功率器件新能源汽车

㈠ 新能源汽车驱动电机控制系统的组成是什么

【太平洋汽车网】电机控制系统主要由电机控制器、驱动电机、电子换挡操纵装置、加速踏板组成，还包括高压电线、信号线和冷却系统。

新能源汽车电机驱动系统包括电力电子变换器以及相应的控制器。电力电子变换器由固态器件组成，主要作用是将大量能量从电源传递给电机输入端。

控制器通常由微控制器或数字信号处理器和相关的小信号电子电路组成，其主要作用是处理信息以及产生电力变换器半导体开关器件所需的切换信号。电机驱动系统主要部件、储能装置以及电机之间的关系。

新能源汽车电机驱动系统框图功率变换器包括直流变换器和交流变换器，直流变换器用于驱动直流电机，直流变换器用于驱动交流电机。功率变换器是由大功率、快速响应的半导体器件组成。电机驱动系统的电力电子电路中的固态器件的作用是作为通或断的电子开关将恒定电压变换为可变频、可变压的电源。

所有的功率器件都有一个控制输入门极（或栅极或基极）功率器件根据控制器输出的控制信号导通或者关断。在过去的20多年，功率半导体技术迅猛发展，使得直流和交流电机驱动系统朝着小型、高效和可靠的方向快速发展。在纯电动汽车及混合动力汽车电机驱动系统中，最常用的功率器件是IGBT。IGBT的电压、电流范围以及开关频率完全满足电驱动系统的要求。

DC/DC及DC/AC变换器的作用新能源汽车驱动系统控制器管理和处理系统信息以控制电驱动系统的功率流向。控制器根据驾驶员的输入指令进行动作，同时要遵循电机的控制算法。经过几十年的发展，各种电机都有很多种控制算法。在这些控制算法中，有些是用于高性能驱动系统的，另外一些是用于要求较低的调速驱动系统。

电力牵引用的电驱动系统需要响应快、效率高，因此其被归类为高性能驱动系统的范畴。这些电机驱动系统控制算法是计算密集型的，需要快速的处理器及相当多的反馈信号接口。现在的处理器基本都是数字信号处理器，取代了原来的模拟信号处理器。

与模拟信号处理器相比，数字信号处理器不仅可以降低漂移和误差，同时短时间内处理复杂算法的能力方面性能也有了较大的提高。控制器实际上是一个嵌入式系统，其中微处理器、数字信号处理器通过外围接口电子模块进行信号处理。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

㈡ 新能源汽车直流母线电容器作用是什么

【太平洋汽车网】1、平滑母线电压，使电机控制器的母线电压在IGBT开关的时仍比较平滑；2、降低电机控制器IGBT端到动力电池端线路的电感参数，削弱母线的尖峰电压；3、吸收电机控制器母线端的高脉冲电流；4、防止母线端电压的过充和瞬时电压对电机控制器的影响。

1、平滑母线电压，使电机控制器的母线电压在IGBT开关的时仍比较平滑；

2、降低电机控制器IGBT端到动力电池端线路的电感参数，削弱母线的尖峰电压；

3、吸收电机控制器母线端的高脉冲电流；

4、防止母线端电压的过充和瞬时电压对电机控制器的影响。

母线电容的变迁母线电容由最开始的电解电容变迁到现在普遍使用的薄膜电容，但电解电容并没有完全消失不用，在MOS管作为功率器件的低速车或者物流车的控制器上仍然采用多个电解电容并联使用。

丰田Prius第一代电控就是采用的电解电容，采用的三个松下电解电容器，规格为：450V/2700uF，丰田Prius在第二代电控系统中采用了定州薄膜电容，为松下的薄膜电容，但具体的参数在图片上看不清楚，就不做介绍。

图1第一代Prius电解电容图2第二代Prius薄膜电容图3国内一家商用车早期电解电容图4国内一家商用车早期薄膜电容图5现在控制器常用定制电容电解电容与薄膜电容的对比

1、电解电容的优点是容量比薄膜电容大；

2、薄膜电容相对于电解电容优势；

3、薄膜电容具有更良好的温度和频率特性；

4、薄膜电容没有极性，能够承受反向电压；

5、薄膜电容额定电压高，不需要串联平衡电阻；

6、薄膜电容采用干式设计，没有电解液泄露的危险，没有酸污染；

7、薄膜电容更低的ESR，更强的耐纹波电流的能力；

8、薄膜电容更强的抗脉冲电压能力；

9、薄膜电容更长的寿命；1

0、薄膜电容更加灵活的外形设计，可根据不同的需求进行定制。

图6电解电容与薄膜电容参数对比母线电容电压的选择电机控制母线电压除了正常的纹波电压的波动，还包括IGBT动作时电流激烈的变化产生尖峰电压和电机反转时的反电动势，薄膜电容在使用中允许有1.2倍额定电压值的脉冲，理论上可以选择额定电压较低的薄膜电容。

如现在的320V的电机控制器系统一般选用500VDC的薄膜电容，540V的电机控制器系统选用900V或者1000V的薄膜电容。

母线电容容量的计算在新能源电动汽车电机控制器的应用中，母线电容是以IGBT的载波频率来完成充放电，在一个PWM周期内，IGBT导通时由电池组和电容器同时为电机提供能量，IGBT关断时，电池组向母线电容充电。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

㈢ 第三代半导体碳化硅器件：可让新能源车能耗降低50%

易车讯 日前，我们从相关渠道获悉，在第三代半导体碳化硅器件的帮助下，可以让当前的新能源车实现充电10分钟，行驶400公里，能耗降低50%的目标，目前中国电子科技集团旗下的多种规格碳化硅器件，已经在新能源车载充电装置上实现了批量应用。

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㈣ 新能源汽车电控系统的组成是什么

【太平洋汽车网】新能源汽车电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统被称为新能源汽车的大脑，作为三大核心技术之一，其主要还涵盖了电机控制系统和电池管理系统。电控系统，一般是由主机厂来参与研发。

