电驱动系统产业发展现状和趋势研究

2023年11月19日发(作者：一汽森雅m80论坛)

10.16638/.1671-7988.2021.09.067

电驱动系统产业发展现状和趋势研究

孟庆思，陈川，李宏伟

（中国汽车技术研究中心有限公司 中汽数据有限公司，天津 300300）

摘 要：电动汽车的电驱系统对提升整车动力性和经济性起关键作用。文章分析研究了近几年电驱系统整体发展水

平和先进技术搭载情况。其中，扁导线电机的研发得到突破，部分企业开始装配扁导线电机以提升功率密度。“3

合1”电驱系统集成化得到更大范围的应用，有效提升整车性能。在未来，高效小型化电机、多级减速器以及新型

SiC功率模块将是重要发展方向。不足之处是电机控制器功率密度整体偏低，自主研发和生产电机控制器的技术仍

较国外有一定差距。

关键词：电驱动；技术现状；发展趋势

中图分类号：U463.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)09-222-04

Study on the Development Status and Trend of Electric Drive System Industry

Meng Qingsi, Chen Chuan, Li Hongwei

( China Automotive Technology Research Center Co., Ltd., China Auto Data Co., Ltd., Tianjin 300300 )

Abstract: The electric drive system of electric vehicles plays a key role in improving the power and economy of the vehicle.

This article analyzes and studies the development level of the electric drive system and the carrying situation of advanced

technology in recent years. The research and development of Hair-pin motor has made breakthroughs, and some companies

have begun to assemble Hair-pin motor to increase power density. The integration of the \"3 in 1\" electric drive system has

been applied in a wider range, effectively improving the performance of the vehicle. In the future, high-efficiency and

miniaturized motors, multi-stage transmission and new SiC power modules is the main directions. The disadvantage is the

overall low power density of the motor controller; independent research and production of motor controller technology still

has a certain gap compared with foreign countries.

Keywords: Electric drive system; Technical state; Development tendency

CLC NO.: U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)09-222-04

步推出，产品进一步市场化，新能源汽车的动力性和能耗水

前言

电驱系统（电机、电控、变速器等）是新能源汽车的核

心部件。发展初期，电驱动相比较成本高昂的动力电池在政

策、企业和市场端受关注度普遍较低。但随着补贴政策的逐

作者简介：孟庆思，工程师，硕士研究生，就职于中国汽车技术研

究中心有限公司中汽数据有限公司，研究方向为节能与新能源汽车

产业研究。

平也成为衡量整车的重要指标，电驱动技术越来越受到行业

的普遍重视。

1 市场现状

1.1 总体市场分析

作为市场的新入局者，新能源乘用车整体受政策和外界

环境影响较大。从市场走势来看，2017年和2018年产量同

222

孟庆思 等：电驱动系统产业发展现状和趋势研究

比均实现大幅增长，2018年单年产量突破百万。2019年新能除了电机之外，电机控制器的供应模式和市场格局与电

源汽车补贴退坡导致下半年市场表现不及预期，全年仅实现机基本相似。

同比1.54%的微增。由于新冠状肺炎疫情的影响，2020年1-5

月新能源乘用车产量同比降低46.51%。电驱系统配套情况与

新能源汽车市场同步发展态势。

图1 2017-2020年1-5月新能源乘用车产量走势

1.2 电驱市场及供货关系

我国电驱系统供应链体系逐步建立，发展较为完善，多

家自主企业具备独立的研发和生产能力。2020年1-5月电机

配套量前三的乘用车企业分别是比亚迪、特斯拉和蔚来，市

场占比累计达到38%。

图2 2017-2020年新能源乘用车产量走势

从电机供应模式来看，主要分为自产自销、第三方供货

以及合资公司供货三种模式。自产自销的典型代表企业是比

亚迪、特斯拉和蔚来，此类企业的特征有三，分别是先天具

备电动化基因，资金实力较强且产品市场占有率较高。先天

的基因注定此类企业是颠覆性的，在关键动力部件的布局上

也较为完善；资金实力，有足够的资本进行研发和投机建厂；

高占有率有利于形成规模效应，降低零部件的成本。其次是

以第三方电机企业供应为主，主要以华晨宝马、广汽等传统

企业为主，此类企业的特点是以传统车为主，电动化过程是

循序渐进逐步过渡式的，短期内采用第三方企业产品就可以

满足需求。第三类以合资公司供货的代表就是一汽大众和上

汽大众。

图3 电机供应模式和关系

2 技术现状

2.1 永磁电机市场占比逐年提升

永磁同步电机和交流异步电机是电动车应用最广的两种

电机。永磁同步电机具有功率密度高；效率高；能耗低，高

启动转矩、启动时间较短等优势，但缺点在于成本高，高温

引发退磁现象等。

[1-2]

