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新能源商用車電驅(qū)動系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2023-11-28

在混合動力汽車上，電驅(qū)動系統(tǒng)起到了平衡發(fā)動機功率、部分動力供應和回收制動能量等作用，能夠提升動力系統(tǒng)效率、降低燃油消耗；在純電動汽車和燃料電池汽車上，電驅(qū)動系統(tǒng)作為唯一的驅(qū)動力來源，保證了車輛行駛的動力性和平順性，其作用相當于傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動機，同時具備了能量回收功能。

（1）產(chǎn)業(yè)鏈概覽

電驅(qū)動系統(tǒng)廠商處于產(chǎn)業(yè)鏈中游，上游為原材料供應商，下游系整車廠。

（2）新能源商用車電驅(qū)動技術方案

純電動、插電式混合動力和燃料電池是新能源商用車的三種技術路線，電驅(qū)動系統(tǒng)如不區(qū)分能量來源，可分為純電動電驅(qū)動系統(tǒng)（含燃料電池）和（插電式）混合動力電驅(qū)動系統(tǒng)兩種。

（3）新能源商用車電驅(qū)動系統(tǒng)的主要構(gòu)成

新能源商用車電驅(qū)動系統(tǒng)由驅(qū)動電機、電機控制器和自動變速器構(gòu)成。

1）驅(qū)動電機

新能源汽車的驅(qū)動電機替代了傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機，既可以將電能轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動汽車行駛，也可以在制動回收能量中作為發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能，存儲在動力電池內(nèi)。

在新能源汽車輕量化和經(jīng)濟性要求下，驅(qū)動電機需要具備體積小、功率密度高、重量輕的特點，相比乘用車，新能源商用車的驅(qū)動電機對性能要求更高，要求具備效率高、可靠性強、響應速度快、熱管理性能好和高效區(qū)廣等特點。

2）電機控制器

電機控制器的作用主要是接收整車控制器的扭矩指令，進而控制驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動方向，另外，在能量回收過程中電機控制器還要負責將驅(qū)動電機負扭矩產(chǎn)生的交流電進行整流回充給動力電池，需要能夠在頻繁起停、加減速，低速/爬坡時的復雜工況下調(diào)節(jié)扭矩。

3）自動變速器

自動變速器能改變輸出軸和輸入軸傳動比，從而調(diào)整驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。自動變速器可根據(jù)加速踏板程度和車速變化，通過電控單元控制自動換擋，自動變速器按照不同技術類別分為液力機械式自動變速器（AT）、機械式無級變速器（CVT）、電控機械自動變速器（AMT）和雙離合自動變速器（DCT）。

自動變速器技術難度高、結(jié)構(gòu)復雜，自動變速器及其控制器與整車的耦合也是商用車電驅(qū)動系統(tǒng)的重要技術壁壘。商用車要求傳動裝置扭矩大、成本低、可靠性高、工況適應性強，AMT 變速器能夠滿足前述要求，成為目前國內(nèi)新能源商用車自動變速器的主流解決方案；AT 和 CVT 變速器效率較低，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈亦不成熟；DCT 變速器在商用車領域更多適用于傳統(tǒng)燃油車型。

（4）中國新能源商用車電驅(qū)動系統(tǒng)市場空間

2021 年，我國新能源商用車銷量為 19.72 萬輛，根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖 2.0》，2025 年新能源客車銷量達到 10-15 萬輛，新能源貨車銷量達到 40-60 萬輛。每一輛新能源商用車對應裝載一套電驅(qū)動系統(tǒng)，因此新能源商用車電驅(qū)動系統(tǒng)的出貨量與新能源商用車出貨量相匹配。伴隨新能源商用車銷量增長，新能源商用車的電驅(qū)動系統(tǒng)市場規(guī)模也具有廣闊的成長空間。

（5）新能源商用車電驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展趨勢

1）集成化

電驅(qū)動系統(tǒng)的各個部件通過整合集成，尺寸和體積得到進一步縮減；與此同時，各部件之間的連接材料因為集成化設計而大幅度減少，系統(tǒng)重量也得到了降低。電驅(qū)動系統(tǒng)的集成化趨勢，符合主機廠對于降本增效、輕量化、空間優(yōu)化等方面的訴求。未來隨著整車空間性、舒適性、運力等要求的進一步升級，電驅(qū)動系統(tǒng)的高度集成化將成為發(fā)展方向，如“多合一”或者將驅(qū)動電機、電控、變速器與車橋集成形成電驅(qū)橋，以及將電驅(qū)橋與電池包、車架、懸架等集成為電動化專用底盤等。

2）高效率、可靠性

《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖 2.0》指出，到 2025 年商用車電驅(qū)動系統(tǒng)的總體目標為面向不同應用場景，全面提升動力總成關鍵部件性能，動力總成裝置集成度和效率進一步提升。高效高比功率驅(qū)動電機、高效的混合動力專用發(fā)動機以及控制技術、高可靠性和長壽命技術等都成為重點攻關方向。高效化的電驅(qū)動系統(tǒng)將顯著提高整車的經(jīng)濟性、可靠性和平順性。

3）輕量化

治超限載政策下，商用車對于降低車身自重、提升單車運力的需求更加迫切。隨著電驅(qū)橋等新結(jié)構(gòu)和鋁鎂合金等新材料的應用，電驅(qū)動系統(tǒng)的輕量化將有助于降低整車總重量。

4）自動變速器專用化

傳統(tǒng)變速器的開發(fā)主要是針對燃油發(fā)動機的特性，其擋位數(shù)量、速比參數(shù)、離合器特性都是為了解決發(fā)動機的短板、實現(xiàn)發(fā)動機的高效運行，例如倒擋的設置是因為發(fā)動機無法反轉(zhuǎn)，離合器是為解決發(fā)動機無法在極低轉(zhuǎn)速下工作，多個擋位設置是因為發(fā)動機的高效區(qū)較窄。相比之下，電機的特性與發(fā)動機差異很大，電機可以正反轉(zhuǎn)，可以在零轉(zhuǎn)速下輸出較大扭矩，高效區(qū)遠大于發(fā)動機使得擋位數(shù)可以大幅減少。因此，純電動和混合動力車型對變速器的要求不同于傳統(tǒng)燃油車。

對傳統(tǒng)燃油車的變速器進行簡單改造，很難開發(fā)出高性能的新能源車專用變速器。在新能源商用車發(fā)展初期，行業(yè)普遍采用把傳統(tǒng)手動變速器改造成為 AMT 自動變速器的方式快速推出產(chǎn)品。當前新能源商用車行業(yè)已進入快速發(fā)展期，用戶對產(chǎn)品提出越來越高的要求，對于不同車型和應用場景，需要針對用戶和整車需求重新進行產(chǎn)品架構(gòu)設計，開發(fā)出高性能水平的專用變速器，例如使用路況較好的卡車可采用電機加 AMT 變速器路線，但由于 AMT 變速器存在換擋動力中斷問題，經(jīng)常爬坡的車型需要采用專用動力不中斷變速器。

行業(yè)內(nèi)專用變速器的開發(fā)已經(jīng)逐漸實現(xiàn)。例如，針對混動發(fā)動機和電機特性，豐田開發(fā)的 E-CVT 混動變速器，打破了傳統(tǒng) AT、AMT 和 DCT 等形式的自動變速器架構(gòu)，實現(xiàn)了高節(jié)油率；比亞迪開發(fā)的 DM-i 混動驅(qū)動系統(tǒng)，打破了多擋變速器的設計理念，實現(xiàn)了更好的動力性、更高的節(jié)油率，深受行業(yè)認可。