技术电池技术、电机驱动及其控制技术、能量管理技术以及电动汽车整车技术为电动汽车四大关键技术。电控系统用于控制电池、电机等组件，其功能包括：电池管理，发动机、电动机能量管理等。

电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统的材料成本占比不高，但需要经过多次试验才能掌握关键算法，尤其是混合动力汽车涉及油、电混合的控制策略，技术壁垒较高。

电机控制器作为新能源汽车中连接电池与电机的电能转换单元，是电机驱动及控制系统的核心，主要包含IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分。

电机驱动控制系统（包括驱动电机和电机控制器）是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，控制和驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。

一般来讲，电机控制器的主要由如下几部分组成：

1、电子控制模块（）包括硬件电路和相应的控制软件。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流，电压，转速，温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路，以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。

2、驱动器（Driver）将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号，并实现功率信号和控制信号的隔离。

3、功率变换模块（PowerConverter）对电机电流进行控制。电动汽车经常使用的功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

㈤ 新能源汽车中IGBT的具体应用有哪几方面-

随着时代的发展，生活水平的不断提高，大家越来越意识到维护生态平衡、保护环境是关系到人类生存与 社会 发展的根本性问题。而我们每日呼吸的空气却深受 汽车 尾气排放的影响造成了特别严重的污染。因此节能减排、降低能源依赖性逐渐成为国际 汽车 工业和环保工业的发展趋势，同时中国政府近几年制定了相应的节能与新能源 汽车 发展战略。

新能源 汽车 中IGBT的具体应用有哪几方面？

新能源 汽车 作为发展可替代性能源，是建设可持续发展低碳 社会 的重要一环，并且越来越受到世界各国的高度重视。那么IGBT在新能源 汽车 中又是如何具体发挥其作用，下面就由我带领大家一起来了解一下吧。

IGBT主要应用于电动 汽车 的 汽车 电机驱动控制系统、车载空调控制系统、充电桩三大方面。

1、 汽车 电机驱动控制系统

新能源 汽车 中电机驱动控制系统的主要作用在于能量的转换，即从电池直流电转换到电机交流电或者从电机交流电转换到电池直流电，其中从直流电转到交流电称为逆变且主要用到的功率器件就是IGBT。

IGBT作为功率转换器件，其实更常用于高压功率的转换。电动 汽车 在转换过程中，电池电压一般在200V以上，过流能力在300A以上，功率器件的击穿电压在600-1200V左右，开关频率在20KHZ以内，因此可通过 IGBT模块来实现高压、大电流的操作。

2、车载空调控制系统

电动 汽车 车载空调的工作原理与电动驱动相同，即通过逆变器将高压电池的直流电转换成交流电后，驱动空调压缩机电机进行工作，但同比电动驱动系统功率较小。而车载空调控制系统中击穿电压和额定电流的选定主要通过IGBT来实现。

3、充电桩

充电桩有直流和交流两种类型。以直流充电桩为例，其工作原理是充电桩一端与交流电网相连，交流电通过整流功率模块转换成直流电，流经电容稳压滤波器后通过IGBT功率模块逆变为高频交流电，最后变压器耦合及整流单元将它转换成不同的直流电压等级，为不同的电动 汽车 充电。

在电动 汽车 中，电机驱动系统占整车成本的15%-20%，而IGBT模块占电机驱动系统的50%，也就是说IGBT占整车成本的7-10%，是除电池之外成本第二高的元件，可以说决定了整车的能源效率。除此之外，IGBT占直流充电桩中约30%的原材料成本。

综上所述，无论是从功能还是成本方面，IGBT在电动 汽车 领域中都起到越来越重要的作用。

备注：本文仅作学习分享，如内容上存在争议，请及时与我们联系，谢谢！

㈥ 新能源汽车用的什么牌子的电池

什么牌子的新能源 汽车 电池比较好？

现在口碑最好的要数特斯拉 汽车 里的18650松下锂电最好了。

1 因为特斯拉Model 3电池里面的钴含量大幅下降了，（钴能提升导电性和倍率性能作用）提升了镍含量（镍能提升能量密度）所以这款电池还是倾向于高能量密度。特斯拉首先考虑到了热稳定保护。

2 特斯拉电动车拥有85KWh，达400V直流，整个电池板重900公斤，由7104节松下18650锂电组成。

共由16组，每组444节、每74节一个并联组成，其组装科学，工艺精良，保险防热步步到位，每节电池都焊接了精美优良的保险丝。

其牢固性相当大，从楼上扔下也不分离。

3 特斯拉好在对电池的管理搞得好，因冷却设计科学相邻电池的湿度为2度、就因为把住了温度关，它就对延长电池寿命，增加续航能力提供了供障，这也是它优于其它电池组的重点选择。

谢谢你的阅读 ！

宁德时代，比亚迪，孚能，力神等几个品牌，其中比亚迪电池自用，宁德时代占据绝对优势，他与比亚迪占据市场份额的70%左右，孚能今天增长最快，最显眼，从技术路线上看，主要分为磷酸铁锂电池和三元电池，差不多一半 汽车 用磷酸铁锂，一半用三元（镍钴锰），磷酸铁锂电池比亚迪做的最早最成熟，早在2010年前后就开始推广城市交通中的出租车，后来慢慢进去乘用车，近两年技术路线开始转向三元，因为国家补贴造成的，补贴要求容量密度挂钩，磷酸铁锂做不过三元，今年三元材料电池会超过磷酸铁锂。

