新能源汽车动力系统行业在新技术方面的发展情况
思瀚产业研究院 英搏尔    2023-08-23

①永磁同步电机成为主流解决方案

驱动电机是电动汽车的核心部件之一，其作用是将电能转化为机械能驱动车辆行驶。在驱动电机技术领域，常见的有直流电机、永磁同步电机和交流感应电机。其中，直流电机因为效率低、质量大、体积大、可靠性差等缺点，已逐步被淘汰。而永磁同步电机和交流感应电机则是目前电动汽车应用广泛的两种电机。

感应电机和永磁同步电机最主要的差别在于转子。感应电机通常使用铝或铜材料制成转子，没有磁场；而永磁同步电机的转子则采用永磁材料制成，具有强磁场。

永磁同步电机因其具有功率密度高、体积小、重量轻、效率高、功率因数更高、恒功率调速范围宽、振动噪音小、转动惯量小、动态性能好、可靠性高等优点，逐渐成为主流技术方案。与感应电机相比，永磁同步电机在高速和高功率下的效率更高，且转速范围更广，适应性更好。

此外，由于永磁材料的磁场稳定性更好，所以永磁同步电机的控制更加容易，但因永磁体在高温环境下容易退磁的特点，部分高性能车型会采用永磁同步电机+感应电机的双电机模式，以弥补不同工况下单电机系统所带来的性能缺失。

综上，永磁同步电机因其具有高效率、小体积、轻重量、可靠性高等优点，成为目前主流电动汽车的技术解决方案。

②油冷模式在驱动系统内得到广泛运用

电驱动系统中电机正朝着高转速、高扭矩发展，考虑到集成化趋势，电机内部空间趋于紧凑，散热空间变小，随着电机性能的提高，在工作过程中产生的热量增加，若没有良好的散热性能，可能会引起定子绕组绝缘老化破损、铁芯损坏以及永磁体退磁等问题，导致电机寿命降低甚至损毁，还可能会导致电机内部的电阻增加，从而造成电机的效率和功率下降。

此外，驱动电机的高温往往会限制电机功率密度的提升，影响电机性能的稳定性和可靠性，因此提高电机冷却效率是提高电机性能和功率密度的有效方法。

目前，行业较为通用的做法是水冷降温，通过外部的冷却液带走电机内部的热量。但仍存在着短路、壳体体积增加、电机寿命缩短等问题，不符合驱动系统的发展趋势。

油冷技术作为新能源汽车领域应用的一种冷却技术，在解决上述问题方面具有较大优势。油冷电机基于直接冷却路径，具有不导磁不导电的特性，能够直接接触绕组并带走产生的热量，而水直接与电机接触可能造成短路，因而，只能通过流经特定管道这一方式带走热量，效率较低；水冷因冷却水道的存在，会使得电机体积有所增加，而油冷在提高冷却效率的同时，可以大幅降低电机壳体的复杂程度以及电机的体积和重量，提高相同体积下电机的功率密度；

并且油相对于水不易含有杂质或腐蚀物质，而长期使用水冷，不仅会腐蚀系统，还将在通道中产生水垢，缩短电机使用寿命；此外，油的沸点高、凝点低、高温不易沸腾、低温不易凝结，适用温度范围也更广；最后，与水冷技术相比，油冷技术的应用成本也更低，油冷系统的维护和保养成本会更低廉。

综上所述，随着电动汽车市场不断扩大和技术不断进步，油冷技术已经逐渐成为电机冷却领域主流技术方案之一。目前，包括特斯拉、比亚迪、宝马、奔驰等在内多个国内外电动汽车生产厂商都已经开始采用搭载油冷技术的驱动电机。

③扁线绕组的运用进一步提升电机性能

在电机设计中，绕组是至关重要的一部分，与电机性能高度相关。随着电机技术发展，扁线绕组作为新一代电机绕组解决方案，在新能源汽车领域中也越来越得到广泛采用。

一方面，扁线绕组相较于传统的圆线绕组，在效率、功率密度、散热能力、体积重量等方面具有明显优势。扁线绕组可以使得线路之间的排布更为紧密，裸铜槽满率将进一步提升，提高电机的效率；同时，扁线绕组也可以产生更强的磁场强度，提升电机功率密度；此外，扁线之间接触面积大，相比圆线，热导性能更好，温升更低，可以更好抵抗高温环境，提高电机可靠性和稳定性。

另一方面，扁线绕组还可以通过节省端部铜材的方式提高铜线利用率、降低端部发热损耗，进一步降低电机损耗，从而实现降本增效目标。在新能源汽车领域，扁线绕组应用可以有效提高电机功率密度，使得电机的体积和重量更加紧凑，也更符合新能源汽车轻量化要求。

随着新能源汽车领域不断发展，扁线绕组已逐步替代了圆线绕组，成为新能源汽车驱动系统主要解决方案之一。

④平台化成为新能源汽车主要开发模式

平台化作为一种汽车研发先进技术，具备降低成本、缩短研发周期、提高生产效率等优势，现已经被广泛应用于新能源汽车零部件行业。随着汽车行业产业链不断发展，平台化技术也在不断进化和完善。

在降低成本方面，平台化设计能够在保证生产核心工序不变的情况下，通过调整产品外部结构，来匹配市场大多数车型的装配需求，该举措可以减少生产线上的研发和生产成本。此外，通过核心技术多次重复利用或零部件系统模块化设计，可以提高产品通用化率，从而形成生产规模效应并降低成本。

在加速研发周期方面，通过核心技术的多次复用和零部件模块化设计，平台化设计可以缩短产品响应周期，降低与整车厂产品定点沟通成本及沟通时间，可以让汽车动力系统零部件供应商更好地适应市场的变化，推出更符合下游整车厂需求的产品。

在提升生产效率方面，因同一平台的多款产品具有相似的结构和技术，可以使生产线更加规范化和标准化，不仅能够提高生产效率，还可以降低生产过程中的错误率，从而提高驱动系统生产的质量。

因此，平台化设计已经在新能源汽车行业得到广泛运用。通过使用平台化技术，新能源汽车动力系统零部件供应商可以降低生产成本、加速研发周期、提高生产效率和质量，获取更大的市场空间。