2010年电动车控制器行业研究报告 16页

'电动自行车控制器行业简析随着我们国家节能减排政策的不断落实，建设“节能型社会、环保型社会”的观念已经深入人心，很多城市已经采取“禁摩令”，电动自行车凭借其环保节能，价格合适，无噪声，便利等特点，越来越受到人们的青睐。它是以蓄电池发出的电能作为驱动能源,以电动机作动力,在保留了自行车全部功能的基础上,可以使用洁净的电动能源,大大延长了"自行车"的交通距离.电动自行车具有无废气污染、“零排放”、无噪音、轻便美观等特点,是非常适合广大百姓的绿色环保交通工具，因此拥有广阔的市场前景。电动自行车的关键部件电池、电动机、控制器，其他的部件如车轮、车身、链条等均和传统的自行车相似。决定电动自行车性能和质量的主要是电动机和控制器两个主要关键部件。目前我国主流的电动自行车使用的电池是铅酸蓄电池，其优点是价格便宜，但是不可回收和循环利用，存在二次污染，体积大，比较笨重，充电具有记忆效应，不能实现随时充电。随着技术的发展和价格逐渐下降，镍氢电池和锂电池逐步有替代铅酸电池的趋势。电动自行车广泛采用的是直流永磁电机，直流永磁电机按照是否采用电刷换向可分为有刷电机和无刷电机两种，其中有刷电机控制较简单，但因其电刷易磨损的电刷带来的维修保养工作量相对较大、使用寿命相对较短等缺点。 有刷电机是直流电机的主流产品，目前绝大多数电动自行车电机都是有刷电机。无刷电机是一种特殊的直流电机，它采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向，无刷电机主要是为了消除电刷的磨损，以及电刷接触所产生的噪声。目前一些新产品使用无刷直流电机，在电动汽车上大多使用无刷电机。而直流无刷电机因为本身没有易磨损部件，电机寿命长，维修保养工作量小。但直流无刷电机采用电子换向原理工作，其控制过程比有刷电机复杂得多，因此对控制器质量的要求也高得多。一、电动自行车控制器简介1、原理及功能电动自行车控制器的基本原理是在电池电压基本恒定的条件下，采用断续供电的方法，改变电机供电电压的平均值，来控制电机速度、电流的大小。使得电机的运转符合控制要求，目前主要采取的控制方法是PWM（PulseWidthModulation，简称PWM）脉宽调制控制机理，即：在所需的时间内，将直流电压调制成等幅不等宽的系列电压脉冲，以达到控制频率、电压、电流的目的。电动自行车控制器是借助PWM电路来控制电机输出功率的，实现开关调制作用的是高频开关功率器件MOS管，用它来做执行高频斩波断续供电的开关，从而有效地解决了电机的速度和电流的操控性。 随着电动自行车应用的发展，对控制器功能要求越来越高，越来越多元化。电动自行车中的控制器一般必须具备三大功能,一是速度调节,二是过电流控制,三是欠压保护，具体包括以下一些功能：防飞车功能、欠压保护功能、巡航功能、助力功能、自动识别相位功能、转堵保护功能、短路保护功能、分档式行驶功能、柔性EABS刹车功能、反充电功能、零启动功能、低噪声控制功能、短路保护功能、过载保护功能。2、控制器的分类及架构电动自行车的控制器按照功率来分大功率控制器、中功率控制器、小功率控制器，按照电机的类型来分类直流有刷控制器和直流无刷控制器，按照在车上的装配位置来分可以分为分离式控制器和一体式控制器。控制器最基本的功能是驱动控制功能，根据其功能要求最基本的架构是周边器件和主芯片（或单片机）组成。周边器件是一些功能器件，如执行、采样等，它们是电阻、传感器、桥式开关电路，以及辅助单片机或专用集成电路完成控制过程的器件；单片机也称微控制器，是在一块集成片上把存贮器、有变换信号语言的译码器、锯齿波发生器和脉宽调制功能电路以及能使开关电路功率管导通或截止、通过方波控制功率管的导通时间以控制电机转速的驱动电路、输入输出端口等集成在一起而构成的计算机芯片。3、控制器性能主要影响因素控制器作为电动自行车的最主要的关键部件，其性能和质量直接关系到电动自行车的性能和质量，也关系到消费者的直接人身安全，因此对于厂家来说控制器的性能和质量尤其重要。影响控制器质量和性能的主要因素有以下几点：1) 控制器的元器件的性能和质量，控制器最主要的工作部件是单片机，目前我国采用的绝大部分的单片机（微处理器）来自于国外进口。其他的元器件、零配件我国目前基本上能够自主生产，如电感、传感器等。1)控制器的设计水平，主要是指的是总体结构设计、功率开关电路的布局、各种周边电子元器件的分布等都关系到控制器的质量。