新能源汽車電機控制器發展方向

① 新能源汽車的未來和發展方向

在 汽車 工業時代， 汽車 作為人類主要的移動出行工具，與我們日常生產生活息息相關。但以汽油、柴油為動力的傳統能源 汽車 造成了嚴重污染，對人類生存環境構成了威脅。隨著 汽車 行業科學技術的飛速發展, 汽車 已不再拘泥於傳統意義上燃油型交通工具，更多的是向綠色、低碳、環保的新能源方向發展，並具有廣闊的前景。

在我國 社會 經濟不斷前進和發展中，隨著居民生活水平的不斷提高，對 汽車 的需求日益增強。截至2020年，我國機動車保有量已達3.72億輛，機動車駕駛人達4.5億人。近年來，人類賴以生存的環境污染越來越嚴重， 汽車 尾氣的污染佔到了相當大的比例。現在國際上 汽車 所運用的能源也基本上為常規的燃油，污染物排放量大，巨大的 汽車 保有量對生態環保提出了新的挑戰。我國作為世界上最大的 汽車 生產國和消費國,節能減排任務形勢嚴峻。隨著我國「2030年碳達峰、2060年碳中和」目標的提出，對 汽車 企業以及 汽車 尾氣排放量提出了更高的要求。

從全球來看，世界上石油資源短缺，傳統 汽車 工業面臨著嚴峻的挑戰。因此，大力發展新型能源環保型 汽車 是實現 汽車 行業節能減排和節約資源的一個最有效途徑，也是當前急需解決的課題。

目前，世界各國都在加緊研發和應用新能源 汽車 。我國眾多有識之士認為，發展新能源 汽車 無疑是中國自主品牌換道超車的良機。目前，新能源 汽車 研究項目已被列入我國重大 科技 課題，向新能源動力車目標挺進的戰略已經被越來越重視。近期來看,我國已出台了一系列的政策來支持電動 汽車 行業發展,成立了電動 汽車 發展聯盟。2021年7月1日，國家市場監督管理總局聯合生態環境部制定發布了《機動車排放召回管理規定》，也將促使機動車行業更重視排放技術及相關的標准要求，倒逼企業主動進行改造升級和技術革命。特別值得一提的是電動 汽車 作為 汽車 工業的未來，經歷了長期發展，純電動 汽車 技術逐步成熟。中國已經成為世界上最大、成長最快的電動車市場。目前，中國已投入至少600億美元來支持剛剛起步的電動 汽車 行業，鼓勵支持400多家公司進入電動 汽車 行業。

1、新能源 汽車 的概念。 新能源 汽車 是指除汽油、柴油發動機之外所有其它能源 汽車 ，採用非常規車用燃料作為動力來源,綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術,形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的 汽車 。新能源 汽車 包括混合動力 汽車 （HEV）、純電動 汽車 (BEV,包括太陽能 汽車 )、燃料電池電動 汽車 (FCEV)、氫發動機 汽車 、燃氣 汽車 、醇醚 汽車 等等。

2、我國新能源 汽車 的發展現狀。 當前，僅從技術上看，中國品牌新能源 汽車 已實現了全面超越，不管是造型技術，還是電池、電機、電控等新能源 汽車 核心技術，以及智能網聯、智能座艙等智能化技術，已經超越了合資品牌的技術水平，引領全球新能源車的發展。2020年，比亞迪推出了刀片電池、超級混動DM-i兩大顛覆技術，通過刀片電池解決市場最關心的安全痛點，通過超級混動DM-i加速新能源車對燃油車的替代。當然，新能源車發展仍然會有個較長時間的過渡階段，從插電混動過渡到純電動。在所有新能源 汽車 中，採用純凈能源驅動的純電動 汽車 是現在我國最有可能大規模推廣應用的。純電動 汽車 是主要採用電力驅動的 汽車 ，利用蓄電池作為儲能動力源，通過電池向電機提供電能，驅動電動機運轉，從而推動 汽車 前進。純電動 汽車 的電動機相當於傳統 汽車 的發動機，蓄電池相當於原來的油箱。其動力系統很簡單：電池組—電動機—車輛傳動系。

3、從供給側、需求側、國家政策三個方面分析發展現狀。 在供給側方面： 一是 續航里程問題在逐步提高。2014年大部分續航能力在100-200km，但到2020年續航能力大多數可以達到400-600km，已經基本上滿足了一般客戶的出行需求。 二是 充電時間在縮短，整車成本在下降。電池技術在不斷地提升，截止2020年，大部分EV車型已經實現了0.5h的快速充電，充電便利性大幅提高。動力電池售價已經在逐年下降，據最新數據顯示，2020年動力電池售價為0.81元/Wh，僅為2015年的36%，並且國內購置新能源車沒有購置稅，有望於2025年完成與燃油車的平價購置。 三是 配套設備的不斷齊全。隨著新能源車輛保有量的增加，充電樁設備不斷增加，2020年國內公共及私人充電樁達到168.1萬個，約為2016年的7.8倍，呈迅速增長態勢。

在需求側方面： 一是 優越的性能。電動化能帶來更好的加速性能，也為客戶提供了更安靜舒適的乘車環境。 二是 使用成本降低。相比燃油，電能更加廉價，在用車成本方面，顯著降低。

在國家政策方面：實行雙積分政策，並且逐步趨嚴，使得各 汽車 廠商紛紛投入新能源 汽車 的研發、生產。

新能源 汽車 的核心技術是「三電」，包括電驅動、電池、電控。目前，電驅動和電控還存在技術難關，但經過科研工作者的不斷努力，已在不斷完善和發展。「三電」中最為棘手的仍然是電池的問題，人們普遍認可的電池有磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、三元、高鎳三元等。受限於電池技術和充電技術的水平，存在著能量密度、續航里程、充電速度，充電站的建設等制約因素，目前混合動力Hybrid到了市場水平，幾乎每個 汽車 廠商都有相應的車型或者在研發階段，價位也在市場能接受的水平，當然比傳統內燃機的 汽車 價格還稍高一點。但它僅是一個過渡的技術。純電動 汽車 是終極的方向。

