2023年新能源汽车电驱动系统专题报告 电驱动系统是新能源汽车的动力总成核心部件

预计 2025 年市场空间 3000 亿，多电机化是预期差 来源

电驱动系统是新能源汽车的动力总成核心部件

纯电动：相当于传统车的发动机+变速箱。纯电动汽车的动力总成由电机、电控和减 速器构成，一般称为“电驱动”系统，是电动车的心脏，相当于传统燃油车中的发农机+变速箱，其作用都是把化学能转变成汽车动能，也是决定车辆动力、能耗等性能的核心部 件。电驱动系统相比于发动机+变速箱具有结构简单、体积小、可有载启动的优势。 混合动力：动力总成形式多样，电机电控用量可观。混合动力车有内燃机和电机两种 动力源，混动形式也与其电机在传动轴上不同位置和数量而异。以字母 P 代表电机位置， 混动方案有：P0、P1、P2、P2.5、P4。若按照内燃机和电机两种动力源的混合程度区分， 目前应用最广的是轻混和插电混动，其中轻混一般是指 48V 系统，仅应用一台 P0/1 电机， 此类方案是燃油车节能减排最为经济而有效的方案之一，目前主要在高端车型上应用，随 着全球主要汽车市场排放法规趋严，预计将成为燃油车高经济性的过渡方案；插电混动则 因车型混动构型而会选择多种电机组合的方式，在 DHT 技术加持下，有望在销量上实现 爆发式增长。

市场空间预测：2025 年 3000 亿大市场，爆发力高于整体销量

新能源汽车行业持续快速增长，国内外销量快速提升。2017 年以来，国内和全球新 能源汽车销量持续增长，2021 年实现大爆发，国内/全球新能源汽车销量从 2020 年的 137/324 万辆上升至 351/650 万辆（+157%/+101%）。预计随着国内新能源汽车相关激 励政策的不断推进以及新能源汽车新技术的发展，未来新能源车的渗透率将进一步提高， 2025 年国内/全球销量有望达到 1560/2410 万辆。

电驱动系统是仅仅次于电池的核心部件，整车价值量占比约 10%。电机、电控与电池 是新能源车核心“三电”部件，电机电控整车价值量占比约 10%，是仅次于电池核心部件。

高端车型双电机竞争力显著，国产车型后来居上。高端车型双电机配置投放在过去 3 年显著增加，例如特斯拉 Model 3 Y、BYD 汉 EV、问界 M5 M7 等，而 2019 年双电机方 案主要以特斯拉 Model3、捷豹 I-PACE、奔驰 EQC、奥迪 E-tron 等海外车企车型为主。 相比于高端四驱燃油车，电动车动力总成体积小、结构简单，因此前后轴可以分别装载一 套动力总成。双电机方案可以避免大功率单电机和逆变器的问题，并可通过合理使用策略 提升动力系统的效率。华域汽车的测试结果表明，相同总输出功率下双电机方案比单电机 方案在城市/市郊路况下百公里电耗减少 1%/3%。

48V 轻混系统，主打“短平快”的低成本过渡方案。48V 轻混系统的优势在于能够以较 低的成本总投入，迅速取得一定的节能效果。而劣势在于节能潜力相对有限（节能范围 10%-15%），刚好卡位满足 2025 年全球油耗和碳排放标准要求，面向 2030 年后更加严 苛的油耗法规或将无力应对，同时也会带来额外开发成本。因此从政策、成本和技术综合 考量，48V 技术是重混和插电技术尚未成熟的过渡时期最佳方案，但其成本有效性远低于 重混技术，在车企的重混、插电和纯电技术储备成熟之后，PHEV、HEV 和 EV 动力系统 成本持续降低，预计 48V 轻混系统将失去其竞争优势。