2)控制器与电机及其他功能部件的兼容程度。控制器作为电动自行车整车的控制中枢，直接指挥复杂采集信号的处理和各种指令的发出，因此信号采集部件和指令执行部件的性能对控制器的性能有一定的影响。4、电动自行车控制的发展方向电动自行车控制器作为电动自行车的“神经中枢”，主要是协调电机和电源正常工作，同时保证驾驶尽可能经济、安全、环保。从以上两个方面决定了电动自行车控制器的发展方向，电机和电源的发展方向引导控制器的研究与开发的方向。驾驶操控性也同样决定其发展方向，其主要发展方向表现为以下几个方面：1)智能化。控制器不仅仅进行驱动控制，同时将成为动力和能源管理中心，通过根据路况和助力的情况，智能的调配动力能源，使得能源利用效率提高。2)定制化。高端的电动车市场主要是以品牌产品为主，不同的品牌产品其功能不尽相同，因此对控制器的要求也不一样，因此在控制器高端产品中逐步走向定制化。3) 强调管理功能。控制器功能越来越强大，逐步成为自行车的管理中心，如能源管理，通过合理的智能化的能源调配，提高电池的利用率和工作效率；安全管理，通过欠压、过流等各种保护功能，实现电动自行车的智能安全管理功能。1)人性化、傻瓜化。针对电动自行车的消费群体的广泛性，电动自行车的控制必须走向人性化，如引述数字显示技术、甚至声音控制技术等操控更加容易，更加安全舒适。2)集成化。随着制造工艺的提高，MCU功能的强大，控制器逐步走向集成化，原来外部分立元器件较多，任何一个器件损坏都可能导致整个控制器瘫痪，而集成技术将原来的分立件集成到MCU中实现。保证了控制器的质量、减少返修率，缩小了控制器体积。另外还可以集成其他的功能如防盗系统功能。二、电动自行车控制器需求分析电动自行车供给分析：电动自行车控制器作为电动自行车的核心部件，其需求量主要取决于我国电动自行车的发展状况，简单的说其需求量主要是由我国电动自行车的增量和保有量两个方面来决定的。电动自行车在我国经历了十几年的发展，无论从产量还是质量来看都有了很大的进步，目前我国从事电动自行车整车生产厂家已经超过2000家，从事电动自行车配件生产厂家达到3500多家，其中80%以上为民营企业，目前我国的电动行车发展已经形成了四大片区：以无锡、台州为中心的江浙地区 东部片区，生产豪华型电动车为主；以天津为中心的华北片区，主要生产简约性电动自行车为主，以广东东莞为中心的华南片区；以及逐步发展起来的上海和山东片区。98年我国发展电动车以来产量大幅增长，从1998年的5.8万辆发展到2009年的2369万辆（见图示）。目前我国电动自行车的保有量已经超过1.2亿台（此部分包括了未进入统计的一些小型工厂的销量）。截至目前为止我国电动车出口占全世界出口量的90%。目前我国电动自行车市场整体呈现出增速放缓，产品技术升级，产业结构调整的态势，总体来看目前市场供大于求，2009年我国电动自行车产量为2369万台，总销量为2120万台。产业呈现出以下一些特点： 1、产业集聚，大品牌逐步成型。经过2004-2008年的高速发展，很多传统的自行车厂家和机电企业进入该行业，导致竞争加剧，2008年后供大于求的局面也进一步加剧了行业竞争，产品的竞争已经从价格竞争进入了质量、性能品牌的竞争。落后产能、低技术水品、无自主知识产权的竞争力不强的小型企业逐步被淘汰，大的企业通过自身积累和产业并购等方式逐步显现，2009年我国电动自行车前十强的产量占到全行业产量的32.2%。2009年电动自行车十强企业序号企业1江苏雅迪科技发展有限公司2山东英克莱集团有限公司3浙江绿源电动车有限公司4江苏新日电动车股份有限公司5捷安特电动车（昆山）有限公司6浙江千禧工贸有限公司7上海立马电动车制造有限公司8天津富士达电动车有限公司9台州市王派车业有限公司10昆山好孩子百瑞康健康用品有限公司2、产业升级。电动行车在我国的交通事故发生率也逐年上升，导致我国在指定行业标准时，对电动车的车速进行较严格的限制。也对电动车的安全性能提出了很高的要求，另外目前主流的电池都为铅酸蓄电池，容易造成二次污染，必须采用新的环保性好的动力源。因此电动车行业必须对产品的安全性能、环保方面对产品进行产业升级。3、自主知识产权在产品中的贡献率越来越高。经过十几年的发展，我国的企业对电动车的各种技术投入的大量的人力、物力进行研发，开发出来了一批具有自主知识产权的电动车应用技术。 