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作者:an888    发布于:2026-08-19 09:15   

  在主流的永磁同步电机路线下,新型永磁材料的探索应用是提升电机性能的关键。电驱动厂商可从技术革新、定制化开发、成本控制等方向实现突破。

  驱动电机的发展趋势是高效率、高功率密度、小型化、轻量化。在汽车市场加速电动化的背景下,未来汽车形态的发展将与电驱动系统技术的进步密切相关。作为电驱动系统的核心,驱动电机的发展趋势是高效率、高功率密度、小型化、轻量化,以持续提升动力性能,并增加轮毂电机、飞行汽车等未来汽车形态/方案的可行性。预计2030年全球驱动电机市场规模达到4837亿元,复合增长率37.3%。

  探索新型永磁材料是提升电机性能的关键。技术方面,永磁同步电机在效率与功率密度等方面均优势显著,且成本合理,成为市场主流方案。在烧结钕铁硼方案完全成熟的背景下,永磁同步电机功率密度的突破亟待新型永磁材料的探索及应用。此外,采用圆线改扁线、水冷改油冷、SiC替代硅基器件、“多合一”集成化等方式,也可进一步提升电驱动系统的性能。由于无稀土电机路线存在瓶颈,性能及成本均缺乏竞争力,预计永磁同步电机将持续占据市场主流。

  技术革新/定制开发/成本控制等方向将成为突破点。整车厂对“三电”核心技术追求自主可控,并促使“多合一”电驱动系统成为主流,目前在电驱动系统市场中占据主导权。对于电驱动系统供应商而言,引领技术革新、定制化/集成化开发、成本控制/资源整合等方向将成为突破点。

  电驱动系统的演进将与汽车形态的革新相辅相成。汽车电动化为智能汽车的发展打好了电子电气基础。预计2030年起,随着智能传感器、高算力控制器、自动驾驶AI算法走向成熟,配套基础设施逐渐完善,以自动驾驶为核心的汽车智能化也将逐步实现。未来的智能汽车时代,材料、硬件、智能驾驶技术的进一步提升,有望带来汽车形态的变革式改变。驱动电机功率密度的提升将解放汽车形态的设计,促使更多天马行空的“可能性”形成可行方案。梳理当前的热点研究方向,可展望出一条未来汽车形态的可能发展路径,包括纯电动平台、轮毂电机、飞行汽车等三个阶段。

  汽车形态随动力系统而改变,存在一定的滞后性。第一代燃油车形态极其简约,相当于在传统马车上安装一台内燃机。随着汽车设计师围绕内燃机系统的特点进行深入研究、改良,整车形态几经迭代,逐步发展为长引擎盖的流线型,也塑造了消费者对于汽车的审美。如今电动汽车方兴未艾,传统车企采用传统平台或“油改电”平台进行过渡,而特斯拉等新势力需考虑市场认可度,因此两大阵营均参照燃油车风格进行整体设计。

  短前舱是纯电动汽车的主要特征之一。随着市场需求爆发,消费者对汽车电动化的认可度迅速提升,车企积极转向纯电动平台开发,按照“三电”系统的特点来进行整车设计,汽车形态将迎来变革。以前舱为例,燃油车时代,长而高的前舱是发动机性能优越的标志。电动汽车时代,发动机和变速箱被省去,因此前舱空间出现冗余,例如特斯拉、小鹏在前舱中增加了储物舱。对于市场主流的中低端车型而言,前舱设计完全可以优化,以增强成本竞争力,如大众推出的MEB平台明显具备短前舱的特征。

  轮毂电机是一种分布式驱动的设计理念。通过在轮毂上安装集成化的电驱动装置,可省去变速器、传动轴、差速器等机械传动部分,实现和车轮360°转向,且留下更多的底盘空间给电池包。轮毂电机将使得汽车突破传统的纵向行驶约束,实现灵活的全方位驾驶,如原地转圈、横向行驶,并彻底解决掉头、侧方位停车等痛点,降低汽车驾驶门槛,有助于汽车渗透率提升。

  (2) 如果舍弃减速箱,电机直接驱动车轮,则只能采用低转速、高转矩,但有限的空间约束对电机的转矩密度提出了极高要求,当前的电机技术无法满足;而保留减速箱的方案会挤占空间,同样导致电机无法满足动力性能需求。

