01 行業概述

（一）eVTOL行業發展現狀

eVTOL（電動垂直起降飛行器）作為未來交通的關鍵領域，正處于快速發展階段。2009年至2016年，全球僅有數家eVTOL企業，而自2017年起，陸續有40余家企業進入該行業。2019年，億航智能成功在美股上市，隨后到2023年，又有5家eVTOL國際企業在美股上市。目前，全球已有百余家eVTOL企業。

從地理分布來看，eVTOL企業大部分集中在中國、美國、歐洲等沿海城市。中國企業數量眾多，歐美企業融資額度較大。從融資規模看，eVTOL行業累計融資規模超過110億美元，其中81%的融資額由前10的企業擁有。如Joby、Archer、Lilium融資規模靠前，達到10億美元以上。國內的小鵬匯天自2021年10月首次融資后，融資規模達5億余美元；億航智能自2014年成立，于2019年12月在美股上市，迄今獲得近2億美元融資。此外，廣東海鷗飛行汽車、峰飛航空、時的科技、零重力飛機、沃蘭特、御風未來、沃極步耀、億維特等也均進入“億元俱樂部”。

目前，國內億航智能的EH216-S飛行器已取得中國民航局TC、PC許可；峰飛航空V2000CG貨運版eVTOL取得中國民航局TC許可；沃飛長空、峰飛航空、沃蘭特、時的科技、小鵬匯天、御風未來等主機廠多款eVTOL飛行器型號已申請中國民航局CAAC或歐洲航空安全局EASA適航認證，有望陸續取得TC、PC。

（二）電子/電氣系統在eVTOL中的重要性

電子/電氣系統是eVTOL安全運行的關鍵，直接影響其性能、續航里程、安全性等方面，對于實現eVTOL的各項功能起著至關重要的作用。

eVTOL產業鏈較長，主機廠主要承擔整機研發和集成任務。eVTOL的核心子系統主要包括機體、綜合航電系統、飛控系統、能源系統、動力系統以及電氣系統六大類。根據Lilium的數據，其eVTOL成本中，推進系統占比約40%，結構和內飾占比約25%，航電和飛控占比約20%，能源系統占比約10%，裝配件占比約5%。

電氣系統在eVTOL中的作用主要體現在以下幾個方面：

1. 為電機提供動力：電機作為eVTOL的動力心臟，其性能直接決定了eVTOL在起降、懸停、巡航等過程中表現的優劣。在eVTOL技術的發展過程中，電機驅動器在遭遇外部擾動后速度急劇跌落的問題成為亟待解決的技術難題。目前，國際學術界主要集中于研究eVTOL核心驅動器的速度控制，特別是速度過沖問題，而對突發大擾動導致的速度跌落問題關注較少。然而，在實際應用中，eVTOL面對城市高樓穿梭中的強風、極端雨雪天氣、飛鳥撞擊等外部干擾時，基于現有技術方案的電機驅動會產生速度的瞬時跌落，這將導致eVTOL運行不穩、空中打轉等問題，甚至會有傾覆等嚴重安全事故的風險。

2. 保障電子元件的正常運行：作為電能驅動的飛行器，eVTOL的電子元件占據整個飛行器總重量的27%-68%。每個電子元件盡可能小型化和輕量化才能夠提供更大的空間和動力。同時，eVTOL的起飛和降落次數較為頻繁，這就要求eVTOL內部連接系統必須可靠耐用，能承受頻繁起飛降落帶來的振動和沖擊。此外，產品迭代升級速度快，需求不斷變化，eVTOL研發階段需充分考慮可擴展性。

3. 影響eVTOL的安全性和可靠性：eVTOL電氣連接面臨諸多挑戰，安全是最重要的因素。設計組件網絡需要考慮eVTOL的形狀、尺寸、重量和功率要求。從充電開始，熱管理就很重要，因為想快速充電就意味著更多的熱量。如果電池變熱，它們的安全性就會受到影響。電氣火災與化石燃料火災有很大不同，燃燒得很快，也很難熄滅。此外，配電系統需要考慮不同的電力系統的隔離、電纜的標識和保護、輕量化等問題。TE在許多不同的市場運營，可以利用這種多樣化的經驗來制造更好的eVTOL系統。