純電動 汽車 將給傳統 汽車 行業帶來革命性的變化，現有的 汽車 技術，發動機，變速箱，懸掛系統，四驅機構，乃至電控系統都將隨之發生翻天覆地的變化。我國目前在深入研究磷酸鐵鋰電池，還有很多企業在深入研究氫燃料電池。國內的比亞迪純電動車的研發現已處於世界領先的位置。雖然目前市面上的新能源車續航受限，但隨著電池技術的不斷發展，續航問題必將迎刃而解。

2020年9月，第十六屆北京國際 汽車 展覽會開幕，全球首發車高達82輛，概念車36台、新能源160台。新能源車型佔比近40%，成為本屆車展最大亮點。中外車企在本屆車展上同台競技展出新能源 汽車 最新研發成果，中國品牌車企更是高調宣布其新能源 汽車 戰略，既顯現出中國車企未來的發展重點，也表明了中國新能源 汽車 在研發上與跨國車企具有了同台競技的實力。據悉，中國車企在本屆北京車展上全球首發了以廣汽集團為代表的純電動敞篷概念跑車。業內人士普遍認為，2030年新能源車在中國市場佔比有望達到70%，而中國 汽車 品牌的市場佔比有望達到60%。

新能源 汽車 的發展和應用促進產業升級、企業轉型，新能源 汽車 工業也已成為我國國民經濟的重要支柱產業。在國家和地方對新能源 汽車 的提振措施保障下，傳統車企正在變換賽道，積極改善能源結構，推廣使用可再生能源 汽車 ，形成了新能源 汽車 的全產業鏈條，推動新能源 汽車 的大幅度增長。在新能源 汽車 時代，讓每一輛下線的新能源 汽車 ，終將成為人類的綠色夢想。（作者：華北理工大學2018級機械工程學院車輛工程 張紀涵）

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② 新能源汽車電驅動技術發展和產業化趨勢

新能源 汽車 的動力系統包括電驅動系統與電源系統兩大類

電驅動系統包含電機、電控制器、減速箱，是驅動電動 汽車 行駛的核心部件；電源系統包含車載充電機（OBC）、DC-DC 轉換器和高壓配電盒，是動力電池組進行充電、電能轉換及分配的核心部件。

電驅動產業鏈涉及環節較多，可以概括為零件—總成—系統—整車廠四大層級。

上游零部件包括永磁體、硅鋼體、功率模塊、電容、感測器等，這一級的玩家對在整車產業鏈中屬於「三級供應商」。在零部件基礎上進一步設計組裝得到電機總成、電控總成與傳動總成，這一級的玩家可以稱為車企的「二級供應商」；各個單獨總成進一步集成為電驅動系統供貨於車企，這一級玩家為行業「一級供應商」。

1.1. 大三電：電機、電控、減速器

1.1.1. 電機：扁線電機、高壓電機帶來新機遇

電驅動系統在新能源 汽車 成本中佔比僅次於電池。電驅動系統（電機、電控、減速器）是新能源 汽車 動力總成的關鍵部件，相當於傳統燃油車發動機的作用，直接決定整車的動力性能。其成本佔比僅次電池，佔比絕對值因新能源 汽車 品牌、車型而異。

驅動電機主要技術路徑聚焦在永磁同步電機&交流非同步電機上。永磁同步電機與交流非同步電機的主要區別點在於轉子結構，永磁同步電機會在轉子上放置永磁體，由磁體產生磁場；而交流非同步電機則是由定子繞組通電產生旋轉磁場。功率密度、效率（高效率區間）是衡量電機性能的關鍵指標：

1）功率密度越大代表著相同功率下的電機體積更小，有利於節省空間&製造成本；

2）效率越高，說明電機端損耗越小，相同電池容量下，新能源車續航里程更長。

永磁同步電機為目前應用最多的電機類型，非同步電機在高端車型雙電機配置下會有部分使用。相比交流非同步電機，永磁同步電機功率密度更高、高效區間更寬、質量更輕。

根據第一電動 汽車 網統計信息，2022 年 3 月，我國新能源 汽車 共配套驅動電機 50.97 萬台，其中永磁同步電機為 48.60 萬台，佔比 95%，適用於大部分主流車型；交流非同步電機配套 2.09 萬台，佔比為 4%，主要配套包括特斯拉 Model Y、嵐圖 FREE、蔚來 ES8、奧迪 e-tron、大眾 ID.4 CROZZ 等車型。交流非同步電機在高速中應用性能更優，同時具有成本優勢（稀土永磁材料成本較高，同功率的永磁同步電機價格更高），目前配套多以高端車型、雙電機方案為主 (蔚來 ES8 是前永磁同步+後交流非同步，特斯拉 Model Y 2021款採用前感應非同步+後永磁同步)。

多電機在高端車型中應用有所增加，故單車配套電機數也隨高端市場佔比而變化。

相比單電機，雙電機可以顯著提高 汽車 的加速性能與續航能力。同時，雙電機多意味著四驅系統，可以提供更好的附著力，從而提高安全性能。近年來，在高端車型中雙電機的應用不斷增加，特斯拉、蔚來、奧迪、大眾、賓士都陸續推出搭載雙電機的車型。而在法拉第 FF91 和榮威 MarvelX 中更是使用了三個電機。

扁線：可有效提高電機功率密度，減少銅損耗以提升效率。

1）功率密度高：相較於傳統的圓線繞組電機，扁線電機將圓形導線換成矩形導線，因此相同面積的定子線槽可以塞進更多面積的導線，進而提高功率密度。

2）效率高、損耗小：銅損耗在電機損耗里佔比達 65%，因此為提高電機效率，需採用更合理的定子繞組，從而降低銅耗。此外，扁線截面更粗使得電阻相對更小，銅導線發熱損失的能量也越小。而且扁線電機的端部尺寸短 5-10mm，從而降低端部繞組銅損耗。

3）重量、NVH 等方面也存在優勢。

發卡電機為應用最廣泛的扁線技術，產線投資高，產業化仍處於前期階段。根據線圈繞組方式差異，扁線電機可分為集中繞組扁線電機、波繞組扁線電機與 Hairpin（發卡）扁線電機，其中發卡電機應用最為廣泛。相對圓線電機，扁線電機無法進行手工製造、自動化要求較高——繞組製造過程非常復雜，需要先將導線，製作成發卡的形狀，然後通過自動化插入到定子鐵芯槽內，然後進行端部扭頭和焊接。高自動化及定製化使得扁線電機產線投入較高，根據方正電機，2021 年來公司已先後投資 17.42 億元用於產線建設，對企業資金實力有較大挑戰。

