在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速變革的當(dāng)下，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為核心部件，其技術(shù)演進(jìn)與創(chuàng)新路徑備受關(guān)注。本次演講聚焦電驅(qū)動(dòng)技術(shù)現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，為行業(yè)提供前瞻洞察。
2025年10月31日，在第十三屆汽車(chē)與環(huán)境創(chuàng)新論壇上，哈爾濱理工大學(xué)博導(dǎo)教授/終身榮譽(yù)教授、精進(jìn)電動(dòng)創(chuàng)始人蔡蔚先生圍繞電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)路線、材料突破與產(chǎn)業(yè)化瓶頸發(fā)表主題演講。他指出，中國(guó)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)已在功率密度、集成化與電壓平臺(tái)方面取得顯著進(jìn)步，但量產(chǎn)一致性、材料穩(wěn)定性與售后維保仍是亟待破解的難題。
蔡蔚強(qiáng)調(diào)，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正從“三合一”向多合一集成方向發(fā)展，而高電壓平臺(tái)、碳化硅等寬禁帶功率電子器件與扁線電機(jī)等技術(shù)正在重塑產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局。他同時(shí)呼吁行業(yè)理性看待稀土資源與燃料電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，避免陷入“盲目追新”與“技術(shù)虛火”。
蔡蔚 | 哈爾濱理工大學(xué)博導(dǎo)教授和終身榮譽(yù)教授、精進(jìn)電動(dòng)創(chuàng)始人
以下為演講內(nèi)容整理：
電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)演進(jìn)：從集中驅(qū)動(dòng)到分布式集成
電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)路徑主要分為集中驅(qū)動(dòng)與分布驅(qū)動(dòng)兩大方向。近年來(lái)，雙電機(jī)集成分布電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逐漸成為研發(fā)熱點(diǎn)。該系統(tǒng)將雙電機(jī)布置于簧上，通過(guò)半軸或傳動(dòng)軸傳遞扭矩、分別驅(qū)動(dòng)左右車(chē)輪，實(shí)現(xiàn)電子差速與線控轉(zhuǎn)向功能，且不增加簧下質(zhì)量。奧迪、比亞迪、長(zhǎng)安、吉利等企業(yè)近兩年已推出相關(guān)量產(chǎn)或樣車(chē)方案，例如比亞迪E4方平臺(tái)采用四電機(jī)驅(qū)動(dòng)，吉利則推出平行軸與同軸兩種構(gòu)型。盡管該技術(shù)具備靈活布置、高效傳動(dòng)等優(yōu)勢(shì)，但目前仍處于小批量推廣階段，商業(yè)化成熟度有待提升。
在集成化方面，當(dāng)前中國(guó)市場(chǎng)仍以“三合一”電驅(qū)動(dòng)總成為主，占比超過(guò)70%。多合一集成雖能進(jìn)一步提升功率密度，但面臨售后維保困難、故障排查復(fù)雜等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。此外，行業(yè)需警惕“唯轉(zhuǎn)速論”誤區(qū)——一味追求電機(jī)高轉(zhuǎn)速并非最優(yōu)解，尤其在重卡等商用場(chǎng)景中，匹配變速器仍是必要選擇。
關(guān)鍵技術(shù)突破：功率密度提升與電壓平臺(tái)升級(jí)
提升功率密度是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心目標(biāo)之一。目前，中國(guó)量產(chǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的質(zhì)量功率密度較二十年前提升近十倍，控制器的體積功率密度亦從每升4千瓦提高至40–80千瓦。奇瑞等企業(yè)開(kāi)發(fā)的電機(jī)樣機(jī)有效功率密度已達(dá)每公斤18千瓦，總成功率密度突破5.24kW/kg，但仍未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。值得注意的是，功率密度的提升不僅依賴(lài)于轉(zhuǎn)速提高，亦得益于平臺(tái)電壓上升以及新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)峰值功率持續(xù)時(shí)間的調(diào)整。
電壓平臺(tái)升級(jí)為電機(jī)設(shè)計(jì)帶來(lái)便利，800伏系統(tǒng)已成為行業(yè)主流，最高電壓可達(dá)1000伏。然而，蔡蔚指出，部分車(chē)企誤將電池標(biāo)稱(chēng)電壓等同于系統(tǒng)工作電壓進(jìn)行電機(jī)絕緣和器件選型，存在絕緣設(shè)計(jì)與器件耐壓風(fēng)險(xiǎn)。他強(qiáng)調(diào)，車(chē)端電壓應(yīng)以功率器件與絕緣系統(tǒng)的耐壓能力為基準(zhǔn)，而非簡(jiǎn)單對(duì)標(biāo)電池標(biāo)稱(chēng)電壓。
