电动汽车驱动电机种类与性能分析（新能源汽车驱动电机行业研究）

电动汽车驱动电机种类与性能分析（新能源汽车驱动电机行业研究）2021 年前三季度，三花智控/银轮股份/盾安环境/圣龙股份的营业收入分别为117/58/74/10 亿元，归母净利润分别为 13/2/3/1 亿元。三花智控在营业收入和归母净利润上有较大优势。2021 年前三季度，德联集团/怡达股份/龙蟠科技的毛利率分别为14%/20%/31%，净利率分别为 5%/9%/9%。龙蟠科技的毛利率和净利率水平领先。根据高工锂电的数据，2021 全，中国新能源乘用车中采用油冷技术的整车厂主要有比亚迪、特斯拉、吉利、上汽、奔驰等，落地车型主要有比亚迪宋MAX、比亚迪宋 Pro、比亚迪宋 Plus，特斯拉 Model 3、特斯拉Model Y，上汽荣威eRX5，吉利几何 C、吉利帝豪 PHEV、极氪 001 等。对应的电机供应商则主要是比亚迪自产、特斯拉自产、日电产、精进百思特、华域汽车等。另外，因为扁线端部导体间存在较大的间隙，喷头出油后，直接渗透入扁线绕组端部

风冷、液冷和蒸发冷却散热系统是三种常用的电机散热系统。风冷散热系统凭借成本低、可靠性高和安装方便等优势，在小功率电机散热领域得到了广泛应用。液冷散热系统具有较高的散热功率，其散热效率可以达到前者的50 倍，适用于电机发热量大、热流密度高的散热场合，但是液冷散热系统需要额外的循环液路与密封系统，增加了电机系统的成本和复杂性。蒸发冷却系统则主要应用于兆瓦级大容量发电机组的散热系统，利用气液相变循环实现对电机的高效冷却。

车用永磁同步电机的液冷形式大致分为两种：直接冷却与间接冷却。间接冷却是机壳内设计的冷却流道，通过冷却液流经整个机壳带走热量。直接冷却则是在密封的电机内部注入冷却油，利用冷却油具有较高比热容的特性进行冷却。而且直接冷却可以增大与发热源的接触面积，可以有更好的冷却效果。永磁同步电机的绕组端部发热量大，水冷方式下冷却液无法直接接触绕组，但是油冷方式下冷却油可直接接触绕组，冷却效率更高，优势更突出。

油冷方案一般可分成三种：1）定子淋油：定子绕组淋油或者定子铁心淋油，冷却油直接喷淋到定子绕组或铁心上，对定子进行冷却。2）定子淋油 转子甩油：定子在淋油冷却的同时，转子内部也设计有油道，转子油道内的冷却油在转子离心力的作用下甩向定子，对定子和转子都起冷却作用。3）定子内油路 定子淋油 转子甩油：在方案 2 的基础上增加定子的内部冷却，进一步提升冷却效果。转子冷却方面，一般是通过空心轴将冷却油导入到转子铁芯与两侧端板之间的油道内，在转子离心力的作用下从端板流出，可有效降低磁钢的工作温度，对磁钢的寿命和电机的输出能力有明显的提高。定子冷却方面，一般是通过淋油的方式将冷却油喷淋到定子绕组和铁芯上，在重力作用下流动到其他位置，实现对定子的冷却。

水冷散热系统存在锈蚀、堵塞和渗漏等隐患，一旦发生泄露将直接危及电机的安全，因此需要对水冷散热系统的循环管路进行高可靠性的密封。相比于水介质，油介质具有绝缘性好、介电常数高、凝固点低和沸点高等优势，可以提高电机系统对外界环境的适应性，避免气蚀、水垢等腐蚀危害。直接油冷散热系统的冷却油与电机发热部件直接接触，其散热效率远高于水冷散热系统。比亚迪DMI系统中的驱动电机采用直喷式转子油冷技术，可提升电机功率密度32%。

根据高工锂电的数据，2021 全，中国新能源乘用车中采用油冷技术的整车厂主要有比亚迪、特斯拉、吉利、上汽、奔驰等，落地车型主要有比亚迪宋MAX、比亚迪宋 Pro、比亚迪宋 Plus，特斯拉 Model 3、特斯拉Model Y，上汽荣威eRX5，吉利几何 C、吉利帝豪 PHEV、极氪 001 等。对应的电机供应商则主要是比亚迪自产、特斯拉自产、日电产、精进百思特、华域汽车等。

