解析汽车动力系统技术发展方向

近年来，我国汽车产业发展取得一系列重大突破，尤其是新能源汽车的技术创新、产业链培育和市场推广，为全球汽车产业的低碳化、电动化转型发挥了示范引领的作用。
　　6月12日，备受全球汽车行业瞩目的第17届国际汽车动力系统技术年会（TMC 2025）在南通国际会展中心开幕，深入研讨了电驱动和混合动力创新技术与发展战略，商用车动力系统低碳节能技术，功率半导体创新技术及应用，驱动电机系统及其材料、零部件及工艺创新等话题。
　　系统集成、材料创新、人工智能“三箭齐发”
　　汽车动力系统创新作为我国汽车产业低碳化、电动化转型的核心支撑，近年来取得显著进展。
　　中国汽车工程学会副理事长兼秘书长侯福深介绍，在低碳化技术方面，混动专用变速器构形和效率持续优化，混动专用发动机热效率已达46％，和2020年相比提高了超过13个百分点。柴油发动机热效率超过48％，相比2020年提升4.3％，达到国际先进水平。低碳、零碳内燃机燃料关键技术不断突破。
　　在电驱动技术方面，驱动电机峰值功率密度最高达到每公斤7000kW以上，基于碳化硅功率器件的高性能电机控制器功率密度最高达到45kW/L，和2020年相比提升近50％。扁线电机高效冷却系统、碳化硅器件等关键零部件与高电压平台、功能安全、网络安全等核心技术在电驱动总成产品实现应用。乘用车机电总成实现平台化，功率密度、效率、噪声等关键性能指标持续提升。
　　不管是纯电动、混动还是燃料电池，新能源商用车各条技术路线创新上也都取得明显进展。
　　当前，汽车动力系统正朝着高效化、集成化、智能化的方向发展，其技术创新呈现出以下3个主要的特点：
　　首先，系统集成向更深层次发展，并迈向多域融合。集成了核心驱动单元、高压、充配电系统、电池管理系统、整车控制单元、热管理系统等模块的多合一形式，将动力系统集成推向新高度。可实现体积和线束数量的大幅缩减，显著提升功率密度和空间利用率。同时，通过动力操控、智驾与信息娱乐等功能的底层数据互通与协作控制，不断拓宽动力系统的边界，进入了动力融合跨域协同的新阶段。
　　其次，材料与工艺创新正成为汽车动力系统创新的焦点。在材料方面，碳化硅、碳纤维、非金属合金、高强度钢、软磁复合材料等加快导入应用，不仅优化整车轻量化水平和动力性能，还拓宽了汽车设计的边界。在工艺方面激光焊接、三维堆叠封装、3D打印、等离子喷涂碳纤维包裹、双面冷却封装等工艺创新进一步推动生产效率和产品质量的双跃升。
　　第三，人工智能等智能化技术在汽车动力系统创新中的应用步伐加快。汽车动力系统正在从传统的机电一体化控制向全链路的智能化控制演进。例如，通过AI算法实现毫秒级的扭矩分配，显著提升极端工况稳定性。融合多元数据的智能热管理系统，实现热能的按需分配与高效利用，提升整车高低温续驶里程保持率。动力控制系统软件功能进阶智能场景识别功能，可自动调整能量分配策略等。
　　X合一及高电压对热管理提出更高要求
　　哈尔滨理工大学教授、俄罗斯工程院外籍院士蔡蔚表示，电动汽车驱动目前有2种最重要的驱动模式，即集中驱动和分布驱动。当下集中驱动模式实现了大规模量产，包括轮边电机、轮毂电机及双电机集成系统在内的分布驱动模式还未大规模量产。但受制于机械电气和散热问题及簧上质量下移问题没有得到很好解决，这套系统未能广泛应用。
　　将电机、电子控制器和减／变速器“三合一”是当下电驱动系统技术最主要的研究方向。并且现在还出现了将电池管理器、直流变换器、车载充电器、配电模块、智能升压模块、能量管理智控系统等集成到一起的多合一模式。