预计 2021-2025 年电驱动系统全球市场空间 CAGR 35%，对应 2025 年市场空间超 3000 亿元，多电机&轻混是预期差来源。电驱动是新能源车的纯增量市场，若考虑单车配 备一套电驱动系统，并假设 2025 年乘用车/商用车电源总成系统价格相较于当前分别下降 到 2000/3500 元/套，乘用车/商用车驱动总成系统价格分别下降到 8500/13000 元/套。2025 年全球电驱动市场空间预计将达到约 2800 亿元，上述测算未考虑双电机、48V 轻混场景， 若假设 2025 年双电驱车型占比为 54%，48V 轻混驱动系统（单价 1000 元/套）的渗透率 为 15%左右，则预计全球市场需求空间为 3200 亿左右。

行业格局：自供和外供并存，格局总体“百家争鸣”

新能源汽车电驱动行业内玩家众多，总体格局分散。电驱动行业参与者主要分为三类， 分别是整车厂、传统汽车零部件供应商以及第三方供应商。 整车厂通常拥有全产业链生产及研发的实力，生产的电驱动产品主要用于自身品牌整 车，实力较强，市占率高，如比亚迪、特斯拉等； 传统供应商多为海外汽车零部件巨头，如博格华纳、法雷奥西门子等； 第三方供应商是主营 EV 电驱动或其他技术同源切入 EV 电驱动赛道的供应商，如上 海电驱动、英搏尔、巨一科技、汇川技术、卧龙电驱等，行业内整体呈现“百家争鸣”的 局面。

高性能需求推动技术升级，降本&集成化趋势已定

发展趋势 1：掘金技术升级，关注新构件&新工艺

电机：扁线化、油冷化、高速化迭代升级，轮边&轮毂电机关注度提升

扁线化：高功率密度需求引领，电机扁线化是实现轻量化和小型化的高确定趋势。工 信部和发改委提出规划要在 2025 年实现乘用车功率度大于 4kW/kg，行业目前产品级的平 均功率大约在 3.2-3.3kW/kg 左右，带来电驱系统高效化、轻量化需求，扁线电机（又称 Hair-pin 电机）是提升功率密度的最佳方案。扁线电机是指将定子绕组中的传统圆柱形漆 包铜线替换为加工成发卡状的矩形漆包铜扁线，更好填充圆线电机中的大量空隙。

优异性能和高经济性推动扁线电机规模化应用。扁线电机以其小尺寸、高槽满率、高 功率密度、良好 NVH 性能、热传导和散热性能等性能优势，以及耗材成本降低的经济性优 势，在新能源汽车中的应用不断增加。

性能优势一：高槽满率带来体积减小和功率密度增加。矩形导线绕组相比细圆导线绕 组扁线间间隙更小，相同定子槽体积下能装更多绕组铜线，槽满率更高。圆线/扁线电机 槽满率在 40%/70%左右，填充铜量可增加 20-30%，有望提升 20-30%的功率。同时定子铁芯 和端部尺寸得以减小，使得电机尺寸也得以缩小。 性能优势二：扁线铜耗相对较低，电机效率得以提升。永磁同步电机的损耗中，铜耗 /铁耗占比分别为 65%/20%，其余损耗占比相对较低。扁线和圆线电机铁耗水平相当，主要 差在于铜耗。铜耗分为直流损耗和交流损耗，其中直流损耗大小又和绕组电阻成正比 （P=I^2*R），扁线电阻相对较小，直流损耗低于圆线电机。但由于扁线截面尺寸较大， 受趋肤效应和邻近效应影响，交流损耗相对较大，总体而言电机效率得以提升。

电机的高转换效率将降低相同工况下的电池成本。根据上汽绿芯频道评估，在 WLTC 工况/全转速的情况下，扁线电机比传统圆线电机的转换效率高 1.12%/2.02%；在市区工况 （低速大扭矩），两者效率值相差达到 10%。按照新能源汽车单车带电量为 45kwh 以及动 力电池 ASP 为 0.78 元/wh 来计算，WLTC/全转速/市区工况下，搭载扁线电机的电池损耗成本节约 390/709/3510 元。

