蔡蔚

教育部汽车电子驱动控制与系统集成工程研究中心首席科学家、哈尔滨理工大学教授、精进电动科技股份有限公司创始人，俄罗斯工程院外籍院士、中国电动车百人会理事、中国电工技术学会会士、中国汽车工程学会会士，《电动车安全指南》电机系统与电驱动总成专家组长、2021～2035《新能源汽车技术路线图2.0》电驱动联合专家组长、中国工程院2023～2035《中国制造业重点领域技术创新绿皮书》新能源汽车专家组副组长

电机系统与电驱动的技术走向

一、电动车减碳量可观

2021年，中国新能源汽车的渗透率不及欧洲的19%。2022年，我国新能源汽车的市场渗透率已经翻了一番，达到25.6%，这既与政府的补贴政策相关也是电动汽车市场发力的实际表现。中国新能源汽车72%的市场销量来自于传统车企，28%的销量来自于造车新势力。

从我国能源结构来看，2021年火力发电占比71%左右，光伏发电占比2.2%，风电发电在7%以下，主要电能还是来自于火力发电。由此可见，不同等级的电动汽车减碳量差别较大，如对比百公里油耗6.31升的A级燃油车与百公里耗电14度的A级电动车，电动车（从煤矿、电厂到车轮）比燃油车（从油井到车轮）减少了42%的二氧化碳排放，即使电动汽车全部使用火力发电，也比燃油车减碳10%左右。

二、电驱动模块化发展是主要趋势

从集成化、小型化角度看，将驱动电机、电机控制器、减速器三个部件集成在一起，通过软件和算法连接，形成“三合一”电驱动系统是主要技术方向。然而，系统集成不利于售后维修。因此，行业和企业必须要重视“三合一”，特别是“多合一”电驱动总成的各子总成和子模块的模块化开发，以便于售后维保。

三、电机创新要与零部件/材料融合

从“十二五”早期，我国出台了一系列电机系统指标规划，其重要部分是对驱动电机提出功率密度逐年提升的要求，所以近年来驱动电机的转速越做越高，这也对电机控制器频率、减速器转速等提出了更高的挑战。采用碳纳米管超级铜、石墨烯超级铜来提高电磁线的电导率是一个重要的前沿研究方向，推动非晶和纳米晶电机的商业应用也值得加强探索。

现在高端的驱动电机多采用硅钢片，内置式电机要求降低硅钢片高频损耗的同时，还要具备更高强度，以便在高速旋转时，能抗住离心力、控制住永磁体。因此，要进一步提高磁感应强度和机械强度。为了防止永磁体退磁，一种途径是多用重稀土来提高材料矫顽力，但重稀土资源方面存在一定挑战。另一种途径是开发低重稀土永磁电机，材料行业采用晶格细化或扩散（或浸）重稀土以减少重稀土用量，这需要电机与材料等产业间协同创新，融合发展。

四、高度重视电机系统发展

当前，电机系统的发展仍需引起产业的高度重视。虽然中国在电机的自主研发和设计上基本满足行业需求，部分方面与全球先进水平相当，但还是有很多不足需要向其他国家学习。其中，减速器、齿轮存在一系列的问题需要解决。大部分电动乘用车都采用减速器，但是当起动转矩要求很高，且最高车速和所需功率也要求很高的情况下，就不得不采用变速器。不但拥有高速爬坡能力的商用车需要多档或动力分流变速器，而且非道路电动商用车需采用多档，甚至6～8档以上变速器。

五、碳中和阶段的汽车电动化

油-电混合动力是碳达峰阶段的动力系统一个选项。面向碳中和阶段车辆，拓展燃油发动机开发到甲醇发动机、氨发动机、氢气发动机等研究领域，零碳燃料或碳循环燃料发动机不仅可以直接驱动车辆，助力碳达峰和碳中和目标实现，而且有助于未来氨-电、甲醇-电、氢-电混合动力技术，以实现碳中和阶段的节能降耗。

转自公众号：新能源汽车行业蓝皮书