你好，我个人推荐比亚迪

前不久，比亚迪在新车发布会上对外宣布采用自主研发IGBT功率器件。

作为 汽车 动力系统的“CPU”， 汽车 IGBT技术长期被国外企业垄断， IGBT作为新能源 汽车 的“CPU”，对于新能源 汽车 来说至关重要，而比亚迪自主研发IGBT器件突破国外技术垄断，使得比亚迪新能源 汽车 的核心半导体技术不再受制于人，成为继DM技术、全新e平台之外，比亚迪新能源 汽车 的核心竞争力之一。

比亚迪现已拥有国内首个 汽车 IGBT全产业链，包括IGBT芯片设计、晶圆制造、模块封装，仿真测试以及整车测试。

如今，我国新能源 汽车 保有量达180万辆，连续三年全球产销第一。其中，比亚迪的新能源乘用车销量连续三年位居全球第一，纯电动大客车销量连续四年位居全球第一。在我国从 汽车 大国走向 汽车 强国的过程中，电动 汽车 关键技术的突破是不可或缺的因素，也是核心竞争力的体现。

拥有核心技术才是硬道理！我支持比亚迪！

目前主流的有两种电池。一种是比亚迪的磷酸铁锂电池安全性最好，但能量密度小;一种是以宁德时代为代表三元锂电池安全性差，容易起火，但能量密度高。没有最好的，要看怎么应用，像比亚迪大车用铁电池，小车用三元电池。

华太电池。 1块钱四节 便宜……

特斯拉好不好，价在那了。国产的？敢说保十年，结果5年后充一次电跑佰八十公里，换电池吧5.6万换不起。

国内最好的宁德时代啊，独角兽。

国际范围，特斯拉的松下最好。三星，LG的也很赞，，，

不过在天朝，必须用国产电池才能获得补贴。很好奇特斯拉国产会怎么办？是政策调整还是松下电池国产？拭目以待

松下的电池。

雅迪啊，艾玛之类的都不错。

超威！我的雅迪都骑了五年，充完电还能跑个三十来公里

㈦ 电动汽车上的逆变器是什么

新能源汽车有别于传统燃油车最核心的技术就是“三电”——电驱，电池，电控。其中逆变器这个器件在电动汽车领域已经变得举足轻重，没有它电动车根本跑不起来，并且逆变器的性能直接影响着电动车的价格，那么这个小东西到底是干什么用的，下面就了解一下。
先普及一下三电和DC、AC的基础知识：
其中，电驱由三部分构成：传动机构、电机、逆变器。
简单介绍一下AC、DC：
交流电AC的特点：大小和方向都发生周期性变化。交流电在生活民用电压220V、通用工业电压380V，都属于危险电压。它的最基本的形式是正弦电流，我国交流电供电的标准频率规定为50Hz。
直流电DC的特点：方向不随时间发生改变。直流电一般被广泛使用于手电筒（干电池）、手机（锂电池）等各类生活小电器等。干电池（1.5V）、锂电池、蓄电池等被称之为直流电源，都低于24V。
我们想要真正了解逆变器的作用，就得先知道车载动力电池的原理。
新能源汽车能够跑起来是因为电机带动了车轮，而电机的电量来自于电池，但动力电池是以直流电存储，电机使用的是交流电。交流电机必须依靠正弦波交流电才能驱动旋转。但车载动力电池能够输出的是直流电，逆变器的作用就是把直流电转换成正弦波交流电，并且它还控制着交流电机的转速和扭矩。所以，要想把DC转变AC运转，就要靠逆变器。
所以，对于配备交流感应电机的电动车，必须通过逆变器，把电池包输出的高压直流电转换成可控制幅值和频率的正弦波交流电，才能驱动车辆行驶。
正弦波的获得是通过方波演变而来的。首先了解一下方波的形成。请看电路图，这个神奇的电路叫做Full Bridge Inverter，全桥逆变电路。它的结构很简单，由四个开关（S1-S4）组成。A和B为电路输出端的正负极。
通过开关控制，电流的流向发生了逆转，通过不断闭合开关，方型交流电就产生了。我们日常的家用220V电源频率为50Hz这就意味着每分钟需要开关100次。如此高的频率没有人能控制得了，所以需要接入场效应管，例如IGBT或MOSFET，这个电子元件可以实现每分钟上千次的开关。
通过场效应管的开关控制，可以获得我们所需要的方波，但我们要的是正弦波。这里就涉及到了一个技术名词——脉宽调制。
当前，我们已经按照固定的频率开闭开关形成了方波，如果将开关的频率在需要更大的地方产生更大的脉冲…如下图。
试想一下，如果我们对单位时间的脉冲求得平均值，它就会变成？
这是一条很接近与正弦曲线的图形，脉冲越精确，切换的频率越高，所得的曲线就越光滑。我们可以通过比较器进行对脉冲串的调制就能获得平滑的正弦波曲线。
还有一种方法叫做重电压逆变技术——在电路当中增加电容和电感的方式用于平滑曲线。电容用于平滑电压曲线，电感用于平滑电流曲线。就好比在电路上增加了一个小容量的水库（二级缓存），电容就相当于一个可以瞬间充放电的电池，它能吸收电压脉冲，让输出曲线变得平滑。以上所说的只有一组电压就能实现正弦波的输出，如果用多组电压进行调制，就能获得精度更高的正弦波曲线，并且控制精度也更加精准。这种方法多用于风力发电机或电动汽车。
简单来说，逆变器（Power Inverter）是一种能够将 DC12V直流电转换为和市电相同的 AC220V交流电，供一般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。若一台电动汽车的逆变器能支持较高电压，则相应的电压充电流较大，功率较大，这意味着同样电流进行充电，充电功率可以等比例放大，即充电时间会缩短。
若提高逆变器的支持电压，则相应的充电时逆变器产生的热量会变多，那么就需要解决逆变器中IGBT模块的散热问题，这是提高充电效率的关键问题，目前日本丰田对此研究较深入，例如其加硅碳技术的应用。
此外，逆变器性能的好坏直接决定电机的性能表现，也是各大新能源汽车企业的核心技术。所以逆变器技术的掌握和突破就如同燃油车时代的变速箱技术一样，将会成为新能源汽车产品的核心技术。随着新一代半导体功率器件的发展，可以看出，IGBT和SiC是未来电机控制系统和充电桩的主力干将。
IGBT在电力驱动系统中属于逆变器模块，将动力电池的直流电逆变成交流电提供给驱动电动机。它约占新能源汽车电机驱动系统及车载充电系统成本的40%，其性能直接决定了整车的能源利用率。
SiC功率器件的损耗是Si器件的50%左右，主要用于实现电动车逆变器等驱动系统的小量轻化。
一提到纯电动汽车，大多数人第一反应都是特斯拉，尤其是最近特斯拉的频繁动作，让其知名度变得更高，那么特斯拉到底好在哪，为什么就是比国产纯电动汽车受欢迎？下面的视频介绍了特斯拉的充电原理，一起学习一下。