从近几年配套乘用车不同类型电机市场占比走势来看，

永磁同步电机市场占比提升明显，从2017年的70.97%提升

到了2019年的96.52%；2020年1-5月也达到95%以上。永

磁同步电机成为绝对主力。市场的变化与近几年电动汽车产

品结构有较大关系，前期小微型车在市场占主导，为了降低

成本小微型车多配备交流异步电机；而随着扶优扶强政策的

切换，紧凑型及以上车型开始占主导，为保证整车动力性，

配套永磁同步电机的车型也越来越多。

图4 2017-2020年1-5月新能源乘用车产量走势

2.2 电机功率密度仍有较大提升空间

图5 不同级别纯电动轿车电机功率－质量分布

图6 不同级别纯电动SUV电机功率－质量分布

电机功率是衡量电机技术水平的重要指标，图5、图6

分别是不同级别纯电动轿车和SUV配套电机的功率－质量

散点图。从图中可以看出，纯电动轿车中微型轿车电机功率

主要分布在25-50kW，质量集中在20-40kg之间；紧凑型车

223

汽车实用技术

功率主要分布在100-150kW，质量40-60kg之间；中型车车证各零部件处于正常工作温度区间。此外，高转速带来的

型数量比较少，电机功率分布较散。对于纯电动SUV，紧凑

型和中型SUV质量主要分布在50-60kg之间，中型车电机功零部件开发协同难度增加等。

率普遍略高在150kW上下。从散点分布看，配套轿车绝大多

数电机均位于斜线下方，功率/质量偏低。

2.3 扁导线电机得到进一步应用

扁导线电机具有槽满率高，低直流铜损，散热性和热传

导更好等优势，被认为是提升电机功率密度的有效手段。同

时，扁导线绕组电机存在工艺复杂、趋肤效应大、铜线要求

高和设备要求高等特点，技术门槛相对较高。早在2007年，

雪佛兰Vlot采用雷米生产的扁导线电机技术，2015年丰田

普锐斯采用电装生产的扁导线电机。我国扁导线技术起步较

晚，2017年上汽研发成功并应用在热门车型ERX5、Ei5等；

2020年蜂巢开发的小型扁导线电机在欧拉R1上进行了装

配。精进电动研制了扁导线绕组乘用车电机样机，功率密度

达到4.4kW/kg以上。

2.4 电机控制器功率密度整体偏低

电机控制器是三电核心部件之一，是能量由电池到电机

传递转换的枢纽和控制核心，对于提升能量利用效率、输出

动力的可靠性和稳定性有着至关重要的作用。根据《节能与

新能源汽车技术路线图》的规划，2020年控制器比功率实现

15kW/L，2030年达到控制器比功率35kW/L。

根据纯电动乘用车电控功率－体积散点图来看，我国现

阶段电控功率密度整体偏低，绝大多数产品位于斜线以下，

绝大多数产品功率密度不足10Wh/L，与技术路线图规划目

标存在一定的差距。

图7 不同级别纯电动轿车电控功率－体积分布

2.5 电驱集成化

目前比较主流的做法是将电机、控制器和减速器深度集

成，形成三合一电驱方案。

[3]