雪佛蘭和豐田開啟扁線電機應用先河，近年來滲透率不斷提升。2007 年，雪佛蘭VLOT 採用的電動 汽車 中就有發卡式扁線電機，其供應商為雷米。2015 年，豐田發行了裝載扁線電機的第四代普銳斯，其電機供應商為 Denso。在扁線電機更高的效率加成下及內外資電機廠商批量化工藝的成熟，近年來其應用不斷增加，2020 年來，保時捷、比亞迪、特斯拉等車企紛紛推出裝載發卡式電機的新車型，滲透率不斷增長。根據方正電機公司年報，2020 年全球新能源 汽車 行業扁線電機滲透率為 15%，我國扁線電機滲透率約為 10%。2021 年隨著各主流車企大規模換裝扁線電機，特斯拉換裝國產扁線電機，我國扁線電機滲透率已與全球扁線電機滲透率同步增長至 25%。

此外，在高端車型中，搭載扁線電機數量也開始從原來的單電機增加到雙電機。例如，保時捷首款純電動跑車 Taycan 便採用了三電機。

高壓：縮短充電時間、提高電機效率以延長里程的重要措施。純電乘用車電壓通常在 200-400V 之間，在同等功率下，當電壓從 400V 提升到 800V 後，線路中通過的電流減少一半，產生的功率損耗更小，從而可以提高充電效率、縮短充電時長，進而改善新能源 汽車 使用體驗。同時，工作電流的減少將降低功率損耗，繼而可以進一步降低同樣行駛里程中的電量消耗，從而延長 汽車 里程數。2021 年為我國 800V 高壓快充元年，行業發展有望加速。

2021 年來，比亞迪（e 平台）、理想、小鵬、廣汽（埃安）、吉利（極氪 001）、北汽(極狐)等車企紛紛布局 800V 快充技術，我國 800V 高壓快充行業進入發展加速期。

高壓化下對 汽車 電子各環節都將帶來新挑戰，目前應用僅停留在高端車型。新能源 汽車 要實現 800V 及以上高壓平台兼容，除了需要提高電機、電池性能外，PTC、空調、OBC、高壓線束等部件都需要重新適配，此外還面臨更高電壓帶來的安全、熱管理、成本等多方面挑戰。受以上因素影響，目前 800V 高壓平台應用還僅停留在部分高端車型。

油冷：採取合理的電機熱管理設計可以進一步提升功率密度。電機的功率極限能力往往受限於電機溫升極限，因此提高電機冷卻散熱能力可以快速提高功率密度，同時防止永磁體在高溫時發生不可逆的「退磁」。目前常用的冷卻方式為水冷，但其無法直接冷卻熱源，熱量傳遞路徑長、散熱效率低；相較於水冷，油冷的優勢在於油品具有不導電、不導磁、絕緣等性能，因此可以直接接觸熱源，形成更安全的熱交換，提高散熱效率。

故相同的繞組絕緣等級下，油冷電機可以承受更高的繞組電流，長期工作功率更高。

1.1.2. 電機控制器：IGBT 掣肘，單管並聯紓困

電控系統通過電機控制演算法發出信號驅動電機轉動，進而控制整個車輛的動力輸出。電控系統可分為主控制器和輔助控制器：

1）主控制器控制 汽車 的驅動電機；

2）輔助控制器控制 汽車 的轉向電機、制動器、空調等。

我們本文重點討論的電控系統主要指主控制器，主要由控制板（接受整車控制器的信號指令，運行電機控制演算法，發出控制指令給功率板）、功率板（接受控制板指令，頻繁通斷 IGBT/MOSFET，控制電機轉動）、殼體等組成，在控制器中，控制電路板、功率電路板成本主要在於 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、MOSFET（功率場效應晶體管）、MCU（微控制器）、電源晶元等半導體器件。

電控開發需要從硬體、軟體兩方面協同進步。類似電機，電機控制器的核心指標同樣為功率密度、效率，軟硬體的優化也是圍繞這兩大核心主題展開。

1）硬體角度，功率半導體單管並聯方案將具備高性價比優勢，或成 A 級以下車型主流硬體配置；而模組方案憑借更高可靠性，在中高端車型占據核心地位。器件方面，碳化硅有望逐步滲透。

2）軟體角度，需要在可拓展性、易維護性、功能安全性等方面的不斷提高。

功率半導體 IGBT 占電控成本比重較高，主要參與者為國外功率半導體巨頭。根據蓋世 汽車 數據，2017 年功率板的核心器件 IGBT 模塊，佔到電控總成本高達 37%。根據Yole，2020 年全球 IGBT 行業銷售額 TOP15 公司中共 14 家為國外企業，而英飛凌（Infineon）更是憑借 14.33 億美元的收入連續多年穩居全球第一。

功率半導體在新能源 汽車 中的應用可分為模組&單管並聯這兩種路線，兩者有各自適用的場景。模組為高度集成的功率半導體產品，保證了電控成品的可靠性&良率高，同時降低了系統設計的復雜度。以 IGBT 為例，由於車規級功率半導體主要被英飛凌等外資占據，其往往提供特定參數規格的標准 IGBT 模組，然而模組參數往往不能很好適配具體需求，因此標准模組在不同功率的驅動電機控制系統中容易出現容量受限、結構安裝等問題。若採用多個 IGBT 單管並聯（通過復合母排、冷卻裝置等部件一同封裝），則可以根據不同車型靈活設計冗餘量，並且單管成本顯著低於模塊，在成本要求較高的A 級以下車型使用得更為普遍。但多個 IGBT 單管並聯時，由於各單管參數的分散性、輸出電流的不一致性，可能使系統可靠性較差，整個 IGBT 模組壽命也會縮短，對企業技術、製造能力考驗大，故中高端 B 級以上車型通常使用可靠性更強的模組路線。

碳化硅功率器件可顯著提高電控效率、功率密度等性能。碳化硅材料具有禁帶寬度大、熱導率高、電子飽和遷移速率高等性質，相比硅基 IGBT，碳化硅元器件體積更小、頻率更高、開關損耗更小，可以使電驅動系統在高壓、高溫下保持高速穩定運行（硅基IGBT 只能在 200 以下的環境中工作）。根據意法半導體，在 400V 電壓平台下，相較於硅基 IGBT，碳化硅功率件有 2-4%的效率提升；在 750V 電壓平台下，碳化硅器件有3.5-8%的效率提升。

