美国能源部｜新能源汽车电机电控2025技术指标、成本和发展路线图

2017年10月，美国能源部（U.S. Department of Energy ）发布了《新能源汽车电机电控2025技术发展路线图》，此份文件由US.Drive组织牵头，这是个具有政府背景又联合了企业力量和非盈利机构的联盟组织，集合了福特、 通用 、UQM等生产企业,也有Electric Power Research Institute、橡树岭实验室等研究机构。可以说代表了美国在新能源汽车电机电控领域的顶尖技术。

该机构在2013年发布了2020年电动汽车技术发展路线图，在全世界形成了巨大影响力，引领了行业的发展，时隔五年之后发布的2025路线图，又对电机和电控的技术指标、成本和发展路线做了哪些规划和引领呢？下面让我们进入正文。

▲图1：电驱动系统构成，从充电桩到变压器，到电池，到转换器，到驱动电机。

▲图2：新能源汽车类型（从左至右：油电混合动力汽车、纯电动汽车、氢燃料电池汽车）

▲表1：新能源汽车动力布置型式及功率表

▲图3：1999-2017新能源汽车年度销量百分比走势图

▲图4：2008-2017新能源汽车发动机功率范围走势

▲图5：2015-2040传统燃油车及新能源车销量预测图

报告中对2025年时间节点提出的各项技术指标、成本指标等等都是根据市场情况和销量预测“倒逼”出来的，虽然很残酷，但是很真实。对美国能源部来说，能不能完成是你们的事，提不提是他的事。

▲图6：左：雪佛兰2017新能源车，右：未来的电动车底盘

另外在这份报告中，功率密度采取的评价单位是功率体积（KW/L），而不是我们熟悉的功率重量（KW/KG），美国人的脑回路是这样的：重量并不是passenger（乘客）能够直接感知的，但是车辆的有效使用空间却非常直观。

▲表2：驱动系统（ETDS：Electric Traction Drive System）成本和功率密度规划，2025年驱动系统成本要降低到每千瓦6美元，相比2020年的8美元/KW降低25%。功率密度要从2020年的4KW/L提高到33KW/L。

▲表3：电控系统指标分解：电控系统要从2020年的13.4KW/L提高到2025年的100KW/L，提高7.46倍。成本要从3.3美元/KW降低到2.7美元/KW。

▲表4：电机指标分解：电机功率要从2020年的5.7KW/L提高到2025年的50KW/L，成本要从4.7美元/KW降低到3.3美元/KW。

电控成本（2025相比2020）要降低18%，电机要降低30%，电控和电机的功率密度都要求大幅提升。

对整个驱动系统来说，美国能源部要求从2020年的4KW/L提高到2025年的33KW/L，意味着功率体积要在5年间提升8.25倍！

可以非常肯定的说，美国能源部定这个指标绝对是闭着眼睛（拍脑门儿）瞎定的，根本没有考虑技术可行性，对，就酱，考虑技术可行性不是美国能源部的事，是你们企业研究院和技术中心的事，是大学的事，是研究所的事。

▲表5-表8（略）

▲图7:2015电控系统成本构成

▲图8:2015电机成本构成

▲图9（略）

▲表9：2025电控系统成本构成

▲图10:2025电控系统成本构成

美国能源部DOE（Department of Energy）的这份报告并不是依据现有技术向前推论得到技术发展路线，而是根据市场趋势和新能源车销量占比来确定关键主要指标，反推得到数据，通过层层分解得到这个让所有人都几乎喘不过来气的指标，这个数据目前来看是几乎无法达到的，但如何达到是大学、研究所和企业研究院和技术中心的事，作为政府机构的职责就是提出目标。

▲图11

▲图12

美国能源部的这种做法，跟我国纯电动汽车的发展战略的做法非常相似，我国对电动汽车产业的发展采取积分制，而不是过去政府直接插手技术领域和企业管理，积分制的本质就是倒逼企业进行电动汽车技术创新，补贴政策直接催生市场的启动，但是又没有把手伸得很长去做那些自己不擅长的事，而把具体该怎样去做的决策和执行部分留给企业，可以说是很高明的做法。

比如补贴退坡，我们还应该注意到，随着时间的推移和演进，补贴的标准越来越高，那些低速和续航里程不够长的车型越来越难以拿到补贴，这就是倒逼企业进行技术升级，而老车型并没有像传统燃油车那样修修补补继续卖，而是直接停产，这种政策立竿见影的效果是企业更加快速和主动技术技术升级，政府真正发挥了应该发挥的作用。

▲表10略

▲图13略

▲图14

虽然 这份报告是美国能源部发布的，技术指标、成本和发展路线也是针对美国企业的，但并不是对中国企业没有借鉴意义；诚然中国已经是新能源汽车全球最大的市场（传统车也是），无论广义的新能源还是纯电动，全球销量冠军都是中国企业（比亚迪、北汽新能源），但是我们具体到技术领域，比如电控，比如电机，比如EDS驱动系统，国外还有大量巨头虎视眈眈，比如博世、吉凯恩、采埃孚、舍弗勒等等，这些巨头的技术能力不见得比国内企业弱。有些领域我们还要不停追赶，美国能源部定的这些指标有的甚至“不讲道理”，但是即使有一个错误的目标也比没有目标好，更何况目标哪有对错，只是完成百分比的问题，国内企业以美国能源部发布的指标为牵引进行技术开发，时刻关注隔壁老王的武功进展，不停地提高自己的修为，仍然是有意义的。

美国新能源汽车电机电控技术2025年路线图是2020年的基础上的进一步延伸，主要是从效率、功率密度、成本方面作出指标要求。

为了实现目标，路线图中也给出了相应的技术路线。比如电机的三个发展方向：

1. 第一大类是新材料的应用，高导热的材料能够提高传热能力，高耐温的的材料（比如陶瓷绝缘铜线）能提高耐热等级。
2. 第二类就是新电机方案的创新，比如无稀土电机技术能够降低电机成本，串并联切换绕组方案能够解决高低速效率平衡问题。
3. 第三是新建模方法和新优化方法的发展，如何更好的理解硅钢、磁钢等材料的物理性能--比如高频损耗、超薄硅钢的导磁能力等等。

美国制定路线图的目的就是强力推动企业技术创新，DOE（美国能源部）明确宣称：2025的目标是现有技术无法实现的，从2015到2020需要一次技术突破，从2020到2025年还需要一次技术突破 ，只有勇于向前的企业才能脱颖而出。

本文只摘抄了原报告中很小一部分，受篇幅限制和小编翻译水平限制没法再写更多了。通过此文，我们建议有条件的企业一定要建设自己的核心技术竞争力，引领技术发展而不是跟随，当所有人都跟随你的节奏的时候，你才是真正的老大。中兴的事件已经给了我们足够的警醒， 跟随和模仿的路已经越来越走不通了。