系统集成优势明显，通过共用壳体、连接件等可以有效

地减小电驱动系统的体积、降低系统总质量，达到轻量化、

节约成本等目的。电驱动系统的各个部件通过整合，整体结

构更为紧凑，安装尺寸和所占体积得到进一步缩减，系统功

率密度得到有效提升。通过电驱系统的集成化实现成本的降

低和技术提升。

但同时挑战也非常大，在散热方面需要对系统整体散热

通盘考虑，通过优化冷却系统、介质以及流量等关键因素保

224

NVH的挑战、冷却概念和轴承、EMC复杂性提高，以及跨

表1 主流企业三合一电驱系统应用情况

3 发展趋势

未来电驱系统趋势主要围绕“集成化”“高效化”“低成

本”等维度发展。

3.1 电机

电机小型高效化和低成本是未来发展的重要方向。提升

电机效率主要通过降低铜损和铁损来实现。通过将绕组圆导

线改为扁导线提升槽满率是降低铜损的重要手段，随着技术

和工艺的不断成熟，未来扁导线电机会得到更大规模的应用。

在降低铁损方面，一味追求高的转速并不是明智之举，在提

升电机的动力性同时也要兼顾铁损的降低。

此外，伴随着新能源汽车市场规模的不断增加，低重稀

土永磁材料的开发和应用将是降低电机成本的关键手段。

3.2 电控

电控是电驱系统的“大脑”，核心功率器件SiC MOSTET

凭借更高的导热系数、高禁带宽度等优异性能有望在未来五

到十年逐步替代传统IGBT。从产业链布局情况来看，材料

厂商如美国科锐、日本昭和电工、罗姆等公司纷纷加大SiC

产能的布局；功率器件厂商如英飞凌、意法等公司也加大车

规级SiC MOSTET产品的开发和布局，纷纷同上游材料厂商

签订战略合作协议；OEM厂如特斯拉已经率先在Model 3装

配；丰田将2021年混动和氢燃料电池车将全面使用SiC，同

时与电装成立合资公司，布局车载半导体业务；我国比亚迪

也在比亚迪汉EV进行了搭载，并计划到2023年，旗下的电

动车中实现SiC基车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代。

3.3 减速器

电机减速器的优点是结构简单，技术难度小，成本低等，

但缺点也很明显，当汽车高速运行，电机转速高，电机能量

损失大，电耗大幅提高。通过多挡化设计以保证电机在不同

工况下都能在较高效区工作， （下转第230页）

汽车实用技术

到图片/模型/实车测评场地，对本品及各竞品车型在遮挡品

牌/车型logo前提下对本竞品车型在造型、空间、配置等方

面进行评价，得出新车型在各方面表现的优劣势，并从用户

角度获取产品重点改进建议（造型、空间、性能、配置、价

格等方面）。此类型的项目线下调研是绝对的主力，大数据

研究能提供的帮助是分析竞品用户对于保有车型的评价（包

括痛点、痒点、兴奋点等）作为参考。

NCBS（新车购买用户调研）重点是新车“用户”的研

究，尤其是在人群趋势变化的分析，鉴于研究内容的限制以

及大数据对于汽车用户信息获取的有限性，依靠线上大数据

研究完成此类型项目难度不小，此种态势下传统线下调研就

不可缺少了。但随着大数据研究技术、模型、手段的逐步成

熟，相信在用户研究上会有克服的路径和方法。

配置/装备研究重点是了解某配置/装备用户的需求度、

偏好度、愿意支付的价格（PVA）等方面的内容，可通过线

下调研（定量问卷、定性座谈会等）为主，线上大数据调研

作为辅助的联合调研方法展开。

（上接第224页）

既保证了汽车的动力性，也提升了整车的节能效果。目前2大的进步空间；一些关键材料如低损耗硅钢、低无重稀土磁

级减速器已经得到应用，如宝马i8采用了吉凯恩开发的2级钢、高速轴承、高线速度密封件以及功率器件基础材料仍有

减速器，长城P8、长安CS75 PHEV采用了舍弗勒开发的2待进一步突破和国产化。

级减速器。在纯电动车型上，上汽荣威MARVEL X采用了

后置双电机配两级变速器技术。随着电动车体量的增大，对

整车能耗水平的逐步加严以及多级减速器技术的不断成熟，

必将得到进一步的应用。

初步的应用，在电机、电控的功率密度、成本等方面仍有较

3 结论与展望

综上所述，随着时代及技术的发展，大数据在汽车商品

企划中的作用逐渐明朗，不论是“先行者”“主导者”或是

“辅助者”的角色，线上大数据研究都能发挥自己独到的价

值和意义。未来，相信大数据的应用将会更加广泛和可靠。

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4 总结

电动车市场的发展带动电驱系统从市场规模到技术水平

双双提升，扁导线技术、SiC功率模块等前沿技术已经得到

230