10:23

㈧ 电动汽车整车控制器，认识电动汽车电机控制器

导读：电动汽车整车控制器，认识电动汽车电机控制器

电机控制器，作为电动汽车的核心部件之一，是汽车动力性能的决定性因素。整车控制器(VCU),电动汽车的大脑,相当于电脑的Windows,手机的Andrio。作为电动汽车上全部电气的运行平台,它的性能优劣,直接影响其他电气性能的发挥那么今天给大家详细的介绍一下电动汽车整车控制器，认识电动汽车电机控制器。

1电机控制器在电动汽车中的位置和作用

1.1 位置

从外部看，一般的电机控制器最少具备两对高压接口。一对输入接口，用于连接动力电池包高压接口；另外一对是高压输出接口，连接电机，提供控制电源。

至少具备一只低压接头，所有通讯、传感器、低压电源等等都要通过这个低压接头引出，连接到整车控制器和动力电池管理系统。

1.2 工作过程

1.2.1 指令和响应

电机控制器，调速指令的触发信号，来自整车控制器的命令。整车控制器一方面体现驾驶员意图，另一方面从安全和车辆电气系统运行状态出发，评估对驾驶员的响应是否合理，最后执行或打折执行。驾驶员的意图通过加速踏板和制动踏板表达并传递给整车控制器。

整车控制器给到电机控制器的具体指令，与动力系统相关的有以下几种，加速，减速，制动，停车。电机控制器做出的响应为，改变电源电流、电压、频率等参数，使得电机的运行状态符合整车控制器的需要。

1.2.2 闭环

电机控制器自身是一套闭环控制系统，调节目标参数，检测受控函数值是否到达预期，若不相符，反馈给控制器，再次调整目标参数。经过反复的闭环反馈，实现高精确度的控制。

整车控制器采集车速传感器，各个电气部件温度、电压等重要状态参数，判断整车的综合情况，是否符合驾驶员提出的需求，同时不妨碍整个系统的健康状况。这个过程，是整车层面的闭环控制。

1.2.3 改善的方向

一方面，好的控制策略，会对控制精度和响应速度产生重要影响，因而是研发人员投入精力的重要领域。

另一方面，随着各个部件控制运算能力的提升，电动汽车的驾乘感受将越来越“随心所欲”。

2 电机控制器基本组成

电机控制器系统构成，中央控制模块，功率模块，驱动控制模块，各种传感器。

2.1 中央控制模块

包括，PWM波生成电路，复位电路，传感器信号处理电路，交互电路。中央控制模块，对外，通过对外接口，得到整车上其他部件的指令和状态信息。对内，把翻译过的指令传递给逆变器驱动电路，并检测控制效果。

2.2功率模块

电机控制器的主题是一部逆变器，对电机电流电压进行控制。经常选用的功率器件主要有MOSFET, GTO， IGBT等。

上述文章的内容就是关于电动汽车整车控制器，认识电动汽车电机控制器电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件。希望我的介绍对大家有所帮助。

㈨ 新能源汽车电驱动技术发展和产业化趋势

新能源 汽车 的动力系统包括电驱动系统与电源系统两大类

电驱动系统包含电机、电控制器、减速箱，是驱动电动 汽车 行驶的核心部件；电源系统包含车载充电机（OBC）、DC-DC 转换器和高压配电盒，是动力电池组进行充电、电能转换及分配的核心部件。

电驱动产业链涉及环节较多，可以概括为零件—总成—系统—整车厂四大层级。

上游零部件包括永磁体、硅钢体、功率模块、电容、传感器等，这一级的玩家对在整车产业链中属于“三级供应商”。在零部件基础上进一步设计组装得到电机总成、电控总成与传动总成，这一级的玩家可以称为车企的“二级供应商”；各个单独总成进一步集成为电驱动系统供货于车企，这一级玩家为行业“一级供应商”。

1.1. 大三电：电机、电控、减速器

1.1.1. 电机：扁线电机、高压电机带来新机遇

电驱动系统在新能源 汽车 成本中占比仅次于电池。电驱动系统（电机、电控、减速器）是新能源 汽车 动力总成的关键部件，相当于传统燃油车发动机的作用，直接决定整车的动力性能。其成本占比仅次电池，占比绝对值因新能源 汽车 品牌、车型而异。

驱动电机主要技术路径聚焦在永磁同步电机&交流异步电机上。永磁同步电机与交流异步电机的主要区别点在于转子结构，永磁同步电机会在转子上放置永磁体，由磁体产生磁场；而交流异步电机则是由定子绕组通电产生旋转磁场。功率密度、效率（高效率区间）是衡量电机性能的关键指标：

