新能源商用车辆电驱动系统行业发展背景及产业链作用
思瀚产业研究院 凯博易控    2023-09-14

1、新能源商用车辆电驱动系统行业发展背景

（1）新能源汽车市场发展概况

我国拥有全球最大的新能源汽车市场，根据中国汽车工业协会统计，新能源汽车销量自 2013 年不足 2 万台增长至 2022 年的 688 万台，十年来实现了跨越式发展。在新能源乘用车辆取得巨大成果的背景下，不同领域商用车辆的新能源发展尚处于不同阶段。

经过多年发展，我国新能源客车已形成了较为成熟稳定的市场，根据 GGII 统计，新能源公交车的渗透率已超过 70%。与此同时，我国的卡车以及非道路车辆市场整体空间大、新能源渗透率较低，正快速进入新能源转型发展阶段。

（2）产业政策加速推动卡车及非道路车辆的新能源转型

应对气候变化、推动能源结构转型已成为世界范围内的共识。“碳达峰、碳中和”是我国的庄严承诺和重要发展目标，国家部委至地方层面相继出台政策落实“双碳”目标。其中，绿色交通是“双碳”目标实现的重要环节，节能减排是“碳中和”政策重点，推广新能源汽车是实现上述重点目标的重要政策途径。

在此背景下，新能源卡车及非道路车辆领域快速迎来政策机遇期。国务院《关于印发 2030 年前碳达峰行动方案的通知》提出，大力推广新能源汽车，逐步降低传统燃油汽车在新车产销和汽车保有量中的占比，推动城市公共服务车辆电动化替代，推广电力、氢燃料、液化天然气动力重型货运车辆。

工信部、发改委等部委联合发布的《工业领域碳达峰实施方案》提出，要大力推广节能与新能源汽车，开展电动重卡、氢燃料汽车研发及示范应用：到 2030 年，当年新增新能源、清洁能源动力的交通工具比例达到 40%左右，商用车新车二氧化碳排放强度比 2020 年下降 20%以上。

发改委《“十四五”现代流通体系建设规划》提出，大力推动交通运输绿色低碳转型。持续推进交通运输领域清洁替代，加快布局充换电基础设施，促进电动汽车在短途物流、港口和机场等领域推广，降低交通运输领域能耗和排放水平。中国工程机械工业协会《工程机械行业“十四五”发展规划》提出，加速对混合动力、纯电动等新能源产品的开发和产业化、市场化推广应用，探索新型节能减排技术路线。

（3）新能源商用车辆注重综合经济效益

在产业政策大力支持的同时，经济效益的提升是商用车辆新能源转型的深层推动力。卡车及非道路车辆是国民经济运行中的重要生产资料，以经济效益为目的，追求不断提升运营效率、降低运营成本。

因此，作为生产经营主体的终端用户在选择车辆购置方案时，不仅需考虑购入成本，还需综合持续运营支出、维修更换成本、燃油（电耗）经济性、车辆可靠性和使用寿命、资金状况等因素以测算全生命周期经营成本。上述因素决定了新能源商用车辆的商业运营模式和技术发展方向与新能源乘用车辆存在一定差别。

因燃油与用电价格的可观差异，新能源卡车及非道路车辆在运营过程中具有良好的成本优势。随着充电基础设施的持续建设完善、换电模式的逐渐普及，以及混合动力技术的应用发展，新能源卡车及非道路车辆的经济效益逐步显现和放大，进一步推动了商用车辆的新能源发展进程。

（4）新能源商用车辆“三电”及智能传动技术不断发展

新能源商用车辆正全面走向技术路线多元化、能源形式多样化的发展方向。包括动力电池、驱动电机、控制系统等三电系统是产业链价值的核心。其中，动力电池作为能量来源，关系到车辆续航里程、使用寿命、驾驶安全等核心痛点；

高度集成了驱动电机、传动系统、控制系统的电驱动系统是整车动力系统的核心，其系统方案、布置方案、动力方案、传动方案等设计理念的创新，以及各项先进控制技术的应用，关乎了新能源商用车辆的动力水平、能耗水平、碳排水平、可靠耐久以及全生命周期成本。

由于燃油与用电价格的差异，新能源商用车辆具备良好的能源成本优势。在此基础上，一方面，随着三电技术的持续升级带来的电池成本逐步下降，加之换电模式的推广，新能源商用车辆的购置成本有望逐步下降；另一方面，随着运营实践的经验积累，车辆的动力性能、能耗水平，以及关键零部件的可靠性、耐久性等车辆核心性能的重要性日益显现，该等性能的提升将有效降低车辆的运营维护成本。随着新能源车辆技术能力的不断提升和下游应用场景的不断拓展，该等优势将进一步显现。

2、新能源商用车辆电驱动系统在产业链的地位和作用

电驱动系统是新能源商用车辆的关键零部件，处于产业链的中游，上游主要为原材料供应商，下游系包括新能源客车、新能源卡车及非道路车辆等商用车辆整车厂商等。具体情况如下：

3、新能源商用车辆电驱动系统行业的周期性特征

在“双碳”目标的推动下，我国新能源汽车产业蓬勃发展，整体销量及渗透率位居全球第一，商用车中的客车新能源渗透率已经超过 70%，卡车及非道路车辆也快速迈向新能源转型。电驱动系统是新能源商用车辆的关键零部件，下游行业为新能源商用车辆整车厂商，总体受到国家宏观经济波动、产业政策等因素的周期性影响。

4、新能源商用车辆电驱动系统行业技术水平及特点

在商用车辆新能源发展的早期阶段，在补贴政策的激励下，为快速完成新能源转换，商用车辆厂商基于成本等因素，通常选择直接沿用燃油车辆的整车布置，对车辆实施“油改电”。在普通道路工况下，单一电机搭配传统变速箱的组合成为常规的动力输出方案。

