智能汽车电驱动系统发展趋势分析报告( 六 ) _信息快讯

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图十三：高转速工况下4层方案铜耗远高于8层方案（横轴单位：r/min）
（资料来源：《电气技术》、北汽新能源，本翼资本整理）
(2) 无稀土/少稀土电机：
稀土永磁材料产能集中在中国，且出口会受到日立金属的专利约束，其供应在成本端及政策端均存在一定风险，因此部分欧洲政府/车企积极探索无稀土/少稀土驱动电机的研发，以减轻对稀土永磁材料及永磁同步电机的依赖。

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图十四：宝马i3配备的同步磁阻电机
（资料来源：《Engineering》，本翼资本整理）
无稀土路线中，最热门的研究方向是同步磁阻电机，利用磁通总是沿着磁阻最小路径闭合的原理，通过转子在不同位置引起的磁阻变化产生的磁拉力形成转矩。其定子及旋转磁场设计与永磁同步电机一致，区别在于转子永磁体仅起到辅助转矩作用，因此采用磁性较弱、成本低的铁氧体永磁材料便足以满足需求，不需使用稀土永磁材料。缺点在于效率、功率密度低于永磁同步电机；转子结构设计复杂，导致工艺复杂、设备要求高，成本优势不明显。 2013年宝马在i3系列中配备永磁同步磁阻电机，但由于定价过高且性能缺乏竞争力，市场反应平淡。新发布的i4系列将采用无稀土电机，但具体技术路线暂未公布。
(3) SiC功率模块
功率半导体正从硅基向宽禁带半导体（SiC）方向发展。物理性质方面， SiC具有禁带宽度大、热导率高、击穿场强高、电子饱和漂移速率高等优势，制成的功率器件具备耐高温高压、散热性能好的特点，可以实现更高的工作频率与功率密度，更适用于高速电机的控制。此外， SiC 器件的开关损耗和导通损耗均大幅低于硅基IGBT ，有助于降低功耗，提升整车续航里程。硅基IGBT耐压上限仅为750V ，在电机控制器中应用SiC也有助于电驱动系统与高压充放电平台适配。综上所述， SiC器件将解放电机控制器的性能瓶颈，满足高转速电机的控制需求，并优化电机效率。
成本端， SiC衬底制备需使用物理气相传输法（PVT），生长周期长、控制难度大，良品率低。此外， SiC硬度极高且脆性高，切割耗时远远高于普通硅片。因此SiC制备成本高于硅基器件。头部企业已开始加速推动SiC量产装车应用。 2018年，特斯拉率先在主驱逆变器中使用SiC MOSFET 。目前比亚迪汉EV性能版和保时捷Taycan已实现整车配备SiC ，博世、采埃孚、纬湃科技也已公布2022-2023年量产800V SiC平台的计划。

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图十五： SiC物理性质具备四大优势
（资料来源：天岳先进，本翼资本整理）
(4) “多合一”集成化
驱动电机、电机控制器、传动系统“三合一”已成为电驱动系统的发展方向。电驱动系统集成化有助于优化整车内部空间并减轻整车重量，续航能力可得到进一步提升。据NE时代数据， 2021年上半年“三合一”电驱动系统配套比例超过51%,9月进一步提升至57% 。

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