1）功率密度越大代表着相同功率下的电机体积更小，有利于节省空间&制造成本；

2）效率越高，说明电机端损耗越小，相同电池容量下，新能源车续航里程更长。

永磁同步电机为目前应用最多的电机类型，异步电机在高端车型双电机配置下会有部分使用。相比交流异步电机，永磁同步电机功率密度更高、高效区间更宽、质量更轻。

根据第一电动 汽车 网统计信息，2022 年 3 月，我国新能源 汽车 共配套驱动电机 50.97 万台，其中永磁同步电机为 48.60 万台，占比 95%，适用于大部分主流车型；交流异步电机配套 2.09 万台，占比为 4%，主要配套包括特斯拉 Model Y、岚图 FREE、蔚来 ES8、奥迪 e-tron、大众 ID.4 CROZZ 等车型。交流异步电机在高速中应用性能更优，同时具有成本优势（稀土永磁材料成本较高，同功率的永磁同步电机价格更高），目前配套多以高端车型、双电机方案为主 (蔚来 ES8 是前永磁同步+后交流异步，特斯拉 Model Y 2021款采用前感应异步+后永磁同步)。

多电机在高端车型中应用有所增加，故单车配套电机数也随高端市场占比而变化。

相比单电机，双电机可以显著提高 汽车 的加速性能与续航能力。同时，双电机多意味着四驱系统，可以提供更好的附着力，从而提高安全性能。近年来，在高端车型中双电机的应用不断增加，特斯拉、蔚来、奥迪、大众、奔驰都陆续推出搭载双电机的车型。而在法拉第 FF91 和荣威 MarvelX 中更是使用了三个电机。

扁线：可有效提高电机功率密度，减少铜损耗以提升效率。

1）功率密度高：相较于传统的圆线绕组电机，扁线电机将圆形导线换成矩形导线，因此相同面积的定子线槽可以塞进更多面积的导线，进而提高功率密度。

2）效率高、损耗小：铜损耗在电机损耗里占比达 65%，因此为提高电机效率，需采用更合理的定子绕组，从而降低铜耗。此外，扁线截面更粗使得电阻相对更小，铜导线发热损失的能量也越小。而且扁线电机的端部尺寸短 5-10mm，从而降低端部绕组铜损耗。

3）重量、NVH 等方面也存在优势。

发卡电机为应用最广泛的扁线技术，产线投资高，产业化仍处于前期阶段。根据线圈绕组方式差异，扁线电机可分为集中绕组扁线电机、波绕组扁线电机与 Hairpin（发卡）扁线电机，其中发卡电机应用最为广泛。相对圆线电机，扁线电机无法进行手工制造、自动化要求较高——绕组制造过程非常复杂，需要先将导线，制作成发卡的形状，然后通过自动化插入到定子铁芯槽内，然后进行端部扭头和焊接。高自动化及定制化使得扁线电机产线投入较高，根据方正电机，2021 年来公司已先后投资 17.42 亿元用于产线建设，对企业资金实力有较大挑战。

雪佛兰和丰田开启扁线电机应用先河，近年来渗透率不断提升。2007 年，雪佛兰VLOT 采用的电动 汽车 中就有发卡式扁线电机，其供应商为雷米。2015 年，丰田发行了装载扁线电机的第四代普锐斯，其电机供应商为 Denso。在扁线电机更高的效率加成下及内外资电机厂商批量化工艺的成熟，近年来其应用不断增加，2020 年来，保时捷、比亚迪、特斯拉等车企纷纷推出装载发卡式电机的新车型，渗透率不断增长。根据方正电机公司年报，2020 年全球新能源 汽车 行业扁线电机渗透率为 15%，我国扁线电机渗透率约为 10%。2021 年随着各主流车企大规模换装扁线电机，特斯拉换装国产扁线电机，我国扁线电机渗透率已与全球扁线电机渗透率同步增长至 25%。

此外，在高端车型中，搭载扁线电机数量也开始从原来的单电机增加到双电机。例如，保时捷首款纯电动跑车 Taycan 便采用了三电机。

高压：缩短充电时间、提高电机效率以延长里程的重要措施。纯电乘用车电压通常在 200-400V 之间，在同等功率下，当电压从 400V 提升到 800V 后，线路中通过的电流减少一半，产生的功率损耗更小，从而可以提高充电效率、缩短充电时长，进而改善新能源 汽车 使用体验。同时，工作电流的减少将降低功率损耗，继而可以进一步降低同样行驶里程中的电量消耗，从而延长 汽车 里程数。2021 年为我国 800V 高压快充元年，行业发展有望加速。

2021 年来，比亚迪（e 平台）、理想、小鹏、广汽（埃安）、吉利（极氪 001）、北汽(极狐)等车企纷纷布局 800V 快充技术，我国 800V 高压快充行业进入发展加速期。

高压化下对 汽车 电子各环节都将带来新挑战，目前应用仅停留在高端车型。新能源 汽车 要实现 800V 及以上高压平台兼容，除了需要提高电机、电池性能外，PTC、空调、OBC、高压线束等部件都需要重新适配，此外还面临更高电压带来的安全、热管理、成本等多方面挑战。受以上因素影响，目前 800V 高压平台应用还仅停留在部分高端车型。

油冷：采取合理的电机热管理设计可以进一步提升功率密度。电机的功率极限能力往往受限于电机温升极限，因此提高电机冷却散热能力可以快速提高功率密度，同时防止永磁体在高温时发生不可逆的“退磁”。目前常用的冷却方式为水冷，但其无法直接冷却热源，热量传递路径长、散热效率低；相较于水冷，油冷的优势在于油品具有不导电、不导磁、绝缘等性能，因此可以直接接触热源，形成更安全的热交换，提高散热效率。