性能优势三：缩小槽口尺寸及增强定子刚性，优化整体 NVH 性能。扁线电机相比圆线 电机定子具有更小的槽口尺寸，能够有效降低齿槽力矩从而降低电磁噪声，同时矩形导线 刚性更大，提升了整体尤其是定子的刚性，在同等径向力波的条件下，壳体的震动幅度更 小，对电枢噪音具有抑制作用，再配合转子磁极与结构优化，使其具有更优的 NVH 性能。

性能优势四：配合高效油冷散热技术，热传导和散热性能优异。矩形导体使得导体间 及导体与铁芯槽间接触面积更大，同时绕组端部导体间留有最小空气间隙，热传导和散热 性能更好。电机主要热量集中在绕组端部，油冷相比于水冷技术散热效率更高，且对电磁线路无影响，扁线电机配合端部喷油冷却技术将进一步提升散热性能，更低温升条件下， 整车具备更好加速性能，有望有效提升车辆高温动力性。

过去扁线尚未大规模应用，主要是因为：

1）扁线电机制造工艺难度大：扁线一般较圆线粗，由于铜材质的弹性，弯折后会有 更明显的反弹，这部分反弹需要电机工程师在设计之初便纳入考虑。而且弯折和反弹极易 导致绝缘层破损，这也对扁线品质提出了更高的要求。此外，扁线生产工艺复杂，精度要 求极高，需要专业的高端生产加工设备。目前这类设备的供应商以海外为主且设备价格高 昂。

2）通用性差，平台化应用较难：与圆线电机不同，扁线电机在设计之初就要确定每 槽绕组层数，而且一旦确定，几乎无法更改。这导致扁线电机很难通过不同的线圈匝数来 实现不同功率的设计，只能依靠改变铁芯长度、绕组并联支路路数等方式。但这些改变功 率的方式都需要在电机整体设计上进行大量改动，会导致成本升高。

3）供应链不够完善：扁线电机的生产需要高品质扁线的大量供应，而可进行大批量 生产车规级产品的扁线企业较少。较少的扁线需求也导致生产的规模效应无法释放，扁线 生产成本进一步推高。目前国内精达股份通过为日本电装供货，积累了大量经验，成为国 内领先的扁线生产企业，但其他竞争对手的在工艺等方面仍不成熟。 扁线电机渗透率提升趋势明确，预计我国/全球 2025 年扁线电机市场空间达 499/787 亿元。我们预计中国 2025/2030 年新能源汽车销量为 1560/1950 万辆，全球 2025/2030 年 新能源汽车销量为 2410/4467 万辆。随着扁线电机优势逐渐凸显，更多主流车企将换装扁 线电机，我们认为扁线电机 2025/2030 年渗透率将达 80%/90%。而扁线电机绕组层数和电 机效率成正比，目前国内扁线电机层数以 4/6/8 层为主，而特斯拉已达到 10 层，我们预 计随着绕组层数的增加，扁线电机单车价值量也将进一步提升。我们预计 2025 年全国/全 球扁线电机市场空间达 499/771 亿元，2022-2025 年 CAGR 达 66%/65%。

随着新能源汽车高速发展，三合一驱动系统的普及和纯电动平台的落地，以及丰富的 技术储备和进步，预计今年将迎来扁线爆发元年。 油冷化：油冷逐步取代水冷，冷却效率与安全性齐升。电驱动系统电机目前正朝着高 转速、高扭矩发展。但考虑到集成化的趋势，电机内部空间趋于紧凑，电机工作过程中产 生的热量倍增，加之散热空间锐减，对定子绕组及磁钢发热对系统冷却能力提出了更大挑 战。而高温工况对电机效率以及电池安全均有消极影响，因此优良的散热方式是电驱系统 的未来发展重点。