4. 優化eVTOL的巡航性能：考慮電系統熱限制對傾轉翼eVTOL巡航性能的影響，可以幫助減少事故的發生，還可以降低運營商的運營成本。通過建立傾轉翼eVTOL巡航仿真模型，以飛機巡航速度作為控制變量，以巡航時間和電能消耗作為目標函數，結合實際飛行條件設定不同權重，基于改進粒子群算法進行優化求解，可以得出性能參數并對比分析，對減少飛機巡航時間和降低電能消耗均有良好的優化效果。

02 關鍵技術分析

（一）總體設計能力

現代飛行器的總體設計是eVTOL主機廠核心競爭力的重要來源。在eVTOL方興未艾的當下，其總體設計需要更深入地耦合氣動、控制、結構、動力、操穩等專業，尤其是對于傾轉翼、傾轉旋翼等飛行器氣動布局和推進系統的綜合優化。在模態轉換過程中，eVTOL的重心、氣動力/力矩、機身結構載荷、控制策略、功率需求均有顯著變化，需配合準確全面的數學模型和實體樣機完成設計迭代。

總體設計能力不僅影響樣機到產品的性能，還會影響研制成本和生命周期成本。在保證足夠安全性的前提下，降低購買、耗電、維修、保險、機庫等成本的能力，是eVTOL主機廠競爭力的重要來源。例如，維護成本方面，減少頻繁檢查、更換的部件，可降低維護占用的時間、人力和航材成本。最理想的情況是絕大多數部件在較長的運行周期內免維護，且關鍵故障能夠自診斷、隔離甚至恢復。

除了傳統的人工迭代設計-仿真驗證，多學科優化設計工具也在不斷發展，基于給定的代理模型、設計約束和優化目標，可以快速得出優化的設計參數集。在UAM市場遠未成熟，eVTOL構型尚無公認最優化方案的今天，隨著市場逐步成熟、應用場景逐漸清晰以及各項技術的發展，整機構型探索和優化仍是總體設計的重點工作。

（二）高敏度的態勢感知與空中避障技術

eVTOL需要具備高敏度的態勢感知與空中避障技術，以確保飛行安全。該技術具有實時機動避障決策功能，主要包括空間復雜環境下的多障礙物探測和分類、障礙物定位及路徑預測與碰撞風險分析、避障策略選擇和航線重新規劃等技術，涉及感知傳感器構型設計、多源信息融合、智能目標識別、障礙物危險評估與避障決策等諸多領域。

現有eVTOL制造商一般通過加裝ADS-B、TCAS等空中防撞設備來解決自動安全間隔保持能力、規避周圍危險能力。但針對城市地形地貌復雜、建筑物及附屬設施眾多、局部氣象條件多變、電磁環境惡劣、鳥群飛行等情況，根據幾何空間相對運動矢量進行避障決策、利用無碰撞路徑規劃代替避障決策、人工智能算法進行避障決策、建立城市低空環境仿真模型等技術路線還需攻克，通過快速監控檢測潛在障礙物、及時提前改變航向避開障礙物等eVTOL避障技術還不成熟。

（三）高精度的低空智能駕駛技術

eVTOL智能駕駛技術應具備無人駕駛的自主飛行能力，是一個從輔助駕駛、半自動飛行再到全自主飛行的遞進過程。該技術應能借助視覺、紅外、激光雷達和毫米波雷達等新型傳感器，采取極簡操控方式（SVO），通過融合多種傳感器增強飛機的環境感知能力，綜合運用AI、大數據等新興技術對已感知的環境進行智能決策分析，并利用電傳操縱系統建立的良好控制基礎。

eVTOL自動飛行性能，可在空中不確定的復雜氣象環境條件下實現自動駕駛、安全操作的智能駕駛技術還需逐漸演變進階。

（四）高韌性的低空航路規劃設計

eVTOL要安全運行必須解決低空航路規劃與設計問題，創建靈活機動、富有韌性的低空航線網絡系統。國內外相關機構或專家基于風險規避、四維航跡、城區風險地圖、融合人員密度因素等角度對無人機路徑規劃方面開展了探索，為拓展城際擺渡、低空旅游、空中快遞、應急救援等民用場景，精確規劃建設低空導航點和導航路線提供了參考。