故相同的绕组绝缘等级下，油冷电机可以承受更高的绕组电流，长期工作功率更高。

1.1.2. 电机控制器：IGBT 掣肘，单管并联纾困

电控系统通过电机控制算法发出信号驱动电机转动，进而控制整个车辆的动力输出。电控系统可分为主控制器和辅助控制器：

1）主控制器控制 汽车 的驱动电机；

2）辅助控制器控制 汽车 的转向电机、制动器、空调等。

我们本文重点讨论的电控系统主要指主控制器，主要由控制板（接受整车控制器的信号指令，运行电机控制算法，发出控制指令给功率板）、功率板（接受控制板指令，频繁通断 IGBT/MOSFET，控制电机转动）、壳体等组成，在控制器中，控制电路板、功率电路板成本主要在于 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、MOSFET（功率场效应晶体管）、MCU（微控制器）、电源芯片等半导体器件。

电控开发需要从硬件、软件两方面协同进步。类似电机，电机控制器的核心指标同样为功率密度、效率，软硬件的优化也是围绕这两大核心主题展开。

1）硬件角度，功率半导体单管并联方案将具备高性价比优势，或成 A 级以下车型主流硬件配置；而模组方案凭借更高可靠性，在中高端车型占据核心地位。器件方面，碳化硅有望逐步渗透。

2）软件角度，需要在可拓展性、易维护性、功能安全性等方面的不断提高。

功率半导体 IGBT 占电控成本比重较高，主要参与者为国外功率半导体巨头。根据盖世 汽车 数据，2017 年功率板的核心器件 IGBT 模块，占到电控总成本高达 37%。根据Yole，2020 年全球 IGBT 行业销售额 TOP15 公司中共 14 家为国外企业，而英飞凌（Infineon）更是凭借 14.33 亿美元的收入连续多年稳居全球第一。

功率半导体在新能源 汽车 中的应用可分为模组&单管并联这两种路线，两者有各自适用的场景。模组为高度集成的功率半导体产品，保证了电控成品的可靠性&良率高，同时降低了系统设计的复杂度。以 IGBT 为例，由于车规级功率半导体主要被英飞凌等外资占据，其往往提供特定参数规格的标准 IGBT 模组，然而模组参数往往不能很好适配具体需求，因此标准模组在不同功率的驱动电机控制系统中容易出现容量受限、结构安装等问题。若采用多个 IGBT 单管并联（通过复合母排、冷却装置等部件一同封装），则可以根据不同车型灵活设计冗余量，并且单管成本显著低于模块，在成本要求较高的A 级以下车型使用得更为普遍。但多个 IGBT 单管并联时，由于各单管参数的分散性、输出电流的不一致性，可能使系统可靠性较差，整个 IGBT 模组寿命也会缩短，对企业技术、制造能力考验大，故中高端 B 级以上车型通常使用可靠性更强的模组路线。

碳化硅功率器件可显著提高电控效率、功率密度等性能。碳化硅材料具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和迁移速率高等性质，相比硅基 IGBT，碳化硅元器件体积更小、频率更高、开关损耗更小，可以使电驱动系统在高压、高温下保持高速稳定运行（硅基IGBT 只能在 200 以下的环境中工作）。根据意法半导体，在 400V 电压平台下，相较于硅基 IGBT，碳化硅功率件有 2-4%的效率提升；在 750V 电压平台下，碳化硅器件有3.5-8%的效率提升。

越来越多的高端车型已采用碳化硅电控。

1）车企角度，2021 年奥迪 e-tron GT 与福特 Mach E、特斯拉 Model S 等新车型也纷纷采用了碳化硅器件。2021 年 10 月，通用 汽车 与 Wolfspeed 签订了碳化硅供应协议，在原材料上抢先布局。国内车企也不断布局碳化硅，比亚迪发布了碳化硅车系平台 e-Platform 3.0，小鹏 G9、蔚来 ET7 等采用碳化硅电控的车型也有望在 2022 年交付。

2）供应商角度，根据精进电动招股说明书，公司采用全 SiC 模块，可以使控制器的功率提高 20kW 同时使其重量减少 6kg，逆变器尺寸缩小 43%。根据英搏尔，碳化硅电机控制器的损耗下降了 5%，电驱动系统整体 NEDC 平均效率提升 3.6%，整车 NEDC 续航提升 30km、增幅达 5.8%。

除了电机控制器外，碳化硅器件在 OBC、DC/DC、无线充电等“小三电”中也有应用。例如，欣锐 科技 早于 2013 年正式将 Wolfspeed 的碳化硅方案应用于 OBC 产品，2021 年为比亚迪 DMi 车型提供碳化硅电源类产品。目前制约碳化硅器件应用的主要因素为成本，伴随着未来碳化硅产业链的发展完善，相关器件应用渗透率将稳步提升。

软件：电控的进步体现在可拓展性、易维护性、功能安全性等方面的不断提高。

1）可拓展性：电控软件开发通常会使用 AUTOSAR 工具链（B 级及以上车把 AUTOSAR 作为“标配”）。AUTOSAR（AUTOmotive Open System Architecture， 汽车 开放系统架构）是由全球各大 汽车 整车厂、汽零供应商、 汽车 电子软件系统公司联合建立的一套标准协议，旨在有效地管理日趋复杂的 汽车 电子软件系统。AUTOSAR 规范的运用使得不同结构的电子控制单元的接口特征标准化、模块化，应用软件具备更好的可扩展性、可移植性，缩短开发周期。

2）易维护性：是指在软件后续使用过程中，及时实现远程更新升级与性能优化。OTA（Over-the-Air）技术可以降低维护成本，创造新的收入来源，目前已经在 汽车 行业包括其控制器总成上持续推广。3）安全性，电驱动系统的控制器总成对新能源 汽车 的动力输出进行直接的调节控制，是保证安全性的重要一环。在 汽车 行业逐步引入 ISO26262 标准之后，基于功能安全的车用软件开发对电控软件提出了新的要求。