另外，因为扁线端部导体间存在较大的间隙，喷头出油后，直接渗透入扁线绕组端部，带走每一个导体的热量，而圆线绕组端部在浸漆后，成为一个实心整体，冷却油很难渗入内部，带着中间层导体的热量，容易在绕组内部形成热孤岛。因此扁线和油冷是一对黄金搭档，配合使用能大幅度提高散热能力，从而提高功率密度。 油冷电机相较于传统水冷电机，主要的增量环节在于电子油泵/滤清器/散热器，市场单价通常为 150/50/50 元左右，视采购厂商的采购量上下波动。此外，油冷电机使用的冷却油通常为 ATF 油（自动变速箱油）。

2021 年 前 三 季 度 ， 德 联 集 团 / 怡 达 股 份 / 龙蟠科技的销售收入分别为36.23/10.65/23.15 亿元，归母净利润分别为 1.82/0.93/1.94 亿元，德联集团的营业收入领先，龙蟠科技的归母净利润领先。

2021 年前三季度，德联集团/怡达股份/龙蟠科技的毛利率分别为14%/20%/31%，净利率分别为 5%/9%/9%。龙蟠科技的毛利率和净利率水平领先。

2021 年前三季度，三花智控/银轮股份/盾安环境/圣龙股份的营业收入分别为117/58/74/10 亿元，归母净利润分别为 13/2/3/1 亿元。三花智控在营业收入和归母净利润上有较大优势。

2021 年前三季度，三花智控/银轮股份/盾安环境/圣龙股份的毛利率分别为27%/21%/16%/15%，净利率分别为 11%/4%/5%/8%。三花智控在毛利率和净利率方面均有优势。

多合一电驱动系统总成：集成化实现降本增效

新能源汽车对续航里程、功率密度、能量利用效率的要求越来越高，电驱动系统向集成化、小型化和轻量化的方向快速发展。目前已经发布的多合一电驱动系统有三合一、四合一、六合一、七合一甚至八合一，其中最常见的还是三合一电驱动系统。

电驱动系统“多合一”的集成化方案可以让系统内的零部件共享外壳耦合及冷却系统（例如减速器润滑油可以用来冷却驱动电机，特斯拉回收电机热量给电池保温），共享电路及功率半导体，减少线缆用量，有效缩小电驱动系统的体积和重量，提高功率密度，实现轻量化。 1）适用性广：多合一电驱动系统需要顶层设计，从车型平台上进行规划，这样可以大幅缩短开发周期，并能以较低成本满足多种车型的需求；2）成本降低：减少动力总成内部的高压线束、连接器等零件，减轻重量，降低成本； 3）空间精简：更紧凑地整合电机、逆变器、减速器等模块，解放空间，利于整车布置； 4）能效提高：减少或缩短逆变器与电机之间的连接配线，降低电力损耗，提升电驱动系统的能量利用效率；

常见的三合一电驱动系统，根据电机控制器的位置，可大致分为五种类型。电机控制器或与驱动电机、减速器并列分布，或集成于驱动电机内，或集成于减速器内，在尺寸、线束用量、技术难度上各有优劣势。

多合一电驱动系统的主要壁垒在于： 1）产品设计协调：电驱动系统中的电机、减速器、逆变器等核心零部件可能来自不同的供应商，需要有集成厂商统一设计、规划、生产，进行跨领域的协调。2）冷却系统集成：多合一电驱动系统往往共享外壳与冷却系统，电机、电机控制器、DC/DC 等都是热源，对冷却系统的设计要求大大提高。3）品控问题：多个核心零部件集成对生产工艺、品控水平提出了很高要求，单一零部件的故障对集成系统的影响不容忽视。4）EMC 问题：大量电子元器件及驱动电机的集成，相互之间的电磁干扰问题需要找到平衡点。

3 行业标杆：特斯拉、比亚迪持续创新，第三方电机厂快速进步

特斯拉：永磁同步电机技术革新，加速渗透

特斯拉的早期车型多采用感应异步电机（Roadster 等），2019 款的海外特斯拉Model 3 在单电机版本上依然搭载了感应异步电机，在双电机版本上则搭载前驱永磁同步电机搭配后驱感应异步电机。2019 款国产版的特斯拉Model 3 单电机版本则搭载的是永磁同步电机。 现阶段，特斯拉 Model 3、Model Y、Model S、Model X 等车型均在单电机版本上搭载永磁同步电机，在双电机版本上搭载永磁同步电机 感应异步电机。新款特斯拉 Model S Plaid 三电机版本搭载的全部是永磁同步电机。总体来看，特斯拉的驱动电机配置趋势是数量越来越多，性能越来越强，永磁同步电机的渗透率越来越高。