越來越多的高端車型已採用碳化硅電控。

1）車企角度，2021 年奧迪 e-tron GT 與福特 Mach E、特斯拉 Model S 等新車型也紛紛採用了碳化硅器件。2021 年 10 月，通用 汽車 與 Wolfspeed 簽訂了碳化硅供應協議，在原材料上搶先布局。國內車企也不斷布局碳化硅，比亞迪發布了碳化硅車系平台 e-Platform 3.0，小鵬 G9、蔚來 ET7 等採用碳化硅電控的車型也有望在 2022 年交付。

2）供應商角度，根據精進電動招股說明書，公司採用全 SiC 模塊，可以使控制器的功率提高 20kW 同時使其重量減少 6kg，逆變器尺寸縮小 43%。根據英搏爾，碳化硅電機控制器的損耗下降了 5%，電驅動系統整體 NEDC 平均效率提升 3.6%，整車 NEDC 續航提升 30km、增幅達 5.8%。

除了電機控制器外，碳化硅器件在 OBC、DC/DC、無線充電等「小三電」中也有應用。例如，欣銳 科技 早於 2013 年正式將 Wolfspeed 的碳化硅方案應用於 OBC 產品，2021 年為比亞迪 DMi 車型提供碳化硅電源類產品。目前制約碳化硅器件應用的主要因素為成本，伴隨著未來碳化硅產業鏈的發展完善，相關器件應用滲透率將穩步提升。

軟體：電控的進步體現在可拓展性、易維護性、功能安全性等方面的不斷提高。

1）可拓展性：電控軟體開發通常會使用 AUTOSAR 工具鏈（B 級及以上車把 AUTOSAR 作為「標配」）。AUTOSAR（AUTOmotive Open System Architecture， 汽車 開放系統架構）是由全球各大 汽車 整車廠、汽零供應商、 汽車 電子軟體系統公司聯合建立的一套標准協議，旨在有效地管理日趨復雜的 汽車 電子軟體系統。AUTOSAR 規范的運用使得不同結構的電子控制單元的介面特徵標准化、模塊化，應用軟體具備更好的可擴展性、可移植性，縮短開發周期。

2）易維護性：是指在軟體後續使用過程中，及時實現遠程更新升級與性能優化。OTA（Over-the-Air）技術可以降低維護成本，創造新的收入來源，目前已經在 汽車 行業包括其控制器總成上持續推廣。3）安全性，電驅動系統的控制器總成對新能源 汽車 的動力輸出進行直接的調節控制，是保證安全性的重要一環。在 汽車 行業逐步引入 ISO26262 標准之後，基於功能安全的車用軟體開發對電控軟體提出了新的要求。

1.1.3. 減速器：單檔路線為主，兩檔減速可以期待

電機高速化趨勢明顯，帶動減速器向兩檔減速方向發展。減速器是影響電驅動系統整體 NVH 性能的關鍵。按照傳動等級分類，減速器可以分為單級減速器、兩檔減速器以及兩檔以上減速器。在電機高速化的趨勢下，減速器正在經歷從單級到多檔的產品演變過程。目前，豐田普銳斯和特斯拉 Model 3 電機轉速均已達到了 17900rpm，國內車企轉速略低，但基本也都達到了 16000rpm，下一步規劃便是 18000-20000rpm，電機高速化性能的提升需要相應的高性能減速器來配套。

單級減速器結構簡單、成本較低、體積小，因此目前仍為主流應用。但在高轉速區間，單檔減速器由於傳動比單一，在最高或最低車速以及低負荷條件下，電驅動效率會下降，浪費電能而減少行駛里程，此外減速器高轉速時會帶來 NVH 等問題。

兩檔減速器在混動車中率先應用，純電動車應用可以期待。相較於單檔減速器，兩檔減速器一方面使驅動電機在更高效的區域運行，從而提升驅動系統效率。另一方面，採用兩檔減速器後，傳動比可以做到更高， 汽車 動力性隨之增加、減少百公里加速時間。

此外，採用兩個檔位後，驅動電機可以更加小型化、低速化，從而降低電機及電控的成本。目前，采埃孚、GKN、麥格納、Taycan 等企業均已推出兩檔減速器產品。

1.2. 小三電：OBC、DC/DC、PDU

「小三電」是 OBC、DC/DC、PDU 三大類電源產品，三者一同搭建了 汽車 內部的「能源網路」。OBC（充電機）負責將來自電網的交流電轉換成直流電給電池充電； 汽車 電氣電子系統中，不同部件需要的電壓等級不盡相同，故需要 DC/DC（直流-直流變換器）轉換電壓；PDU（高壓配電盒）負責內部「電氣能源網架」的互聯互通。

半導體器件成本佔比較高，部分仍依賴進口。根據威邁斯招股說明書，在電源產品中，半導體器件、電容電阻為主要成本構成，佔比分別為 23%和 16%。而由於半導體器件與部分電容產品國產化水平較低，多數公司仍採用外資供應商為主。例如，威邁斯主要供應商為 TI、英飛凌、意法半導體、貴彌功等，2016-2018 年公司進口原材料金額佔比分別為 22.30%、19.96%、28.71%，其中 IGBT、MOSFET 海外主要供貨商英飛凌佔比最高，2016-2018 年采購金額佔比分別為 3.18%、6.61%、7.28%。

技術持續演進，集成化趨勢同樣顯著，軟硬體能力都將迎來考驗。早期車載電源產品主要採用模擬控制技術，產品功能較為單一，配套的軟體只具備檢測功能，不能實現精準控制。之後車載電源產品向數字化技術轉變，能夠實現復雜的控制演算法，實現輸出參數的靈活調整和精準控制，提高了軟體系統的操控性，包括車載電源的診斷、升級和參數調整等應用需求。下一代車載電源產品將向集成化轉變，在硬體、軟體、體積、重量四個維度實現創新突破。硬體上有望將進一步採用更高性能的碳化硅器件；軟體上將開發過程轉換為模型化編程及滿足 AUTOSAR 的介面方式，提升軟體穩定性和靈活性；在體積和重量上實現小型化、輕量化。