1.1.3. 减速器：单档路线为主，两档减速可以期待

电机高速化趋势明显，带动减速器向两档减速方向发展。减速器是影响电驱动系统整体 NVH 性能的关键。按照传动等级分类，减速器可以分为单级减速器、两档减速器以及两档以上减速器。在电机高速化的趋势下，减速器正在经历从单级到多档的产品演变过程。目前，丰田普锐斯和特斯拉 Model 3 电机转速均已达到了 17900rpm，国内车企转速略低，但基本也都达到了 16000rpm，下一步规划便是 18000-20000rpm，电机高速化性能的提升需要相应的高性能减速器来配套。

单级减速器结构简单、成本较低、体积小，因此目前仍为主流应用。但在高转速区间，单档减速器由于传动比单一，在最高或最低车速以及低负荷条件下，电驱动效率会下降，浪费电能而减少行驶里程，此外减速器高转速时会带来 NVH 等问题。

两档减速器在混动车中率先应用，纯电动车应用可以期待。相较于单档减速器，两档减速器一方面使驱动电机在更高效的区域运行，从而提升驱动系统效率。另一方面，采用两档减速器后，传动比可以做到更高， 汽车 动力性随之增加、减少百公里加速时间。

此外，采用两个档位后，驱动电机可以更加小型化、低速化，从而降低电机及电控的成本。目前，采埃孚、GKN、麦格纳、Taycan 等企业均已推出两档减速器产品。

1.2. 小三电：OBC、DC/DC、PDU

“小三电”是 OBC、DC/DC、PDU 三大类电源产品，三者一同搭建了 汽车 内部的“能源网络”。OBC（充电机）负责将来自电网的交流电转换成直流电给电池充电； 汽车 电气电子系统中，不同部件需要的电压等级不尽相同，故需要 DC/DC（直流-直流变换器）转换电压；PDU（高压配电盒）负责内部“电气能源网架”的互联互通。

半导体器件成本占比较高，部分仍依赖进口。根据威迈斯招股说明书，在电源产品中，半导体器件、电容电阻为主要成本构成，占比分别为 23%和 16%。而由于半导体器件与部分电容产品国产化水平较低，多数公司仍采用外资供应商为主。例如，威迈斯主要供应商为 TI、英飞凌、意法半导体、贵弥功等，2016-2018 年公司进口原材料金额占比分别为 22.30%、19.96%、28.71%，其中 IGBT、MOSFET 海外主要供货商英飞凌占比最高，2016-2018 年采购金额占比分别为 3.18%、6.61%、7.28%。

技术持续演进，集成化趋势同样显著，软硬件能力都将迎来考验。早期车载电源产品主要采用模拟控制技术，产品功能较为单一，配套的软件只具备检测功能，不能实现精准控制。之后车载电源产品向数字化技术转变，能够实现复杂的控制算法，实现输出参数的灵活调整和精准控制，提高了软件系统的操控性，包括车载电源的诊断、升级和参数调整等应用需求。下一代车载电源产品将向集成化转变，在硬件、软件、体积、重量四个维度实现创新突破。硬件上有望将进一步采用更高性能的碳化硅器件；软件上将开发过程转换为模型化编程及满足 AUTOSAR 的接口方式，提升软件稳定性和灵活性；在体积和重量上实现小型化、轻量化。

1.3. 集成化：1+1+1 3，深度集成方兴未艾

1+1+1>3，电驱动由最初“结构集成”向“深度系统集成”演进，集成化“多合一”总成产品成为主流趋势。以往动力系统的电机、电控、电源多单独采购，根据其电气、机械结构进行集成组装；随着新能源 汽车 零部件要求不断提高，“多合一”总成产品通过巧妙设计将电机、电控、减速器、电源“深度集成”，减少彼此间的连接器、冷却组件、高压线束等部件。“多合一”集成式系统相比分体式产品的优势主要体现在以下方面：

1）性能更优：降低了各部件之间连接部位的效率损耗，提高整车的 NVH 性能，从而提高了集成系统的可靠性；

2）成本更低：集成式电驱动系统可以减少车内部的高压线束、连接器数量，节约线束与连接器成本，从而使集成式系统更具有经济性。

3）更省空间：集成式产品体积更小、重量更轻，有利于节省车内空间。

集成化电驱动系统渗透率不断提升。根据 NE 时代新能源，2020 年/2022 年 1-4 月我国新能源乘用车“三合一”电驱动系统搭载量为 50.27/79.26 万台，渗透率为44.91%/61.63%，目前基本涵盖大部分 A 级车、B 级以上车型。

现有集成产品以“三合一”为主，集成度更高的“多合一”新产品也在不断问世。

根据 NE 时代新能源，2022 年 1-4 月新能源乘用车搭载的电驱动系统中，分体式、电机/电控“二合一”合计占比为 44%，“三合一”占比为 52%，“多合一”占比为 4%。同时，OBC、DC-DC、PDU 等充配电系统集成产品应用也不断增加，结合电驱系统集成产品将形成集成度更高的多合一平台。

华为 DriveOne“七合一”电驱动系统打造多合一集成新标杆，比亚迪和上汽变速器也陆续推出多合一产品。

1）华为七合一系统集成了 MCU、电机。减速器、DC-DC、 OBC、PDU、BCU 七大部件，具有开发简单、适配简单、布置简单、演进简单等优势。

相较于“三合一”，该产品体积减少 20%、重量减轻 15%。此外，华为 DriveOne 系统可实现 7dB 的超静音，并具有 80%NEDC 效率，提升整车驾驶体验。根据 NE 时代新能源，华为“三合一”电驱动总成已在长安 CS-GXNEV 和赛力斯 SF5 两款车型中得到应用，但目前其七合一产品还没有在整车中的应用案例。