  (5) 从整体设计角度考虑,轮毂电机的应用将使四轮区域空间极其紧张,而底盘空间相对充裕,车企需要对悬架、车身设计做出彻底调整来配合轮毂电机的设计需求。

  轮毂电机的商业化前景取决于电机技术的迭代发展。高功率密度的下一代电机技术将使得轮毂电机顺利实现小型化、轻量化,真正具备应用价值。预计轮毂电机将率先应用在商用车、专用车等对车速和舒适性要求较低的场景,随着电机功率密度实现突破性的提升,轮毂电机有望在乘用车领域展开大规模应用。

  飞行汽车应“陆空兼备”:一方面具备良好的陆上行驶性能,另一方面遇到交通拥堵或地形问题时,可在正常道路/狭窄地形快速切换为飞行模式,实现变革式的出行体验。2019年,荷兰PAL-V推出一款燃油飞行汽车,从汽车转换为旋翼机需要10分钟,且起降时需要160m的起飞跑道和30m的降落跑道。此外,价格高于40万美元,且驾驶员必须同时拥有汽车驾驶证和飞行资格证。这款产品勉强满足“飞行汽车”的定义,但在使用体验、安全性、成本等方面均缺乏竞争力,商业价值较低。

  eVTOL飞行器是空中出行领域的研究热点。eVTOL(电动垂直起降)低空载人飞行器是无人机技术与直升机结构设计相结合的改良产品,完全按飞行器的特点设计,不具备陆上行驶能力。除了C端载具外,可广泛应用于飞行出租、货运物流、医疗急救、高楼清洁/消防等B端场景。目前波音、现代、亿航智能、Volocopter等众多企业。

  飞行汽车也将采用eVTOL路线,但难度高于飞行器。若采用eVTOL方案,飞行汽车起降时不需要跑道助飞/助停,满足陆/空两种模式快速切换的需求,是目前最理想的方案。技术难点主要来自三个方面。(1) 电池/电机技术:为满足飞行中的高耗电、高动力需求,动力电池的能量密度需翻倍提升,充放电速度需达到3C水平(目前为1C);驱动电机的功率密度也需要质的飞跃。(2) 整车设计:为平衡汽车系统和飞行系统的性能和空间需求,需在集成化、模块化两条路线中找到合适方案。此外高强度的轻型材料(碳纤维车身、轻型轮胎),电池/电机的位置,传动系统的架构,旋翼的数量/分布/收展方式等多种因素需综合考虑。(3) 自动驾驶:从二维道路升级为三维空间,飞行汽车的手动操控难度远高于陆上汽车,驾驶员需经过专业训练及资质认证,对于普通消费者而言并不现实。自动驾驶技术将成为飞行汽车实现商业化的必备要素。

  为满足商业化需求,飞行汽车整车成本需控制在百万以内,相关配套设施、法律法规和监管制度也需要完善。沃飞长空、小鹏汇天等新锐企业已开始研发eVTOL飞行汽车,但企业给出的“2024年落地”的时间表并不现实。预计飞行汽车的商业化将分为三个阶段。(1) 合理的系统设计方案问世,电池/电机技术初步满足需求。初代飞行汽车由专业驾驶员操控,能够在没有跑道的环境中实现陆/空两种模式的快速切换,基本具备普通汽车的陆上动力性能,并在郊区等简单场景实现短距离飞行。(2) 2030年以后,自动驾驶技术的成熟有助于eVTOL飞行器实现商业化,进而推动飞行汽车“三电”技术/系统设计优化,并积累大量数据,提升空中自动驾驶能力。(3) 随着电池、电机技术进一步突破及相关监管制度的完善,飞行汽车将融入城市交通网络,与陆上汽车、eVTOL飞行器等共存。

  未来汽车形态对驱动电机发展提出的需求存在一致性。例如轮毂电机需要在轮毂处的有限空间安装集成式的电驱动系统,而eVTOL飞行器/飞行汽车需要在旋翼下方的紧凑空间布置电机。因此无论是轮毂电机还是飞行器/飞行汽车,对驱动电机的需求均体现为高效率、高功率密度、结构紧凑、轻量化。如果驱动电机能够以更紧凑的结构和更轻的质量,实现更高的效率和动力性能,那么一方面动力电池组的空间将增大,助力整车续航里程提升;另一方面,满足消费者更多需求的新型汽车形态将具备更高的可行性,并带来使用体验的变革。