《中國制造2025重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》中提到驅(qū)動電機(jī)的發(fā)展目標(biāo)：2020、2025和2030年乘用車20s有效比功率分別達(dá)到3.5、4和5Kw/kg以上，商用車30s有效比扭矩分別達(dá)到18、19和20N*m/kg以上。驅(qū)動電機(jī)的集成化、高效化、高功率密度將成為未來電機(jī)的技術(shù)制高點(diǎn)。

（一）集成化

電驅(qū)動系統(tǒng)包括電機(jī)、變速箱、電機(jī)控制器等。電驅(qū)動系統(tǒng)集成有利于提高系統(tǒng)可靠性，降低成本和節(jié)省空間，是未來新能源汽車動力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。電驅(qū)動集成可分為機(jī)械部件的集成、控制模塊的集成、機(jī)械部件和控制模塊的集成三種模式。

機(jī)械部件的集成有利于節(jié)省空間，降低重量。相比傳統(tǒng)分體式結(jié)構(gòu)，精進(jìn)電機(jī)某款減速器、驅(qū)動電機(jī)集成化產(chǎn)品在軸向和寬度方向縮小約90mm和20mm，質(zhì)量減少4kg。

機(jī)械部件與控制模塊的集成大幅降本增效。如博世的e-axle將驅(qū)動電機(jī)、逆變器及變速箱合而為一，大幅簡化冷卻管路和功率驅(qū)動線纜，降低成本的同時體積也降低20%。

（二）高功率密度趨勢

高功率密度驅(qū)動電機(jī)既能實(shí)現(xiàn)輕量化，又能節(jié)省汽車安裝空間。電機(jī)的高功率密度可通過高速化、高轉(zhuǎn)矩密度實(shí)現(xiàn)。

高速化發(fā)展迅速。相較于Prius第三代永磁同步電機(jī)，Prius第四代產(chǎn)品永磁同步電機(jī)最高轉(zhuǎn)速提高了3500rpm，功率密度提升10%。目前，乘用車主流轉(zhuǎn)速在10000-15000rpm。英國Equipmake研發(fā)的高轉(zhuǎn)速電機(jī)高達(dá)120000rpm。

高扭矩密度實(shí)現(xiàn)方法多。實(shí)現(xiàn)高扭矩密度，可從磁阻轉(zhuǎn)矩、磁密、氣隙面積和磁場利用率等方面改進(jìn)。如日產(chǎn)、通用在磁阻轉(zhuǎn)矩方面通過使用永磁同步電機(jī)和多層磁鋼進(jìn)行改進(jìn)，通用電氣等通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)來提高磁密。

在提高扭矩密度方面，扁線電機(jī)是一個重要的發(fā)展方向。驅(qū)動電機(jī)中銅線由圓線變?yōu)楸饩€，可有效提高槽滿率，從而提高功率密度。國外知名車企已在驅(qū)動電機(jī)上使用扁線，如雪佛蘭Volt、豐田Prius。我國新能源汽車目前多使用圓線電機(jī)，少數(shù)驅(qū)動電機(jī)廠家開始涉足扁線電機(jī)。這主要是因為：1）扁線電機(jī)發(fā)展較晚，國內(nèi)設(shè)備和材料供應(yīng)商不成熟，進(jìn)口價格貴；2）圓線電機(jī)發(fā)展時間長，工藝成熟，扁線工藝變化大，經(jīng)驗少；3）扁線電機(jī)柔性化設(shè)計不足，對電機(jī)設(shè)計師要求高。

圖表8： 扁線電機(jī)代表
資料來源：電機(jī)產(chǎn)品技術(shù)前沿
圖表9： 國內(nèi)扁線電機(jī)進(jìn)展
資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料整理

（三）高效化：多電機(jī)系統(tǒng)、減速器多檔化

電機(jī)運(yùn)行工況復(fù)雜，不能一直在電機(jī)高效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)。為最大程度利用電機(jī)高效區(qū)，除提升電機(jī)本身的高效區(qū)外，還可通過多電機(jī)系統(tǒng)、減速器多檔化等方法來實(shí)現(xiàn)。

1. 多電機(jī)系統(tǒng)

多電機(jī)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時驅(qū)動系統(tǒng)高效化。在實(shí)際車輛行駛工況中，有高速有低速，有重載有輕載，驅(qū)動電機(jī)只能在特定條件下高效運(yùn)行，很難做到全工作狀態(tài)高效。為實(shí)現(xiàn)運(yùn)行高效化，可通過多電機(jī)系統(tǒng)、磁通可變電機(jī)等實(shí)現(xiàn)。目前，磁通可變電機(jī)還處于研究階段，車企選擇多電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行高效的目的。

現(xiàn)階段多電機(jī)車型主要搭載雙電機(jī)，少部分搭載三電機(jī)。多電機(jī)系統(tǒng)將多臺電機(jī)通過運(yùn)動合成器有機(jī)合成，實(shí)現(xiàn)等效電機(jī)的高效區(qū)域大幅度拓寬。

圖表12： 多電機(jī)系統(tǒng)優(yōu)劣

資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料整理

目前，多電機(jī)系統(tǒng)搭載在高端新能源汽車上。從配套車型上來看，純電動和插電混動都有匹配。除特斯拉外，配套車型主要為B級SUV,價格在26萬以上。

2. 減速器多檔化

目前市場上的純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)配套的單檔位減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時也存在爬坡能力受限、高速區(qū)加速性能和經(jīng)濟(jì)性弱、最高車速低等缺點(diǎn)。

電機(jī)配套多檔減速器有利于提高整車性能和經(jīng)濟(jì)性。為達(dá)到相同的性能，相較于配套兩檔減速器的電機(jī)和電池，配套單檔位減速器的特斯拉Roadster電機(jī)功率增加60kW，電池增加20kWh。

圖表15： 特斯拉Roadster設(shè)計方案

資料來源：NE時代

國內(nèi)外多檔位減速器起步時間相差不大。2010年開始相繼推出了新能源汽車用多檔位變速箱，并于2014年寶馬i8量產(chǎn)混動車上搭載GKN的兩檔自動減速器。我國2012年由北京理工大學(xué)完成新能源汽車2AMT的開發(fā)。  

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