在冷卻與導(dǎo)體技術(shù)方面，扁線繞組電機(jī)已占乘用車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)82%市場(chǎng)份額，油冷技術(shù)同步普及。然而，扁線電機(jī)中多層導(dǎo)體損耗不均問(wèn)題依然突出，尤其是近槽口導(dǎo)體在高速運(yùn)行時(shí)易發(fā)熱，降低絕緣系統(tǒng)的PDIV和壽命。通過(guò)梯形槽和不等截面扁股線導(dǎo)體并聯(lián)設(shè)計(jì)與端部換位工藝，可有效降低交流與直流電阻，提升系統(tǒng)可靠性。
材料與供應(yīng)鏈：稀土、硅鋼與寬禁帶半導(dǎo)體
稀土永磁材料是電機(jī)高性能化的關(guān)鍵，近年來(lái)因中美博弈與價(jià)格波動(dòng)引發(fā)行業(yè)擔(dān)憂。蔡蔚指出，中國(guó)稀土資源儲(chǔ)量豐富，供應(yīng)鏈穩(wěn)定性和持續(xù)性無(wú)需過(guò)度悲觀，當(dāng)前重點(diǎn)應(yīng)在于降低重稀土用量、提升材料利用效率。團(tuán)隊(duì)通過(guò)局部滲鏑或鋱，與均勻滲重稀土工藝相比，可實(shí)現(xiàn)重稀土用量降低20%以上。
在非稀土永磁方向，氮化鐵材料曾被視為稀土永磁材料的替代方案，但其穩(wěn)定性與磁性能仍不及稀土永磁體，迄今未實(shí)現(xiàn)車(chē)規(guī)級(jí)量產(chǎn)。此外，軸向磁通電機(jī)憑借高氣隙磁場(chǎng)儲(chǔ)能與高磁共能對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)（功率）實(shí)現(xiàn)高功率密度受到關(guān)注，但其工藝復(fù)雜度高，工程化挑戰(zhàn)依然嚴(yán)峻
硅鋼片、非晶與SMC材料是電機(jī)鐵芯的三大技術(shù)路線。硅鋼片綜合性能最優(yōu)，非晶材料損耗低但對(duì)制造工藝敏感，疊壓過(guò)程中易導(dǎo)致鐵損上升與磁感下降，迄今未在電機(jī)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。0.025毫米厚度硅鋼片已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但成本高于非晶。取向硅鋼在特定區(qū)域替代非取向硅鋼可降低鐵損和定子電流損耗，但在提升電機(jī)效率的同時(shí)需解決永磁體內(nèi)渦流損耗上升問(wèn)題。
在控制器領(lǐng)域，以碳化硅為代表的寬禁帶功率半導(dǎo)體應(yīng)用滲透率持續(xù)提升，2025年預(yù)計(jì)占控制器芯片市場(chǎng)的19%。碳化硅器件在低速輕載工況下較IGBT損耗降低5%–8%，優(yōu)勢(shì)顯著。然而，國(guó)內(nèi)企業(yè)在車(chē)規(guī)級(jí)芯片認(rèn)證與批量供應(yīng)方面仍落后于國(guó)際廠商，模塊封裝、高溫絕緣與銅燒結(jié)工藝是下一步攻關(guān)重點(diǎn)。
產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)與路線圖展望
燃料電池領(lǐng)域仍面臨產(chǎn)業(yè)化瓶頸。2021年以來(lái)全球燃料電池車(chē)持續(xù)下滑，2025年上半年豐田僅銷(xiāo)售492輛燃料電池車(chē)。制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫成本高是核心制約——40噸重卡有效運(yùn)氫量?jī)H350公斤（參考數(shù)據(jù)來(lái)自南方科大劉科短視頻），經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)。蔡蔚指出，重載燃料電池商用車(chē)比需要密閉空間車(chē)庫(kù)的乘用車(chē)安全性好些，但全球燃料電池車(chē)在2030年前難以形成大規(guī)模生產(chǎn)，企業(yè)（尤其是初創(chuàng)企業(yè)）需理性投入。
在節(jié)能與汽車(chē)技術(shù)路線圖方面，中國(guó)已從2.0版本演進(jìn)至3.0，形成“1+5+26”指標(biāo)體系。電驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線圖涵蓋驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制器、功率電子總成、電驅(qū)動(dòng)總成、測(cè)試評(píng)價(jià)與綠色制造等五個(gè)領(lǐng)域，共設(shè)立96項(xiàng)具體指標(biāo)。其中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)有效質(zhì)量功率密度指標(biāo)為2030年達(dá)到每公斤14千瓦，控制器體密度指標(biāo)為每升80千瓦。綠色制造作為新增板塊，仍需完善評(píng)價(jià)體系與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。
蔡蔚總結(jié)，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正向“高安全、高效率、高功率密度”持續(xù)演進(jìn)，而零部件強(qiáng)則整車(chē)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)。面對(duì)電動(dòng)化、智能化、低碳化與全球化趨勢(shì)，企業(yè)應(yīng)摒棄盲目跟風(fēng)，聚焦技術(shù)可靠性、供應(yīng)鏈韌性與全生命周期成本，以科學(xué)決策取代直覺(jué)判斷，方能在全球競(jìng)爭(zhēng)中贏得持續(xù)優(yōu)勢(shì)