1.3. 集成化：1+1+1 3，深度集成方興未艾

1+1+1>3，電驅動由最初「結構集成」向「深度系統集成」演進，集成化「多合一」總成產品成為主流趨勢。以往動力系統的電機、電控、電源多單獨采購，根據其電氣、機械結構進行集成組裝；隨著新能源 汽車 零部件要求不斷提高，「多合一」總成產品通過巧妙設計將電機、電控、減速器、電源「深度集成」，減少彼此間的連接器、冷卻組件、高壓線束等部件。「多合一」集成式系統相比分體式產品的優勢主要體現在以下方面：

1）性能更優：降低了各部件之間連接部位的效率損耗，提高整車的 NVH 性能，從而提高了集成系統的可靠性；

2）成本更低：集成式電驅動系統可以減少車內部的高壓線束、連接器數量，節約線束與連接器成本，從而使集成式系統更具有經濟性。

3）更省空間：集成式產品體積更小、重量更輕，有利於節省車內空間。

集成化電驅動系統滲透率不斷提升。根據 NE 時代新能源，2020 年/2022 年 1-4 月我國新能源乘用車「三合一」電驅動系統搭載量為 50.27/79.26 萬台，滲透率為44.91%/61.63%，目前基本涵蓋大部分 A 級車、B 級以上車型。

現有集成產品以「三合一」為主，集成度更高的「多合一」新產品也在不斷問世。

根據 NE 時代新能源，2022 年 1-4 月新能源乘用車搭載的電驅動系統中，分體式、電機/電控「二合一」合計佔比為 44%，「三合一」佔比為 52%，「多合一」佔比為 4%。同時，OBC、DC-DC、PDU 等充配電系統集成產品應用也不斷增加，結合電驅系統集成產品將形成集成度更高的多合一平台。

華為 DriveOne「七合一」電驅動系統打造多合一集成新標桿，比亞迪和上汽變速器也陸續推出多合一產品。

1）華為七合一系統集成了 MCU、電機。減速器、DC-DC、 OBC、PDU、BCU 七大部件，具有開發簡單、適配簡單、布置簡單、演進簡單等優勢。

相較於「三合一」，該產品體積減少 20%、重量減輕 15%。此外，華為 DriveOne 系統可實現 7dB 的超靜音，並具有 80%NEDC 效率，提升整車駕駛體驗。根據 NE 時代新能源，華為「三合一」電驅動總成已在長安 CS-GXNEV 和賽力斯 SF5 兩款車型中得到應用，但目前其七合一產品還沒有在整車中的應用案例。

2）比亞迪「海豚」八合一系統即成立VCU、BCU、PDU、DC-DC、OBC、MCU、電機、減速器八大部件；

3）上汽變速器&威邁斯的七合一系統集成電機、電控、減速器、OBC、DC-DC、PDU、BCU 七大部件。

1.4. 總結：千億空間市場廣闊，技術變革推動天花板不斷打開

據前文所述，新能源 汽車 電驅動、電源系統圍繞「高效率區間、高功率密度」等核心性能，其技術迭代仍在演進，而且針對不同車企、不同車型大多需要「量身定製」。

截至 2022 年 4 月，國內電動車銷量結構成「紡錘形」——B 級和 A00 級車型銷量佔比較高。分車型來看電驅動技術，1）A/B 級及以上中高端車型通常因價格較高、可降本空間大，性能要求高，故對「三合一」乃至「六合一/七合一」等更青睞，扁線、碳化硅有 望率先在中高端車型進行滲透。2）A00/A0 級的低端車型對成本要求更高，故傾向於采 購分體式產品，部分也會採用成本低的「三合一」。即使對同一級別車型，不同車企及電動化平台均有各自技術架構，需要電驅動企業去配合設計，故當前定製化水平仍較高。

1）技術變革帶動需求結構變化：在電機技術方向上，扁線電機滲透率有望在未來5 年快速提升，我們假設 2025 年在電驅三合一市場的綜合滲透率將達到 87%；在單車配套電機數量上，雙電機目前仍主要應用於高端車型，我們假設 2025 年雙電機在電驅三合一市場綜合滲透率將達到 5%。在電控方向，由於碳化硅性能優勢較強，近年應用增長較快，考慮其降本速度，我們假設碳化硅電控滲透率穩步提升、2025 年在電驅三合一市場綜合滲透率達到 26%。

2）規模化帶動價格下降：電機方面，扁線電機廠家近年產能擴展迅猛，我們預計規模化將帶動價格快速下降，同時隨著扁線電機滲透率提升，與圓線電機價格差異持續縮小，經濟性更為突出；電控方面，碳化硅同樣持續降本。

3）集成化佔比提高：我們將電驅動&電源市場分為分布式、二合一、三合一（含少量「多合一」），我們假設「三合一」滲透率不斷提升、2025 年達到 59%（基本覆蓋 A 級及以上的車型）

行業參與者可分為「三大陣營」：整車廠自供體系、動力系統集成商、第三方電驅動供應商。

1）整車廠自供體系（in-house）：出於供應鏈安全、成本控制等考慮，整車廠多設立子公司或合資公司自供電驅動、電源產品，代表公司有特斯拉、比亞迪旗下的弗迪動力、蔚來旗下的蔚然動力、長城旗下的蜂巢能源等。

2）動力系統集成商（Tier1）：通常為海外 汽車 零部件巨頭，如聯合電子、日電產、博世、大陸、博格華納等，憑借深厚的技術、工藝等積淀拓展至新能源 汽車 領域，本身產品力強、產能規模大，且具備全球主流車企客戶資源。

3）第三方電驅動供應商：近年來快速崛起，獨立第三方根據業務側重點可以分為電控為主、電機為主的廠商，但是在集成化的趨勢下，企業通常會同時布局電機、電控、電源與「多合一」系統。根據公司業務結構差異，又可分為以下幾類：

1） 整車廠自製 VS 向第三方外采：

我們認為，未來 5-10 年仍將是自主品牌與新勢力車企崛起的機遇期。一方面由於新能源 汽車 更新換代速度要高於傳統燃油車，相比外資品牌，自主品牌的「包袱」更小，能夠更加快速地進行變革。另一方面，新能源 汽車 紮根本土，對消費者需求有更深刻的認知，可以敏銳捕捉到消費者需求變化並快速響應。

