同小异,功率密度和成本也差异不大,竞争优势不明显。
(4)发行人基于IGBT单管并联技术和基于PCB基板焊接的层叠功率母排技术促进了行业发展
发行人在小功率控制器取得的MOSFET并联技术成功的基础上,通过进一步自主创新,采用PEBB的思想,成功研发出了基于IGBT单管并联技术和基于PCB基板焊接的层叠功率母排技术的电机控制器功率和控制模块总成,在保证可靠性的前提下,既提升了功率密度,又在同等功率的情况下大幅降低了成本,并且功率扩展非常方便。
(二)、电动车辆电机控制器制造行业壁垒
1、技术及工艺壁垒
电动车辆电机控制系统技术属于国家重点支持研发与技术攻关的领域,属于技术密集型行业,具有较高的技术壁垒。电机控制系统的一致性、稳定性以及可靠性等性能直接影响电动车辆的性能与质量。每个产品需要根据车辆工况参数编写一整套缜密的控制程序软件,需研发人员有多年的专业研究经验才能成功。除此之外,产品工艺流程与产品质量密切相关,高质量的产品线路整体布局和硬件系统集成需要一支知识储备丰富的研发队伍共同合作才能完成。行业新进入者很难在短时间内通过自主研发开发出具有市场竞争力的电机控制器。目前,国内完全掌握矢量变频调速技术以及其产品能满足车辆可靠性与舒适性要求的公司较少。
2、人才壁垒
从事电机控制器厂商不仅需要软硬件研发、行业应用运营、市场推广、客户服务等各领域的专项人才,而且需要具备丰富的从业经验、深刻的市场理解及敏锐的产品直觉的高水平管理人才;电机控制系统技术含量高,产品的成熟稳定需研发人员多年的摸索与积累。与此同时产品设计过程与生产过程中均需要一支专业知识过硬、经验丰富的技术员工团队。我国电动车辆电机控制器制造行业起步较晚,缺乏电机控制器专业人才,高端人才的争夺较为激烈,行业新进者面临较高的人才壁垒。
3、品牌壁垒
我国电动车辆电机控制器市场经过近十年发展,已经形成了一批厂商主导的、较为稳定的市场竞争格局,不同厂商分别在细分领域建立了市场地位,形成了较强的品牌效应。由于电机控制器系电动车辆的核心关键部件,其性能直接影响电动车辆整体功能的实现,因此下游整车生产厂商在保证性价比的前提下通常会选择具有品牌实力和车型匹配的长期稳定合作供应商,新品牌难以受到下游客户的认可。
4、客户壁垒
下游整车厂商通常根据其电动车辆的性能特点来设计和配置对应的电机控制器产品,更换其他品牌的产品需要上游供应商付出相应的设计、研发成本。同时,考虑到电机控制器是电动车辆的核心零部件,贸然更换可能存在较大的技术风险,因此整车厂商与电机控制器开发商建立了较为稳定的合作关系后,一般不会轻易更换。行业新进者面临较高的客户壁垒。