同时我国电动自行车市场也面临着很多问题：1、我国的政策以及行业标准不明朗。我国目前对电动车的定义存在较大的争议，对列为机动车的标准也有较大争议。全国各地方政府对电动自行车的政策不尽相同，扶持和限制的都有。国家尚未建立统一明确的，操作性很强的《电动自行车通用技术条件》。2、行业进入门槛低。电动自行车生产厂家大多数是采用引进技术甚至仿造、抄袭，市面上的仿冒名牌，山寨车层出不穷。特别是零部件生产厂家的进入门槛更低，导致了产品的质量得不到保证，影响了全行业的健康发展。3、价格参差不齐，恶行价格战影响行业发展。由于山寨车的成本较低，销售价格有先天优势，导致行业价格战，扰乱了市场，打击了自主知识产权的品牌企业。4、交通管理部门政策不一致也抑制了消费市场的发展。控制器需求分析控制器作为电动车的主要的关键零部件，他们之间是完全互补品的关系，电动车控制器的需求不仅仅来自于新增产能的零配件市场，同时也有来自与维修市场，根据惯例，电动车控制器在维修市场的需求大概为存量的5%-10%。因此总的市场需求量考虑到电动车的使用寿命，进入维修市场的电动车的存量应该为前五年市场销量之和5%-10%。基于以下几点我国的自动控制器的装配自行车年均增长10%。1、 根据我国2010年的产业政策规划，本年度将出台相关的行业政策和行业标准。政策逐步明朗。2、我国在2010年将电动自行车列为了家电乡下的补贴电器之一。因此此举将大幅促进我国电动自行车在农村市场的消费。3、我国2010年上半年的数据显示我国在上半年电动自行车产量同比增长8.9%。4、今后三年内电动车由于产品升级也逐步进入更新换代期，同时产业升级主要关键部件的升级如控制器、动力电源、电机的升级，解决产业困局，控制器等关键技术的升级至关重要。根据以上假设可以计算出我国今后三年的市场需求：其中为需求量，为当期的电动车的产量，为往前推算的年份。此处取10%的存量车进入控制器维修市场，存量数取往前推五年的销售量。因此得出今后三年的我国控制器的需求如图所示： 从需求的结构来看，高端的控制区的需求的增长大于低端的控制器的增长。由于电动自行车本身产品结构的升级也要求对控制器进行升级，克服行业技术水平底下等缺点，后期的控制器不仅仅满足于驱动控制，而将结合能源控制、助力控制、安全控制等各方面要求。现代电动自行车技术的发展已使控制器远远超越了传统的单一驱动控制功能，成为了电动自行车的能量管理与控制中心；另外电动自行车的供电电源系统的发展，使得能源管理更加精确，助力系统的广泛应用和安全标准的提高，也是对控制系统的精确性提出了要求；同时电动车的市场逐渐走向广大农村市场，对电动自行车的操控提出了“傻瓜”化的要求，因此智能化、精确化、傻瓜化是控制器的后期的发展方向。因此从需求结构来看满足以上几个要求的电动自行车控制器的需求增长将远远高于行业曾长的平均水平，而单一的驱动控制器市场将逐步萎缩。 三、控制器的供给分析在我国的电动车行业的一个显著的特点是绝大多数电动自行车生产厂参加不自主设计和生产控制器，因而早就了很多以设计和研发、生产控制器的配套厂商的出现。电动自行车控制器在电动自行车所有的零部件中是技术含量最高的部件，其主要功能是保证电池和电机的有效工作，在市场需求的推动下，伴随这电机和电池的发展，控制器的研发也经历了从使用专用集成芯片到使用MCU，从低电压、小功率、单一功能到高电压、大功率、多功能的发展过程。电池和机电技术的革新也促进了控制器的技术革新，控制器技术的发展也促进了电机和电池技术的发展，也保障了新型电池和电机实际应用的可能。我国企业和技术工作者一直致力于国产电动自行车控制器的研发工作，在电动自行车控制器的自主技术的第一项专利诞生于1996年。十多年的发展过程中我国的生产企业也一直致力于自主研发，到2009年我国企业和个人已经自主申请了电动车控制技术相关专利150多项，其中涉及到电动新型车控制器的有近30项，从最早的无刷控制器到目前的智能型、节能型控制器均有专利涉及。目前由于下游电动自行车的行业的迅猛发展，且早期的电动车的控制器的功能单一，进入门槛较低，导致过多的电子器件企业进入该行业。目前行业呈现出以下几个特点：１、低端 产品同质化比较严重。由于目前我国电动车的行业标准尚不规范，到2008年7月我国才颁布的一部《电动自行车用电动机及控制器标准》（QB/T2946-2008）。而市场上的MCU的供应商比较集中，因此导致了此前低端的控制器生产企业集中产生，很多厂商模仿甚至抄袭一些品牌厂商的现成产品，因此造成控制器同质化严重。