　　目前，快充标称充电电压已升至800伏甚至1200伏，这给电机的绝缘系统提出了更高要求。因为漆包线膜需要加厚，所以里面的铜会相应减少，电机效率有可能因此下降。为提高效率，电机线缆普遍采用扁线形式，如何完成低温焊接是下一步研究的大方向。这里需要注意的是，标称电压不是平均电压，也不是最高电压，所以零部件企业在选择器件和绝缘系统时，不能按照标称电压选择，而要按照最高电压选择，否则容易被击穿，无法满足电驱动系统的要求。
　　此外，因为电机体积变小，为解决发热问题，冷却系统变得非常重要，所以出现了从液冷变为油冷或复合冷却的解决办法。
　　嘉实多全球副总裁Matthias Donner表示，汽车及其动力系统的电动化加速，催生出电动汽车润滑油的特别需求。
　　电驱系统正向着更高的功率密度和小型化趋势发展，因此需要更好的热管理技术。嘉实多2021年推出行业首款量产油冷电驱专用油，能让油冷电驱的冷却效率和变速器传动效率得以提升，这意味着同样能耗可以获得更长续驶里程。在充电领域，电池热管理技术方面，嘉实多E启护的热管理油液，可帮助电池更长时间保持在较高充电效率，进而缩短充电时间。
　　液态润滑油可减少摩擦，保护电动汽车的传动系统。在传统系统和变速器上，目前采用的是间接冷却方式。在其他一些系统，例如电子系统因为需要提供更好的热传导，所以浸没式冷却也被应用。兆瓦充电技术的应用也给热管理提出了新的课题，液冷电池冷却系统将有效保护电池，为更多的充电循环提供支撑。
　　动力系统或将迎来系统性重构
　　舍弗勒中国区电驱动事业群总裁陈相滨介绍，分布式驱动能够带来更加安全的驾乘体验和极致的驾驶乐趣，当前通常采用3种不同的技术方案，分别为双电机式、机电式和机械式，其中双电机分布式驱动是主流。舍弗勒充分利用公司在电机、减速器、功率电子和轴承等领域的核心技术和丰富产品组合，可根据客户需求打造从模块到系统级别的解决方案。以双电机电桥为例，它通过差扭有效降低横摆角速度，通过实测可以降低17％。更小的横摆角速度来实现更灵活的变道，大幅提高舒适性。通过扭矩矢量分配可以达到后轮主动转向60％的效果。
　　新一代永磁助磁同步磁阻电机的优势在于可以实现低碳可持续，采用钐铁氮磁性材料代替重稀土永磁体，以减少碳排放。舍弗勒计划2026年量产的轴向磁通电机具备成本优势并可实现轻量化，与径向磁通永磁同步电机相比功率密度提高约30％。它采用可拓展设计，可满足不同功率需求并与现有的永磁同步电机定子兼容。
　　轮毂电机被认为是未来移动出行的解决方案。舍弗勒将电机、减速器、轮毂轴承和制动器紧凑地集成在14和16英寸轮辋中，峰值扭矩可以达到最高2000牛·米，高压可以支持最高800伏。高载重轮毂轴承可以适用于商用车。
　　谈及汽车动力系统未来趋势，重庆长安汽车股份有限公司平台及模组开发部副总经理刘斌认为，第一，汽车的驱动方式正在从燃油车的机械驱动向智能电驱动快速地转变。燃油车时代，提升功率的成本非常高，但是电动化时代，功率提升变成了“白菜价”，豪华车才有的加速体验，在大众化车型上也可以实现。除了电动化和低碳化，电动系统的智能化是重要工作，对算力提出了更高的要求。
　　第二，动力系统可能将迎来系统性重构，向控驱分离与软硬解耦的方向发展。首先系统跨域重构主要聚焦在提升用户体验和企业研发效率。在汽车CCA架构方面，趋向控制集中化加执行分布化。在汽车SOA软件架构方面，趋向软件平台化加功能原子化。
　　此外，系统跨域重构还会体现在组合状态最小化。企业研发周期与成本压力将促进动力系统平台化、整车接口标准化和组合状态最小化。以新能源汽车动力电池为核心的跨域集成，将提升整车横纵垂3个方向的运动控制能力。动力系统底盘与跨域系统的融合，将会释放出更大的驾乘空间，改善整车“得房率”。
　　最后是全新生态的打造。通过驱动系统电动化到全面电动化，快速实现车辆智慧化。在动力系统和底盘融合的基础上，实现高机动性、高安全可靠性等车辆体验的升级。