油冷相对于水冷具有可直接接触、抗腐蚀等优势。目前电机常见的冷却方式分别为风 冷、液冷以及蒸发冷却。风冷成本低、可靠性强但散热性能较弱，主要应用于小功率电机； 蒸发冷却是利用气液相变循环实现对电机的高效冷却，主要应用于超大型机械设备，不适 用于汽车散热。液冷是新能源汽车目前主流的冷却方式，分为水冷和油冷，二者主要区别 在于：1）油不导磁不导电，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带走热量，效率较低；2）水相对于油，易含 有杂质或腐蚀物质，长期使用不仅会腐蚀系统，还将在通道中产生水垢，缩短电机使用寿 命。因此散热效率更高的油冷技术将成为趋势。

高速化：高速工况下性能表现更好，对电机轴承和减速器齿轮精度要求提升。新能源 汽车驱动电机所需轴承不同于传统内燃机，其对极限转速、耐复杂工况等性能要求极高。 新能源汽车电机的输出功率与其转速的平方成正比，即提高转速可以大幅度提高电机的输 出功率。此外，电机的效率也与转速有关，通常在电机的额定功率范围内，电机的效率随着转速的提高而提高，在高速旋转的情况下，电机能够更加高效地转换电能为机械能，减 少电能的浪费，从而增加续航。 新能源汽车电机的高转速会带来巨大的惯性力和离心力，对电机轴承和减速器齿轮造 成很大挑战，承载着更大的压力。若电机轴承和减速器齿轮的精度不够高，就会导致电机 的噪音和振动增加，甚至会出现故障和损坏。因此，为了保证电机的稳定性和可靠性，新 能源汽车电机在高转速下对电机轴承和减速器齿轮的精度要求更高，同时要求有更高刚性、 更高咬合率和更光滑齿面等，以提高行驶的安全性以及降低高速运行下摩擦带来的噪音。 除此之外，更高的转速意味着更多的热量产生，要求轴承和齿轮需要在高温环境下自身结 构的稳定，能够适应高温所带来的形变等影响。

轮边&轮毂电机：分布式驱动是节省空间并实现灵活驱动的最佳选择，轮边&轮毂电 机关注度提升。随着纯电汽车电机技术的发展，传统燃油汽车设计理念和纯电驱动布局出 现了错位，集中驱动传动效率低、控制复杂劣势逐渐凸显。而分布式驱动相比于集中式驱 动而言，取消了离合器、变速器、传动轴、差速器等传动部件，而将电机直接安装在驱动 轮附近独立驱动车轮，更有利于系统的集成化、轻量化和模块化设计，在节省成本和空间的同时，具有高响应速度、高控制精度、良好信息传输的优势，是电动汽车驱动系统技术 的主要方向。

分布式驱动中，轮边电机通常与固定速比减速器一起安装在车架上，减速器输出轴直 接或通过短半轴与车轮相连来驱动车轮，轮毂电机将动力、传动装置和制动装置整合在一 起放入车轮内部，更节省空间，关注度得到提升。

比亚迪易四方轮边电机加速落地，轮边电机有望迎来新机遇。2022 年 1 月 5 日比亚 迪仰望越野车 U8 和超跑 U9 搭载比亚迪的创新分布式电驱动系统平台“易四方”亮相，其 中四台轮边电机最大输出功达 220kW~240kW，最大扭矩达 320N·m~420N·m，最高转速达 到了 20500rpm，作为动力源可以实现彼此独立对驱动力进行大小和方向的矢量控制，并通 过中央计算平台+域控制器实现多样化协调，从而实现车辆任意角度原地旋转、应急浮水 和精准防滑控制。我们预计随着搭载“易四方”平台的车型量产，轮边电机有望迎来新机 遇。

发展趋势 2：成本压力加剧，驱动外供比例提升+材料体系降本

成本压力加剧，电驱动降本进入关键阶段。从电驱动部件供应链角度，自供在产业化 初期可保障技术迭代和供应安全，但外供具有专业化和规模化降本优势，我们预计在降本 需求驱动下，外供比例将从低功率电驱开始提升，原先内供的整车厂也会逐渐开放供应链。 从电驱动部件的成本角度，电机/电控成本占动力总成比例分别超 30%/40%。在电机中， 永磁体的成本占比超 45%，目前主流稀土钕铁硼体系价格较高，在电控中，SiC 虽然带来 了较高的综合性能，但成本压力较大，我们预计或从特斯拉下一代新平台开始，电机电控部件的材料应用体系即将发生颠覆。