随着商用车辆新能源进程的不断推进，尤其是重卡及非道路车辆领域电动化、混动化，传统架构下的电驱动系统无法较好匹配下游各应用领域复杂的道路工况，在动力性能、续航、能（油）耗、换挡动力中断、控制策略及可靠性等方面尚有不足。

基于此，行业领先的电驱动系统供应商不断进行研发布局及产品迭代，并积累了不同应用领域丰富的车辆运行经验，推动着动力系统朝着更优性能、更高可靠性、更低的成本等方向发展。现阶段，电驱动系统围绕系统构型、动力系统、布置形式等方面不断进行技术革新，逐步形成以下主流技术方案：

（1）系统构型方案

1）纯电驱动系统

纯电驱动系统通常仅由电池作为能量来源，向驱动电机输送电能、经传动系统传输动力，最终实现对车辆的驱动。在新能源商用车辆发展初期，受锂电池能量密度、充电时间和续航里程的影响，纯电驱动系统的主要应用于中短途及特定区域内的运输。

2）混合动力驱动系统

混合动力驱动系统能够实现对两种或两种以上能源的耦合转换，相较于纯电系统，混动系统有效解决了续航里程短的问题；相较于传统燃油车辆，混动系统则在减碳与节能方面具备明显优势。

基于不同的新能源耦合方案、结合终端车辆的应用领域，混动系统方案采用不同的构型设计，并搭载定制的控制策略，现已形成了包括串联式混动方案、并联式混动方案、混联式混动方案等创新技术。具体如下：

①串联式混动方案

串联式方案下，发动机不直接参与车辆驱动工作，带动发电机发电，使发动机最大限度的工作在高效区，可以实现大功率能量回收。

②并联式混动方案

并联式方案是在普通内燃机车辆的基础上加装一套电驱动系统，发动机和驱动电机都能单独驱动车辆，也可以同时驱动车辆。当动力电池电量不足时，发动机能够带动驱动电机给电池充电。

③混联式混动方案

混联式混动方案具备串联式和并联式两种混合动力系统构型的特点，常见的混联式混动方案包括 ISG 混联和 PS 行星排混联。其中，行星排混联采用行星排作为功率分流器件，构型较为复杂、控制难度大、技术要求高，目前只有少数研发能力强、综合实力突出的零部件厂商具备配套供应能力。

（2）动力系统方案

动力系统方案包括无传动系统方案和有传动系统方案，有传动技术方案包括减速驱动和变速驱动方案，其中变速驱动方案包括换挡动力中断和换挡动力不中断两种类型。

1）电机直驱

电机直驱方案下的主要特点是驱动电机不通过传动系统，而直接驱动车辆运行。电机直驱通常结构简单，适用于低扭矩、工况相对简单的城市公路运行，中小型纯电客车、纯电物流车采用电机直驱方案较为常见。

2）间接驱动

新能源商用车辆由于运行工况复杂，需兼顾“公路-非公路”、“轻载-重载”、“低速-高速”等全工况要求，需要匹配具有变速增扭功能的间接驱动方案。常见的间接驱动方案包括减速驱动及变速驱动。

①减速驱动方案

减速驱动方案的主要特点是高速电机和减速箱相结合，实现转速降低、扭矩放大的效果。减速驱动方案拓宽了驱动电机的高效区间，提升了系统运行效率，降低了驱动系统的重量，主要适用于对车辆行驶品质、稳定性、安全性等要求较高的一二线公交市场。采用该技术方案的国外厂商有西门子等公司，而国内供应商通常以直驱方案为主，以凯博易控为代表的少数厂商实现了减速驱动系统的国产化。

②变速驱动方案

减速驱动方案无法较好满足重型卡车和非道路车辆大载重、陡坡、颠簸等复杂工况的要求，变速驱动方案则体现出较大技术优势。变速驱动方案采用电机与变速箱相结合

的方式，通过换挡执行机构自动选择不同速比，实现低速大扭矩、高速大功率的性能要求。变速驱动是电驱动系统应用于卡车和非道路车辆驱动系统的关键技术路径，特别是高可靠性、长寿命性的变速系统在卡车及非道路车辆领域有巨大的市场空间。

变速驱动分为换挡动力中断方案和换挡动力不中断方案。在新能商用车辆发展初期，各公司通常对传统燃油车的变速箱进行简单改造，采用单一驱动电机搭配传统变速箱的动力输出方案，该方案存在换挡过程动力中断，在动力、能耗、功率密度、系统可靠性等方面尚有不足，无法应对复杂道路工况对换挡性能、动力性能及驱动效率的要求。与换挡动力中断方案相比，换挡动力不中断方案采用多个电机作为动力源、并搭载先进传动系统，可以实现换挡动力不中断，有效提升了新能源商用车辆面对复杂道路工况的换挡性能、动力性能及驱动效率。其中，凯博易控于业内率先发布换挡动力不中断的 eDMT系列产品并逐步实现规模化应用，国外知名电驱动系统厂商亦纷纷布局换挡动力不中断变速驱动技术。

（3）布置形式方案

商用车辆的驱动系统一般采用中央式布置方案。中央式驱动布置方案的主要特点为电驱动系统整体布置于底盘中央，该系统通过传统传动链将动力传导至车轮。因与燃油车传统动力链布置方案类似，因而中央式布置是当前新能源商用车辆通常采用的方案。

变速电驱桥是中央式电驱动系统集成到驱动桥的产品，极大简化了传统动力链，释放了车辆底盘空间，减轻了整车重量，提升了车辆驱动效率，使得纯电重卡一体化底盘和氢能重卡一体化底盘的实现成为可能。