深度解析 AVL 可持续传动系统方案：高效、高速、低碳的新能源汽车核心技术探索
一、NEV 市场持续爆发，传动系统迎来 “效率 + 可持续” 双重考验
当下新能源汽车市场正迎来爆发式增长，这一点从 AVL 分享的行业数据中可直观体现。根据 S&P 数据库 2025 年 10 月的预测，全球新能源汽车（NE-Vehicles）的市场占比将从 2025 年的约 33%，跃升至 2030 年的约 59%；到 2030 年，全球汽车总销量预计达 9600 万辆，其中电机（EM）产量将高达 7000 万台。
从细分技术路线来看，纯电动汽车（BEV）始终是市场增长的核心驱动力，其占比在各类新能源车型中持续领跑。随着市场规模的快速扩大，传动系统作为新能源汽车的 “心脏”，面临着前所未有的挑战：既要满足消费者对续航、充电速度、动力性能的更高要求，又要在生产、使用、报废全生命周期中实现材料可持续、能源高效化、成本最优化的目标。这一背景下，AVL 的可持续传动系统研发方向，恰好击中了行业的核心痛点。
二、高效演示器：突破能效瓶颈，刷新 BEV 传动系统性能标杆
为应对市场挑战，AVL 推出了高 - efficiency BEV 演示器项目，其核心目标堪称 “苛刻” 却极具行业引领性：实现 WLTP 循环下动力电池（HVB）能耗＜10 kWh/100km，电驱动单元（EDU）系统平均效率＞94%，同时全面提升车辆的续航里程、充电速度和动力性能。作为对比，项目的基准车型是一款 C 级 BEV（60kWh 电池、160kW 功率、300Nm 扭矩、最大直流充电功率 130kW、整备质量 1800kg），而演示器通过多维度优化，最终实现了显著突破。
1. 核心技术亮点：从硬件到策略的全面革新
这款高效 EDU 的技术配置堪称 “满配”，每个设计细节都围绕 “高效” 与 “轻量化” 展开：
双电机 + 双碳化硅逆变器
主电机（Primary e-motor）持续工作，Boost 电机按需激活，搭配 AVL 双碳化硅（SiC）800V 逆变器，采用组合式直流母线电路和交错式 2×20kHz 拓扑设计，峰值有效电流可达 520A（10s），还配备了浮动冷却器以优化电磁兼容性（EMC），整套系统峰值输入功率 / 扭矩达 187kW/436Nm，最大 axle 扭矩覆盖 3500Nm-4500Nm。 双螺旋齿轮 + 紧凑型行星差速器
采用单级双螺旋齿轮组，主电机传动比 7.42，Boost 电机传动比 8.39。相比传统设计，双螺旋齿轮在中等扭矩转速下可减少 11% 损耗，高扭矩转速下减少 16% 损耗；行星差速器则采用 AVL 紧凑型设计（直径 256mm× 长度 77mm），集成在双螺旋终传齿轮内部，相比传统球面设计减重 15%-20%。 被动润滑系统
在差速器处设置集油箱，可自动收集机油并分配至齿轮、轴承和爪式离合器，无需额外动力驱动，进一步降低能耗。 电磁驱动爪式离合器
当 Boost 电机未激活时，离合器可实现断开功能，减少无效损耗，其定子厚度仅 12.5mm，设计紧凑。 智能运行策略
针对驱动时的电压降和能量回收时的电压升，优化扭矩分配的电压匹配；引入滞回控制，考虑 Boost 电机的同步能量，持续优化同步过程，确保不同工况下（主电机单独工作 / 主电机 + Boost 电机协同工作）的高效运行。
2. 测试验证：效率与能耗目标超额达成
通过台架测试验证，这款高效 EDU 的性能表现十分亮眼：在 CLTC 循环下，EDU 平均效率从基准的 91% 稳步提升至 94.4%，成功突破＞94% 的目标；动力电池能耗最终达到 9.75 kWh/100km，低于 10kWh/100km 的预设目标。
值得关注的是，在 WLTC 和 RDE 相关的稳态工况测试中，主电机的实测效率与仿真值存在约 1.8% 的加权平均差距（测试台效率测量精度可达 0.6%，功率损耗测量精度达 0.11kW），这一数据为后续的技术优化提供了精准参考。而从整体能耗优化来看，相比基准车型，演示器通过空气动力学、轻量化、滚动阻力 / 制动阻力优化及 EDU 高效化，累计实现了 25% 的动力电池能耗降低，其中仅高效 EDU 就贡献了高达 8% 的能耗节省。
目前，该演示器的核心技术已开始向客户项目转移，AVL 通过 PSO 工具完成概念选型，并针对客户特定循环工况（如 CLTC）优化 EDU，同时对选定的电机拓扑进行针对性试验设计（DoE）优化，确保技术落地的实用性与可靠性。
三、下一代高速传动系统：以 “高转速” 解锁可持续新维度
在高效演示器的技术基础上，AVL 进一步规划了下一代可持续高速传动系统（第三代），其核心逻辑是：利用物理原理，通过提高电机转速（Pmech=ω×TQ，扭矩与体积正相关，体积与转速成反比），在保证动力性能的前提下，减少材料使用量，进而降低成本和碳足迹。