外供比例提升：我们认为在产业化初期，整车厂主要选择选择自供，随着产业链专业 化、规模化的技术成熟期，叠加近期产业链成本加剧，电驱动行业将从自供转向外供趋势 将逐步增强。 产业化初期：自供可保障技术迭代和供应安全。选择自供动力总成的海外整车厂有特 斯拉、大众，国内有比亚迪、蔚来等。我们认为，整车厂选择自供的原因主要有两类：1） 在产业化初期，新能源汽车供应链尚未完善，自供以保证快速技术迭代和供应安全，同时 降低成本，例如比亚迪、蔚来；2）与整车厂基因和电动化战略有关，例如特斯拉定位电 动车引领者，对“三电”核心技术有极致追求；而传统车企中电动化最为激进的大众，也 把“三电”部件视为与发动机同等重要。

从自供到外供，成本是当前核心驱动因素。在电动车产业化初期，为了在技术快速迭 代的同时，保证供应安全，整车厂主要以自供为主。但随着电驱动行业发展，我们认为行 业后续将会呈现以下趋势： 专业化：未来动力总成涵盖机械、电磁、电力电子多个细分领域，相比于外供团 队，整车厂建立相关团队的成本高、风险大； 规模化：在下游需求爆发式增长的环境下，外供面对整个市场，能够充分降低成 本。

外供占比情况：低功率电驱系统外供占比更高。从不同峰值功率电驱系统看，电驱系统 功率越大，整车厂自供比例越高。在大于 230kW 的电驱上，自供比例达到 96%，其中蔚来与 宝马分别占 69.9%与 16.1%。但是在低功率市场，第三方供应商几乎与整车厂平分秋色：在 30~70kW 市场，外供比例已经接近一半，其中上海电驱动和中车时代电气占比超过三分之一。 因此我们预计第三方供应商将先从低功率车型渗透，逐步向中高端市场突围。

长期来看，随着电驱动市场逐步向专业化、规模化发展，同时考虑到当前的技术迭代 速度与之前相比有所放缓，供应链日渐成熟，未来随着新能源汽车市场规模进一步扩大， 我们预计外供会成为主流，原先内供的整车厂也会逐渐开放供应链。 材料体系降本：特斯拉布局低成本高效率驱动方案，电机电控关键部件降本或进入倒 计时。 1）降低电控中 75%SiC 的用量。特斯拉的 Model3 和 Y 中均使用了 SiC 功率期间， 而公司宣布在第二代功率芯片平台中，预计将 SiC 用量降低 75%，同时叠加自动化生产， 最终将电驱系统整体成本降低约 1000 美元。 2）下一代永磁电机采用无稀土方案。2017-2022 年特斯拉将新款 Model 3 驱动单元 中的稀土用量减少了 25%，而 Model Y 目前三种稀土材料用量分别为 500/10/10g。在 2023 年 3 月 1 日特斯拉投资者日中，特斯拉提出下一代永磁电机稀土材料用量为 0g，提供更 低成本更高效的解决方案。

电控：高低端需求分化，关注未来 SiC 和 IGBT 路线并行可能性。目前电控主要以 IGBT 为功率器件，其决定了电控性能和成本，SiC 是新一代功率器件，SiC 是新一代功率器件， 其优势为：1）性能指标如耐压达 20kV、工作频率超 100kHz、工作结温逾 250℃，均优 于传统硅器件；2）模块体积减小到 1/10，系统物料成本下降；3）降低能耗：据英飞凌的 数据，SiC 由于电阻小而功率损耗降低 60-80%；根据采埃孚的数据，应用 SiC 后车辆续 航里程提高了 10%。但 SiC 器件的成本约为硅基 IGBT 的 3-5 倍。