上述核心車企采購邏輯（自製 or 開放供應鏈）影響了第三方可觸及的市場空間。

對於前述的「中高端、中端、中低端」市場，車企通常有各自的采購偏好：

2021 年/2025 年第三方供應商總體銷量份額為 40%/60%。整車廠前期因新能車出貨量相對不大，部分車企選擇自製電驅動/電源系統，但後期隨新能源車年銷量過百萬輛、車型品類豐富等，對自製體系的成本控制能力、快速研發能力、產能等都提出較大挑戰。屆時，我們預計第三方憑借技術平台完備，以標准化促定製化開發，疊加定點車型銷量較大，規模效應強勁，在成本、開發速度、產能方面均具備更強競爭優勢。不同於燃油車，電池、電驅作為新能源 汽車 中最重要的板塊，如果全部外包給第三方供應商，那麼留給車企的參與環節將大幅減少，這將不斷降低產業壁壘，縮小盈利空間，因此從整車廠的經營戰略來考慮，部分車企未來仍會堅持「部分自供」。綜上，我們預計多數整車廠在性能要求苛刻的中高端平台（B 級及以上）部分採用自供體系、部分外供，中端、中低端市場的車型開放供應鏈給第三方。結合上一節不同品牌車的銷量佔比數據，我們測算 2021 年第三方供應商總體銷量份額約 39.96%，至 2025 年份額有望提升至 60.38%。

2） 第三方供應商競爭焦點（第三方 VS 第三方）：

國內主流廠家在技術上和海外 Tier1 的差異在逐步縮小。海外 Tier1 在傳統車零部件研發生產上走在世界前列，但是近年來我國電驅動供應商在技術上不斷實現突破，與國外先進水平差距逐步縮小，核心性能基本與海外 Tier1 相差不大，在新技術路線的布局方面也處於同一起跑線甚至領先一步。

高壓化（基於碳化硅的電驅動產品）：在電機方面，方正電機基於 800V 碳化硅平台的驅動電機目前已完成客戶項目定點，有望於 2022Q3 量產。在電控方面，日立為保時捷 Taycna 提供了基於 Si-IGBT 技術的 800V 的逆變器。在電驅動總成方面，匯川技術、臻驅 科技 、中車時代等都已推出了應用碳化硅的驅動集成產品，其中匯川的第四代動力總成已在小鵬 800V 高壓平台車型中實現量產。

扁線電機：方正電機、大洋電機、華域電動等生產的扁線電機均已得到應用，例如方正電機產品已量產配套蔚來 ET7，大洋電機已量產配套北汽 48V BSG。

③ 新能源車最重要的技術是什麼

新能源汽車有四大關鍵技術，包括電池及管理技術、電機及其控制技術、整車控制技術、整車輕量化技術。
1、電池及其管理技術
新能源汽車的成敗關鍵仍然是電池。動力電池是電動汽車的動力源，電池選擇將直接關繫到整車的性能。電動汽車動力電池的主要性能指標是能量密度、功率密度和循環壽命等。
2、電機及其控制技術
電機是電動汽車動力的發起點。要求：（1）電機要頻繁的啟動/停止、加速/減速；（2）低速或爬坡時要求高轉矩；（3）高速行駛時要求低轉矩，並且變速范圍大以及交款的轉速范圍和轉矩范圍內都要有較高效率:；（4）工作可靠性高；（5）穩態精度高；（6）動態性能好且工作環境要求不苛刻。
電力驅動系統的主要功能是把蓄電池儲存的電能轉換為汽車行駛的動能，要使得電動汽車擁有良好使用性能，必須開發出合理的控制系統，使電機具備較高轉速及較大的調速范圍，足夠大的啟動轉矩，以及體積小、質量輕、效率高，動態制動強和能量回饋的能力。
電動汽車的電動機有多種控制模式。傳統的線性控制，如PID，不能滿足高性能電機驅動的苛刻要求。傳統的變頻變壓(VVVF)控制技術，不能使電機滿足所要求的驅動性能。非同步電機多採用矢量控制(FOC)，是較好的控制方法。

④ 新能源汽車驅動電機控制系統的組成是什麼

電機控制系統主要由電機控制器、驅動電機、電子換擋操縱裝置、加速踏板組成，還包括高壓電線、信號線和冷卻系統。

新能源汽車電機驅動系統包括電力電子變換器以及相應的控制器。電力電子變換器由固態器件組成，主要作用是將大量能量從電源傳遞給電機輸入端。

控制器通常由微控制器或數字信號處理器和相關的小信號電子電路組成，其主要作用是處理信息以及產生電力變換器半導體開關器件所需的切換信號。電機驅動系統主要部件、儲能裝置以及電機之間的關系。

新能源汽車電機驅動系統框圖功率變換器包括直流變換器和交流變換器，直流變換器用於驅動直流電機，直流變換器用於驅動交流電機。功率變換器是由大功率、快速響應的半導體器件組成。電機驅動系統的電力電子電路中的固態器件的作用是作為通或斷的電子開關將恆定電壓變換為可變頻、可變壓的電源。

所有的功率器件都有一個控制輸入門極（或柵極或基極）功率器件根據控制器輸出的控制信號導通或者關斷。在過去的20多年，功率半導體技術迅猛發展，使得直流和交流電機驅動系統朝著小型、高效和可靠的方向快速發展。在純電動汽車及混合動力汽車電機驅動系統中，最常用的功率器件是IGBT。IGBT的電壓、電流范圍以及開關頻率完全滿足電驅動系統的要求。

DC/DC及DC/AC變換器的作用新能源汽車驅動系統控制器管理和處理系統信息以控制電驅動系統的功率流向。控制器根據駕駛員的輸入指令進行動作，同時要遵循電機的控制演算法。經過幾十年的發展，各種電機都有很多種控制演算法。在這些控制演算法中，有些是用於高性能驅動系統的，另外一些是用於要求較低的調速驅動系統。

電力牽引用的電驅動系統需要響應快、效率高，因此其被歸類為高性能驅動系統的范疇。這些電機驅動系統控制演算法是計算密集型的，需要快速的處理器及相當多的反饋信號介面。現在的處理器基本都是數字信號處理器，取代了原來的模擬信號處理器。

與模擬信號處理器相比，數字信號處理器不僅可以降低漂移和誤差，同時短時間內處理復雜演算法的能力方面性能也有了較大的提高。控制器實際上是一個嵌入式系統，其中微處理器、數字信號處理器通過外圍介面電子模塊進行信號處理。