2、产品两极分化严重。这一行业低端产品和高端产品两极分化严重，这是由于发展初期的不规范等一系列的原因造成的。低端产品所采用的原材料和配件相对低廉，同时设计工艺不复杂，追求的是成本低，有些企业根本不通过自主研发，直接抄袭，直接进入市场与原厂家进行价格战。导致大部分低端品牌厂家经营惨淡。高端产品则由于专供高端车使用，甚至有些配件及元器件专门定制，通过引入新的技术和新的工艺，如高度集成、无霍尔、优化控制技术、智能化技术、设计优化技术和采用高精度生产工艺等。产品难以被模仿，即使模仿由于工艺问题导致性能差异较大。3、分布特点主要是集中在电动自行车比较发达的地区。和其他的装备业一样其配套件生产厂商主要依托于成车厂商发展起来，因此目前我国研发生产控制器的企业主要集中在江浙、天津、广东三个地区。4、行业格局不稳定。由于控制器主要的服务对象是电池和电机，新的电机技术和电池技术一旦应用，将促进控制器的革命性变革，原有的市场均衡将被打破，新的市场均衡将逐步形成。目前我国的自行车控制器的主要拥有自主知识产权的主要生产厂家有：电动自行车控制器主要生产厂商 序号企业序号企业1南京泰高科技发展有限公司21浙江台州科元电子与控制技术研究所2浙江三花制冷集团有限公司22温州旋律电子有限公司3天津市松正电动科技有限公司23徐州龙宝电子元件厂4成都精工实业有限公司24嘉兴力恒电子有限公司5天津市福奇电子有限公司25宁波亚泰电器有限公司6无锡市汇捷科技有限公司26嘉兴市佳合福瑞斯电器有限公司7青岛海尔科技有限公司27石家庄金一电子有限公司8深圳市麦格米特驱动技术有限公司28深圳市楚天科技9成都旭光科技股份有限公司29浙江乐清市三佑电气厂10东莞奥业五金电子有限公司30常州聪伟电子科技有限公司11江苏溧阳市新鸿电控设备有限公司31温州市卡尔斯盖电子科技有限公司12杭州仙童电子技术有限公司32合肥沃创电子有限公司13广西南宁赛高科技有限公司33宜兴市方正电子有限公司14成都殴蒂科技有限公司34深圳威海电子有限公司15重庆力华科技有限责任公司35浙江名泰机械制造有限公司16广东省伟泰电子有限公司36番禺环宇电子有限公司 17上海爱光测控科技有限公司37上海永昆电子科技有限公司18轻骑集团38深圳市久实电子实业有限公司19东信电子科技39　20苏州奥志摩电子科技有限公司40　 四、投资并购建议电动自行车作为摩托车的替代品，节能环保、价格适中，大力发展电动自行车符合我国国情，电动自行车产业尚处在上升期，现正处于行业整合、产业结构调整、产品结构升级的阶段。因此作为电动自行车的核心部件电动自行车控制器行业有同样具有投资价值。但针对目前的行业环境，投资必须有选择性和目的性，必须遵循以下几点建议:1、投资标的的选择必须是贴近电动机和电池发展方向的产品和企业。如前所述，电动车电源和电机的发展方向决定了控制器的发展方向，控制器的发展也促进了电池和电动机的发展，同时也保证了电机和电源新技术的应用。因此在选择标的时候必须掌握电动机和电源技术的最新发展方向和新的技术应用。例如目前大功率镍氢电池和锂电池逐步在电动车技术中应用，控制器的技术也面临相应的升级问题。2、必须投资高端产品。在控制器行业高低端产品两极分化严重，低端产品完全是靠拼价格、品成本，产品功能单一，智能化程度不高，进入门槛低，导致产品技术附加值低，利润较低。而高端产品逐步向控制中心和管理中心的方向发展，产品走向定制化、柔性控制，新技术应用较多，智能化程度较高，符合我国行业标准制定策略；且进入门槛较高，产品附加值较高，利润空间交大。同时又能够容易成为行业的技术发展的领导者。 3、必须投资具有自主知识产权的产品。目前我国的控制器行业比较混乱，山寨品对品牌产品的冲击较大，另外由于我国相应的产品政策和标注指定滞后，导致行业群雄逐鹿。这一局面不利于行业的发展，因此一旦政策和标准进一步落实，行业整合势在必行，具有自主知识产权的企业将成为这一波整合浪潮中的幸存者，也是国家鼓励发展的对象。在考察投资标的时候应着重考量其技术来源和研发实力。4、投资必须选择在细分行业内有一定行业地位的企业，具有一定行业地位的企业必然具有自主品牌和自主研发能力，并且已经获得了一定的市场认知度，拥有成熟的客户群。因此在紧跟技术发展方向，结合下游产品发展方向的产品研发能力相对较强，新产品的市场推广能力也能够得到保障。'