若特斯拉下一代降低 75%SiC 的动力单元量产落地，关注高低端车型的电控路线分化 可能性：1）在 B 级以下的低端车型中，我们认为可以通过沟槽型 MOS 方案或 SiC+IGBT 两种路线实现 SiC 用量的降低，特斯拉下一代车型落地或将带动国内低端车型厂商技术路 线转变；2）在高性能车型中，SiC 相对于硅基 IGBT 而言在高压平台中具有较大性能优势， 降低 SiC 用量的方案短期有待验证。

电机：永磁同步电机仍为主流，关注永磁体材料体系切换和其他电机类型的应用。永 磁同步电机凭借高功率密度、高效率、低能耗以及高动态响应性能，是目前最主流的电机 类型。根据 GGII 数据，2021/2022 年永磁同步电机占比达 94.1%/95.7%。而在永磁同步 电机中，目前以钕铁硼路线为主体的永磁体成本占比达 45%，在稀土价格较高时可以达到 50%-60%。特斯拉下一代无稀土永磁同步电机或将带动永磁体材料的革新，但研发和商业 化量产仍需时间验证，建议后续关注永磁材料体系的迭代切换以及其他电机类型（如开关 磁阻电机和励磁电机）的应用。

发展趋势 3：“化零为整”，多合一集成化趋势确立

集成化是大势所趋，能耗与成本双降。集成化是模块化造车的基础，一般选择用途紧 密相关的零部件进行集成。一般电机、电控、变速箱可根据客户的需求形成“驱动总成” （又称“大三合一”），DCDC（直流变压器）、OBC（车载电源）、PDU（高压配电箱） 可形成“电源总成”（又称“小三合一”）。 电驱动系统已完成单个产品向三合一集成的演进，多合一集成化是大势所趋，最初汽 车电驱动系统基本以分体部件为主，占用大量空间，成本高；随后集成化电驱动开始发展， 从电机和减速器“二合一”到电机、减速器和电机控制器的“三合一”，进一步降低电磁 干扰、简化零部件间的布线，实现轻量化、增加续航里程和节约成本，2021 年新能源乘 用车三合一电驱动装机量占比超过 50%，目前集成化系统持续发展，“3+3”集成系统和 “多合一”是未来发展方向。

电源系统重要性日益凸显。DCDC 主要功能是将动力电池所输出的直流电由高压转变 为低压，来为整车 12V-48V 的低压设备如仪表盘、空调、雨刷、故障诊断系统等供电。 OBC 主要是新能源汽车的充电设备，通过电池管理系统（BMS）提供的信号动态调节电 流电压，将充电桩输出的交流电转化为直流电进而为动力电池充电。PDU 为新能源车高压 电源的分配单元，保护及监控新能源汽车高压系统的运行，包括充放电控制、短路保护等。 电源系统是新能源汽车内部电压转换、供电系统正常运行的保障，随着新能源车智能化要 求不断提升，电源系统性能亦不断发展。DCDC 及 OBC 向轻量化、高可靠、高兼容方向 发展，转换效率不断提升；PDU 不断简化整车配电，优化智能诊断及电能管理。电源系统 逐渐成为提升新能源车体验的重要部分。

行业内公司不断推出多合一高度集成化解决方案，集成化稳步发展。目前整车厂如比 亚迪，国际零部件巨头如博世、麦格纳、大陆集团、采埃孚、博格华纳、舍弗勒等，以及 上海电驱动、中车株洲、精进电机、蓝海华腾等电机电控产品生产商都在积极研发“三合 一”“六合一”集成系统。预计未来电驱动系统将持续向多合一发展，华为 2020 年发布 七合一电驱动系统，比亚迪 2021 年在其海豚车型中应用八合一电驱动系统，更加节省空 间，并且支持高压平台快充，进一步提升汽车性能。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）