（圖/文/攝： 問答叫獸） Model Y Model 3 Model X AION V 理想ONE 小鵬汽車P7 @2019

⑤ 電動車的控制器作用

首先對於一個控制器來說要有它的工作電壓及功率

其次還有有刷無刷之分，無刷的還有60度和120度之分，分別配套60度／120度的電機，兩者不通用

再次，就是輸入方式，主要是轉把信號要求和剎車信號要求，一般如果你要跟市場相連接轉把信號就要以1V－4VR的，否則就會和市場格格不入，剎車信號就有多種，低電平，高12V，高48V，不同車型要求不一樣

最後，控制器要有完善的保護措施，欠壓保護，過流保護，甚至過溫保護

就說這些吧.你上次對我說信任第一，我可以先和你說說我的構想吧：
基於現狀，越來越多的控制器維修越來越困難（保密性）.故我的發展方向就是控制器模塊化，電腦化，傻瓜化.這樣維修的話非常方便，某個部分損壞只要更換相應模塊就好了，不會因為像現在很多用單片機電路的，如果它壞了由於程序的關系而無法維修；另外如果需要什麼功能，就增加什麼模塊；60度／120度，36V／48V自由切換；做到全方位保護.
總體也就是這么構想的.

⑥ 電動車電機的發展趨勢

電動汽車無疑是時下最為「熱門」的產品之一，世界各大知名汽車生產廠商都在奮力角逐這一「新鮮事物」，當然國內企業也不甘落後，而電動車整車組配過程中，電機的好壞又直接決定了整車性能的高低，我國電動汽車產業發展與國外差距正在拉大，其中電機的差距尤為明顯。由於新能源汽車的發展，純電動汽車所用電機市場已經成為重點銷售方向，雖然很多國內企業都宣稱自己擁有全產業鏈的科研實力，但是真正好的電機一定是需要長期的技術積累，然後才能試制、測試，最終才能走向批量生產。國內真正有實力做新能源電機的整車企業很少，尤其是在乘用車領域，在各企業大力宣揚擁有核心自主的背景下，大家都不願對外展示作為新能源汽車核心部件之一的電機環節仍處於受制於人的境況。在中國號稱做新能源電機的企業很多，但是專業做新能源電機的企業很少，很多企業都是從做傳統的機械、船舶等傳統工業電機領域轉行進入新能源驅動電機領域，幾無研發、生產經驗。雖然傳統工業電機與新能源汽車電機在原理上是相通的，但是在實際製造上還是存在不小區別的。新能源汽車所用電機分為非同步電機和永磁電機兩種，前者主要用於公交、客運等商用車，而後者主要用於乘用車。由於非同步電機的轉子無繞組，也無電刷，沒有磁感應，功率轉換效率低，構造也簡單，價格也比較便宜，主要應用於大型客車;而永磁電機電機的轉子有繞組，有電刷向轉子供電，功率轉換效率大，結構較復雜，價格也貴，主要用於對轉速要求嚴厲的環境，比如純電動乘用車。在此過程中很多電機配套企業都是急忙上馬，將傳統工業電機進行簡單的技術改進，當作新能源汽車電機提供給整車廠。但在國外，生產新能源汽車電機存在著多項嚴格的技術指標。新能源汽車，尤其是純電動汽車在爬坡、下坡、平坦路面、顛簸路面等不同路況行駛時，電機的輸出功率不一樣。國內很多電機廠僅僅是在傳統工業電機的生產經驗上稍加改進，完全沒有考慮到新能源汽車電機的使用環境，會大大縮短使用壽命，且易造成局部過熱、線路短路等危險情況。既然都意識到電動汽車電機今後將有廣闊的市場，何不嚴格的從電機的研發、試驗、投產進行把控，盡早進行基礎性研究，「靜下心來」從零做起，真正形成電動汽車電機產業鏈，以健全的姿態面對觸手可得的機遇。
作為新能源汽車中必備的儲能設備，動力電池起著舉足輕重的作用。鉛酸動力電池。
據中國電池工業協會副理事長王敬忠介紹，新能源汽車的發展對動力電池提出了高要求，高性能的先進動力電池的研發和生產逐漸發展起來，其中鋰離子動力電池，新型高容量的鉛酸動力電池備受關注。
「高性能動力電池是發展新能源汽車產業的重要技術支撐。」中國科學院物理研究所黃學傑如是對記者表示。他認為，提升我國動力電池的產業技術水平，建立產業共性技術開發平台，可以與電池行業發展方向和重點企業需求相結合，解決我國電池生產的技術瓶頸和工藝問題。
在提升電池、電機等核心零部件的基礎上，產業體系的競爭力有望提高，並促進2012年新能源汽車在國內的推廣加快。

⑦ 2022新能源專業畢業去哪工作較好 就業方向有哪些

新能源專業畢業後，可在大型企業、相關公司以及相關的研究所、設計院、高等院校和管理部門從事熱能工程、動力工程、製冷工程方面的研究與設計、產品開發、製造、試驗、管理、教學等工作。主要就業方向為發電廠、內燃機廠、汽車製造廠、物流調控、鍋爐廠、大型機械廠、造船廠、空調廠、製冷設備廠、暖通工程等等。

2022新能源專業就業方向有哪些

1、汽車減排-電子系

傳統的電力電子技術將獲得很大的發展空間。電子系不太熱門的Power方向的招生規模相應擴大。現在的發展方向是：一方面，通過提高電力轉化效率減少排放量，另一方面電動力汽車將進一步發展，尤其是新能源汽車電機及控制器的設計、試驗及製造，美國政府、中國政府、日本、西歐都投入了大量的資金。

2、低碳-化學、化工系

化工是一個特殊的行業，節能環保是化工企業的核心問題。目前，哥本哈根會議的召開，給碳減排的承諾是肯定的。化工行業與碳排放密切相關，是低碳經濟的核心行業之一。例如：氟化技術的發展，降低燃油中的含碳量，是減少傳統能源污染的非常有潛力的辦法。

3、太陽能，風能等新能源---電子系、材料系、物理系

太陽能雖然已經在生活中投入使用，但因為太陽能電池轉化效率低、價格昂貴，不能大規模的推廣。因此，太陽能的進一步研究也獲得了較多的研究經費。其中光電材料、電子光聲伏打學為研究領域之一。以Tufts大學為例，電子系就在該領域引入了新的教授。