2）比亚迪“海豚”八合一系统即成立VCU、BCU、PDU、DC-DC、OBC、MCU、电机、减速器八大部件；

3）上汽变速器&威迈斯的七合一系统集成电机、电控、减速器、OBC、DC-DC、PDU、BCU 七大部件。

1.4. 总结：千亿空间市场广阔，技术变革推动天花板不断打开

据前文所述，新能源 汽车 电驱动、电源系统围绕“高效率区间、高功率密度”等核心性能，其技术迭代仍在演进，而且针对不同车企、不同车型大多需要“量身定制”。

截至 2022 年 4 月，国内电动车销量结构成“纺锤形”——B 级和 A00 级车型销量占比较高。分车型来看电驱动技术，1）A/B 级及以上中高端车型通常因价格较高、可降本空间大，性能要求高，故对“三合一”乃至“六合一/七合一”等更青睐，扁线、碳化硅有 望率先在中高端车型进行渗透。2）A00/A0 级的低端车型对成本要求更高，故倾向于采 购分体式产品，部分也会采用成本低的“三合一”。即使对同一级别车型，不同车企及电动化平台均有各自技术架构，需要电驱动企业去配合设计，故当前定制化水平仍较高。

1）技术变革带动需求结构变化：在电机技术方向上，扁线电机渗透率有望在未来5 年快速提升，我们假设 2025 年在电驱三合一市场的综合渗透率将达到 87%；在单车配套电机数量上，双电机目前仍主要应用于高端车型，我们假设 2025 年双电机在电驱三合一市场综合渗透率将达到 5%。在电控方向，由于碳化硅性能优势较强，近年应用增长较快，考虑其降本速度，我们假设碳化硅电控渗透率稳步提升、2025 年在电驱三合一市场综合渗透率达到 26%。

2）规模化带动价格下降：电机方面，扁线电机厂家近年产能扩展迅猛，我们预计规模化将带动价格快速下降，同时随着扁线电机渗透率提升，与圆线电机价格差异持续缩小，经济性更为突出；电控方面，碳化硅同样持续降本。

3）集成化占比提高：我们将电驱动&电源市场分为分布式、二合一、三合一（含少量“多合一”），我们假设“三合一”渗透率不断提升、2025 年达到 59%（基本覆盖 A 级及以上的车型）

行业参与者可分为“三大阵营”：整车厂自供体系、动力系统集成商、第三方电驱动供应商。

1）整车厂自供体系（in-house）：出于供应链安全、成本控制等考虑，整车厂多设立子公司或合资公司自供电驱动、电源产品，代表公司有特斯拉、比亚迪旗下的弗迪动力、蔚来旗下的蔚然动力、长城旗下的蜂巢能源等。

2）动力系统集成商（Tier1）：通常为海外 汽车 零部件巨头，如联合电子、日电产、博世、大陆、博格华纳等，凭借深厚的技术、工艺等积淀拓展至新能源 汽车 领域，本身产品力强、产能规模大，且具备全球主流车企客户资源。

3）第三方电驱动供应商：近年来快速崛起，独立第三方根据业务侧重点可以分为电控为主、电机为主的厂商，但是在集成化的趋势下，企业通常会同时布局电机、电控、电源与“多合一”系统。根据公司业务结构差异，又可分为以下几类：

1） 整车厂自制 VS 向第三方外采：

我们认为，未来 5-10 年仍将是自主品牌与新势力车企崛起的机遇期。一方面由于新能源 汽车 更新换代速度要高于传统燃油车，相比外资品牌，自主品牌的“包袱”更小，能够更加快速地进行变革。另一方面，新能源 汽车 扎根本土，对消费者需求有更深刻的认知，可以敏锐捕捉到消费者需求变化并快速响应。

上述核心车企采购逻辑（自制 or 开放供应链）影响了第三方可触及的市场空间。

对于前述的“中高端、中端、中低端”市场，车企通常有各自的采购偏好：

2021 年/2025 年第三方供应商总体销量份额为 40%/60%。整车厂前期因新能车出货量相对不大，部分车企选择自制电驱动/电源系统，但后期随新能源车年销量过百万辆、车型品类丰富等，对自制体系的成本控制能力、快速研发能力、产能等都提出较大挑战。届时，我们预计第三方凭借技术平台完备，以标准化促定制化开发，叠加定点车型销量较大，规模效应强劲，在成本、开发速度、产能方面均具备更强竞争优势。不同于燃油车，电池、电驱作为新能源 汽车 中最重要的板块，如果全部外包给第三方供应商，那么留给车企的参与环节将大幅减少，这将不断降低产业壁垒，缩小盈利空间，因此从整车厂的经营战略来考虑，部分车企未来仍会坚持“部分自供”。综上，我们预计多数整车厂在性能要求苛刻的中高端平台（B 级及以上）部分采用自供体系、部分外供，中端、中低端市场的车型开放供应链给第三方。结合上一节不同品牌车的销量占比数据，我们测算 2021 年第三方供应商总体销量份额约 39.96%，至 2025 年份额有望提升至 60.38%。

2） 第三方供应商竞争焦点（第三方 VS 第三方）：

国内主流厂家在技术上和海外 Tier1 的差异在逐步缩小。海外 Tier1 在传统车零部件研发生产上走在世界前列，但是近年来我国电驱动供应商在技术上不断实现突破，与国外先进水平差距逐步缩小，核心性能基本与海外 Tier1 相差不大，在新技术路线的布局方面也处于同一起跑线甚至领先一步。

高压化（基于碳化硅的电驱动产品）：在电机方面，方正电机基于 800V 碳化硅平台的驱动电机目前已完成客户项目定点，有望于 2022Q3 量产。在电控方面，日立为保时捷 Taycna 提供了基于 Si-IGBT 技术的 800V 的逆变器。在电驱动总成方面，汇川技术、臻驱 科技 、中车时代等都已推出了应用碳化硅的驱动集成产品，其中汇川的第四代动力总成已在小鹏 800V 高压平台车型中实现量产。

扁线电机：方正电机、大洋电机、华域电动等生产的扁线电机均已得到应用，例如方正电机产品已量产配套蔚来 ET7，大洋电机已量产配套北汽 48V BSG。