《新能源汽車驅動電機技術年度跟蹤報告（2019年）》是電動汽車產業技術創新戰略聯盟（以下簡稱“聯盟”）2019年共性技術課題研究成果，由聯盟驅動電機專業委員會研究編制，是國內外車用驅動電機技術進展及發展趨勢的年度性跟蹤報告。報告主體框架包括：

• 國內外新能源汽車驅動電機技術發展現狀

• 國內外車用電機控制器技術進展

• 國內外乘用車電驅動總成技術進展

• 國內外商用車電驅動總成技術進展

• 國內外輪轂電機總成技術進展

• 新能源汽車驅動電機系統技術發展趨勢評述

報告部分成果

01

國內外新能源汽車驅動電機技術發展現狀

高速、高密度、高效、低振動噪音、低成本是新能源汽車驅動電機產品和技術發展的重要方向。我國驅動電機重量比功率已達到4.0kW/kg以上，功率密度、效率等技術指標與國外同類產品相當。

• 高效高密度是驅動電機技術方向，扁導線定子擴大應用。發夾式繞組/扁導線繞組電機因具有高槽滿率和低直流電阻，在中低速運行區域較圓導線電機具有效率優勢。扁導線繞組工藝增加銅的填充量，槽滿率提高15%以上，同時與定子有效接觸面積增大，繞組溫升比圓線電機低10%，散熱和熱傳導性能更好。國外電裝、博世及博格華納等企業開發并量產了扁導線驅動電機產品。國內精進電動、深圳匯川、天津松正和上海電驅動等企業研制了發夾式繞組結構的驅動電機樣機，部分產品已搭載整車上市。精進電動研制的發夾式繞組電機，功率密度達到4.4kW/kg以上。

• 在高性能永磁體材料方面，豐田汽車、通用汽車等企業開始研究采用混合磁體（含鐵氧體）部分替代釹鐵硼材料，低重稀土永磁材料已經實現批量應用；國內部分企業研制出采用晶界擴散的低重稀土永磁材料，并實現應用。在導磁和導電材料方面，我國研制了0.2-0.3mm系列化硅鋼片，導磁和鐵耗等性能較同類產品有所提升。在絕緣材料方面，我國研制出了車用驅動電機應用的耐電暈漆包線、絕緣浸漬樹脂、絕緣柔軟復合紙和高導熱灌封材料等絕緣產品。

02

國內外車用電機控制器技術進展

高效、高密度、高EMC性能是新能源汽車電機控制器技術發展的重要方向。目前，主要通過采用電力電子集成技術有效地減小控制器的重量和體積，提高功率密度和降低制造成本。

• IGBT芯片雙面焊接和系統級封裝是當前國外電機控制器主要的封裝形式。我國IGBT車用標準模塊封裝（如HP1、HP2、HPDrive）已攻克封裝設計和工藝技術，封裝性能和可靠性水平接近國際先進水平。精細溝槽柵技術是IGBT器件的主要技術方向。

• SiC器件具有高溫、高效和高頻特性，可顯著提升電驅動系統的效率、功率密度和開關頻率。豐田汽車、日立集團和電產公司推出了全SiC PCU，并進行整車搭載試驗。特斯拉汽車Model 3電驅系統正式搭載了SiC MOSFET功率模塊。國內企業也研制出了1200V/50A SiC DMOSFET器件，加速追趕國際先進水平。

03

國內外乘用車電驅動總成技術進展

驅動電機、電機控制器與減速器深度集成的電驅動一體化總成是乘用車領域現階段發展的主要方向。我國乘用車電驅動總成開發進程與國外基本同步。

• 美國：特斯拉Model 3三合一集成電驅動系統采用平行軸T型結構，總成重量為90kg，峰值功率為165kW，三合一總成功率密度達到1.83kW/kg。

• 歐洲：寶馬汽車第四代電驅動系統集成電機、減速器和功率電子裝置，總重量80.5kg，電機輸出功率125kW，電機功率密度3.81kW/kg。第五代電驅動系統從輕量化、功率密度、成本、工藝和寬禁帶半導體應用等方面進行了提升，預計2020年量產。

• 日本：電產公司“三合一”驅動系統E-Axle采用平行軸品型機構，總重量為83kg，電機輸出功率150kW，功率密度1.81kW/kg。

• 國內：一汽集團、長安汽車、比亞迪、蔚來汽車、精進電動、上海電驅動等企業均推出“三合一”驅動系統，技術水平與國外相當。如精進電動開發的“三合一”驅動系統，總重約95kg，電機轉速16000rpm，最高功率160kW。

04

國內外商用車電驅動總成技術進展

• 多合一電驅動系統：博世研發的平臺化多合一驅動產品，體積較傳統動力總成系統減少20%，可實現輸出功率50kW-300kW，扭矩1000Nm-6000Nm；采埃孚三合一電驅動系統，轉速21000rpm，扭矩1700Nm，峰值功率90kW。國內企業開發的應用于公交車的多合一驅動系統，將電機與行星減速器進行集成，系統扭矩密度達20Nm/kg，比傳統直驅電機體積減小15%。

• 分布式輪邊驅動系統：可滿足商用車低地板要求，增加通道寬度，效率高于傳統集中驅動。采埃孚公司的輪邊驅動系統，通道寬度可達540mm，適用于12米和18米的公交車。鄭州宇通開發分布式動力系統集成了電機、減速器和獨立懸架，通道寬度可達680mm，已應用于12米電動客車上。

05

國內外輪轂電機總成技術進展

輪轂電機構型方案主要分為減速輪轂電機與直驅輪轂電機兩類。

• 減速輪轂電機：減速輪轂電機體積較小，布置方式和位置比較靈活，可與整車其他結構進行集成。日本豐田汽車、NTN公司、NSK公司等企業主要研發減速輪轂電機，分別采用行星齒輪方案、擺線式齒輪方案和多級圓柱齒輪方案。豐田汽車研發的減速輪轂電機峰值功率為40kW，峰值轉速為14400rpm。

• 直驅輪轂電機：歐洲直驅輪轂電機技術相對成熟，Protean輪轂電機公司、Elaphe公司、e-Traction公司和舍弗勒等企業主要研發直驅輪轂電機，各企業的直驅輪轂電機方案主要區別于制動器的集成方案上。國內企業開發的直驅輪轂電機，峰值功率為182kW，單電機最大扭矩為6000Nm，已應用于歐洲部分大巴車和公交車上。

課題背景介紹
 

為推動電動汽車產業技術進步，電動汽車聯盟成立以來持續開展電動汽車關鍵零部件及共性技術研發工作，建立了“需求導向、共同投入、成果共享”的合作創新研發機制，即聯盟成員單位共同投入研發經費、共同研究、成果共享。截至目前，聯盟已開展了電動汽車相關37項關鍵零部件及共性技術課題研究（其中2019年12項課題研究），并在聯盟成員單位進行共享。近期，聯盟將通過公眾號分享2019年部分研究成果。

2020年，聯盟圍繞電動汽車整車及動力電池安全技術，將繼續啟動4項課題研究工作：

• 電動汽車電池系統安全風險監測及故障預警規范研究（運行過程/充電過程）

• 電動汽車動力電池產品質量通用規范研究

• 純電動乘用車整車下落試驗評價規范研究

• 純電動乘用車底部抗碰撞能力要求及試驗方法研究

感興趣的單位可與聯盟秘書處聯系：

劉國芳，010-50911051，lgf@sae-china.org