太陽能專業的同學，工作形勢不錯，尤其是美國中西部太陽能豐富的地區。比如新墨西哥和亞利桑那州，都有很大的太陽能研究中心。在美國北部，例如波士頓，也有很多從事太陽能開發的公司。

4、傳統石油工業

短期看，靠新能源的發展並不能滿足經濟發展的需要，所以傳統石油工業將繼續保持原有實力。今後的發展重心是高效開采和利用的新方法。通過改進工藝，提高原油、成品油的質量，為社會提供清潔的石油產品，並降低成品油使用過程中二氧化碳的排放量。

2022新能源專業就業前景

2022年新能源汽車人才缺口很大，人才需求量大，但相應專業的畢業生卻很少，企業很難招到所需的對口人員，所以說新能源技術人才前景一片光明，畢業生在未來無論是就業還是創業，新能源行業都會是不錯的選擇。

新能源汽車銷量的增長也讓新能源汽車維修師成為了「搶手人才」，甚至企業不惜花重金聘請，然而依然是一將難求。

掌握純電動、混合動力電動汽車基本機構原理與維修等專業內容，能利用新能源汽車檢測設備和工具、從事新能源汽車維護工作的緊缺型技能人才。

⑧ 永磁同步驅動電機系統是什麼有什麼特點

新能源汽車永磁同步驅動電機系統主要包括永磁同步電機和專用電機控制器。新能源汽車用永磁同步電機由特殊材料製成，具有良好的磁性能。磁化後，無需外加能量就能建立強磁場。同時，磁場具有永久性特徵，以確保相對較小的體積和相對較輕的重量。

涉及新能源汽車的永磁同步電機驅動系統，可以保持電機的轉子轉速與定子旋轉磁場對應相同。當電源頻率不變時，速度無關緊要。它可以提示新能源汽車負載有更大的穩定性。滿足新能源汽車的超載條件。新能源汽車內部空間設計相對緊湊，對驅動電機系統的性能要求相對較高。永磁同步驅動電機系統體積小、重量輕、效率高，在涉及驅動電機系統的新能源汽車應用中具有一定優勢。

⑨ 什麼是電機控制器它是幹嘛用的

純電動汽車的心臟核心部位就是像燃油車發動機一樣的「電動機」，可想而知其作用已然是非常重要的，那今天就請大家隨電動邦小編一起圍觀電動汽車電機控制器構造原理及發展趨勢詳解吧。
電機控制器介紹：工作原理
電機控制器作為整個制動系統的控制中心，它由逆變器和控制器兩部分組成。逆變器接收電池輸送過來的直流電電能，逆變成三相交流電給汽車電機提供電源。控制器接受電機轉速等信號反饋到儀表，當發生制動或者加速行為時，控制器控制變頻器頻率的升降，從而達到加速或者減速的目的。

電動汽車電機控制器，電機控制器有哪些類型--電機控制器的分類
純電動汽車用甚麼電機--交流三相感應電動機

交流三相感應電動機是應用得最廣泛的電動機。其定子和轉子採用硅鋼片疊壓而定子之間沒有相互接觸的滑環、換向器等部件。結構簡單，運行可靠，經久耐用。交流感應電動機的功率覆蓋面很寬廣，轉速達到12000～15000r/min。可採用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻自由度高。對環境的適應性好，並能夠實現再生反饋制動。與同樣功率的直流電動機相比較，效率較高，質量減輕一半左右，價格便宜，維修方便。
純電動汽車用甚麼電機--永磁無刷直流電動機

永磁無刷直流電動機是一種高性能的電動機。它的最大特點就是具有直流電動機的外特性而沒有刷組成的機械接觸結構。加之，它採用永磁體轉子，沒有勵磁損耗：發熱的電樞繞組又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無刷直流電動機沒有換向火花，沒有無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修簡便。此外，它的轉速不受機械換向的限制，如果採用空氣軸承或磁懸浮軸承，可以在每分鍾高達幾十萬轉運行。永磁無刷直流電動機機系統相比具有更高的能量密度和更高的效率，在電動汽車中有著很好的應用前景。
純電動汽車用甚麼電機--開關磁阻電動機

開關磁阻電動機是一種新型電動機，該系統具有很多明顯的特點：它的結構比其它任何一種電動機都要簡單，在電動機的轉子上沒有滑環、繞組和永磁體等，只是在定子上有簡單的集中繞組，繞組的端部較短，沒有相間跨接線，維護修理容易。因而可靠性好，轉速可達15000r/min。效率可達85%～93%，比交流感應電動機要高。損耗主要在定子，電機易於冷卻;轉子元永磁體，調速范圍寬，控制靈活，易於實現各種特殊要求的轉矩一速度特性，而且在很廣的范圍內保持高效率。更加適合電動汽車動力性能要求。
好了，小編今天給大家介紹的純電動汽車用甚麼電機就到這里了。電動汽車電機有哪些種類以及種類介紹到現在已經介紹結束了。當前，特斯拉公司作為電動汽車製造的領先企業，使用的電機是三相感應電動機，汽車發電機在汽車動力系統中有非常重要的作用

⑩ 淺析電動機在新能源汽車上的發展與方向。

5KW低速電動汽車增程器

選電動四輪車主要對比下其主要性能，電池容量，續航里程，最大時速，硬體設施以及安全性等等，不同品牌也是需要看具體是哪個型號的才有對比性，直接品牌對品牌就看哪家企業做的大了。還有就是根據自己的經濟實力和實際使用需求來綜合考慮，總體來說還是大品牌的性價比會更高。

由於低速電動四輪車的續航里程還是比較有限的，不能完全滿足大眾的日常出行需求，如果想要增加其續航里程，可以裝上一台增程器，以此來增加其續航里程，增加其活動范圍，滿足大眾日常出行需求，實現出行往返自如，不再因半途沒電而舉步維艱。

增程器在電量是滿格的時候不推薦啟動，一般建議在電量只有30%-40%的時候啟動是最佳的。滿電量的時候啟動是沒有什麼特別好的效果的，為了環境友好，建議在需要的時候啟動增程器，電池污染比廢氣污染更嚴重，保護電池就是保護環境。不建議在電池沒有一點電的情況下使用，增程器啟動的時候是電啟動，在電池一點電都沒有的時候啟動可能會打不著火。