1. 第三代高速 EDU 核心目标
AVL 为第三代EDU设定了极具挑战性的技术指标，全面对标下一代新能源汽车需求：
最高转速：30000rpm（远超当前主流水平） 重量：＜40kg 峰值功率：120kW 功率密度：＞3kW/kg 电压平台：800V（搭配 SiC 逆变器）/400V（搭配 GaN 逆变器） 传动比：＞22 模块化设计：兼容永磁同步电机（PMSM）、电励磁同步电机（EESM）、感应电机（IM）
2. 产品优势与应用场景
这款第三代高速 EDU 采用紧凑型设计，尺寸仅 400×300×250mm，为车辆布局提供更大灵活性；单电机架构实现轻量化与高功率密度的平衡，相比前代产品减重 29%。其模块化选项丰富，除了不同电压平台与逆变器材质的组合，还支持同轴设计，可适配 A/B 级乘用车市场，满足该细分市场对小型化、高效化、低成本传动系统的需求。
高转速带来的核心优势在于 “以小博大”：通过提升转速，在输出相同功率的情况下，电机体积和重量大幅缩减，不仅降低了材料消耗（如稀土、铜、铝等关键材料），还减少了生产过程中的碳 emissions；同时，紧凑的结构设计也有助于优化车辆整体空间布局，提升续航能力。
四、回收利用：传动系统低碳化的关键抓手
在 “双碳” 目标下，产品碳足迹（PCF）已成为衡量汽车可持续性的核心指标，而回收材料的应用则是降低 PCF 的关键路径。AVL 通过深入研究，量化了回收材料对电机碳 emissions 的影响，为传动系统的可持续设计提供了数据支撑。
1. 不同材料的全球变暖潜能对比
研究显示，不同材料的生产过程对全球变暖的影响差异显著：
钕铁硼（NdFeB）永磁材料：virgin（原生）材料的全球变暖潜能高达 27.6 kg CO₂e/kg，是所有材料中最高的；而通过磁体到磁体的回收路线（清洗、破碎、均质化、添加新鲜稀土、烧结、磁化），其全球变暖潜能可降至 12.5 kg CO₂e/kg，降幅显著。同时，NdFeB 的价格波动较大，2011 年曾达历史峰值约 400 美元 /kg，2025 年 11 月为 149.3 美元 /kg，回收材料的应用还能降低成本波动风险。
其他材料：原生铝的全球变暖潜能为 14 kg CO₂e/kg，位列第二；原生铜为 3.42 kg CO₂e/kg；原生钢最低，仅 2.37 kg CO₂e/kg。
2. 回收材料对电机碳 emissions 的减排效果（PPT23-24）
AVL 针对 150kW 级的 800V PMSM、EESM、IM 三种电机，测试了回收材料的应用效果：
减排潜力：PMSM 使用回收材料后，CO₂e emissions 可降低 75%，EESM 降低 78%，IM 降低 79%，三种电机的减排效果均十分显著。
组件影响：以 PMSM 为例，使用回收材料后，磁铁和叠片成为影响碳 emissions 的主要组件；而铸铝外壳的 CO₂e impact 降幅最大，成为减排贡献突出的组件。
这一研究表明，通过合理选用回收材料，不仅能大幅降低传动系统的碳足迹，还能缩小不同电机技术路线在环境影响上的差距，为车企选择电机类型提供了更多可持续维度的参考。
五、总结与展望：以 Design-2-CO₂理念引领行业未来
AVL 的演讲最终落脚于三个核心结论，为新能源汽车传动系统的发展指明了方向：
市场增长不可逆，低碳需求迫切
新能源汽车市场将持续高速增长，2030 年电机产量预计达 7000 万台，传动系统的低碳化已成为行业必答题。 设计阶段决定碳足迹上限
产品碳足迹的最大影响因素存在于设计阶段，遵循 “Design-2-CO₂”（为碳减排而设计）的原则，不仅是满足未来法规和可持续发展承诺的要求，更是企业构建竞争优势的关键。 回收材料是低碳核心抓手
设计环节需充分考虑回收材料的应用，结合明确的可持续原材料采购策略，才能打造真正低 PCF 的产品；回收材料的使用还能均衡不同电机技术的环境影响，为技术选型提供更大灵活性。
写在最后：
AVL 的这份演讲，从市场趋势到技术落地，从当前方案到未来规划，全面展现了可持续传动系统的发展逻辑：以 “高效” 满足用户需求，以 “高速” 实现材料与成本优化，以 “回收” 践行低碳责任。在新能源汽车竞争日益激烈的今天，传动系统的技术革新将成为车企差异化竞争的核心战场，而 AVL 的探索无疑为行业提供了宝贵的参考范式。
未来，随着 800V 高压平台、碳化硅 / 氮化镓器件、高速电机、回收材料等技术的进一步成熟与普及，新能源汽车的传动系统将朝着更高效、更紧凑、更低碳的方向持续进化，为消费者带来更好的用车体验，也为全球 “双碳” 目标的实现贡献核心动力。让我们共同期待这些前沿技术早日大规模落地，推动新能源汽车行业进入可持续发展的新阶段～