創造多層級疊加的空中高速公路，既考量安全裕度的城市環境模型，也要能在飛行中再依據風險環境的變化動態調整飛行路線，還要對低空航線及路徑進行風險評估，并能夠及時響應需求、數量、技術、商業模式和應用的變化，使獲得適航認證的eVTOL與無人機、民用客機在同一空域融合運行，eVTOL低空航路規劃設計仍在技術開發完善階段。

（五）高能量密度的新能源電池技術

電池性能是制約eVTOL發展的關鍵因素。現有的電池技術仍有欠缺，其密度與安全性都需要進一步突破。當前電池技術還不能完全達到滿足eVTOL對運行場景的航程、生命周期、快充技術和能量密度等技術要素，電池供應商追求高能量密度、高功率密度、快速充電、長循環壽命和高安全性等多方面平衡，eVTOL主機廠商開發人員研發時需權衡各種指標。

目前，鋰電池技術相對氫燃料電池技術更成熟穩定，能量密度比最高，絕大多數制造商采用鋰電池，但鋰電池能量密度的提升需要持續技術攻關。氫燃料電池能量密度要高于鋰電池，但其功率密度較低，瞬間放電能力較差，還需要繼續發展。另外，由于太陽能輻射限制較多，實用性不高。

03 電子/電氣系統開發案例

（一）英搏爾與億航智能合作

2024年11月11日，英搏爾與億航智能在廣州舉行戰略合作簽約儀式。雙方達成長期戰略合作及技術開發合作，將共同開發適用于億航智能電動垂直起降航空器系列產品的高性能電機和電機控制器產品。英搏爾創新的“集成芯”技術將有助于進一步優化億航智能eVTOL的電機解決方案，從而實現輕量化、高功率以及更好的散熱性能，且適用于億航智能的多種eVTOL產品。

此外，英搏爾擬1260萬美元參與億航智能定向增發。本次認購是在保證日常經營資金使用需求和現金管理資金安全的前提下實施的，不會影響公司主營業務發展。公司通過參與億航智能定增，雙方將進一步建立全面、深入的戰略合作伙伴關系。

（二）賽峰集團和Pyroalliance公司合作

賽峰集團與電氣設備供應商Pyroalliance公司合作，為包括電動垂直起降（eVTOL）飛機在內的未來電動飛機上的大功率電網開發緊急電氣停機解決方案。高壓斷路器解決方案適用于帶有電動推進系統的飛機，其電網的電壓范圍為800-1200伏。這些解決方案具備“毫秒級”超快速使用特性，可在發生電力故障的情況下為機載電網提供瞬時保護。

（三）TE推出電氣互連解決方案

TEConnectivity推出高功率高電壓平的電氣互連解決方案，應對eVTOL飛行器在電氣連接方面的挑戰，包括為飛機減重、選擇高性能連接器件等。

TE面向eVTOL的產品范圍涵蓋高性能的電源分配方案、航電飛控系統、以及輕型且高效的電線電纜和連接器。這些解決方案不僅強調減輕重量、節省空間，還在提升安全性方面起到關鍵作用，能有效保障eVTOL的連續運行和乘客的安全。

TE的繼電器和接觸器產品展現出重量輕、體積小、效率高等優勢，能有效管理電氣負載，減少飛行器負擔。

04 發展趨勢與展望

（一）技術發展趨勢

eVTOL行業電子/電氣系統開發將朝著更高性能、更安全、更智能的方向發展，具體表現如下：

1.提高電池能量密度

當前電池技術仍有欠缺，其密度與安全性都需要進一步突破。現有的鋰電池技術相對氫燃料電池技術更成熟穩定，能量密度比最高，絕大多數制造商采用鋰電池，但鋰電池能量密度的提升需要持續技術攻關。氫燃料電池能量密度要高于鋰電池，但其功率密度較低，瞬間放電能力較差，還需要繼續發展。

此外，固態電池在安全和能量密度方面具備顯著優勢，其使用固態電解質替代了液態鋰電池中的電解液和隔膜，具備不可燃、無腐蝕、無揮發、無漏液、可抑制鋰枝晶形成等特點，安全性較高。

同時，固態電池可使用鋰金屬作為負極以提高電池的能量密度，目前液態鋰電池能量密度的天花板是300Wh/kg，而固態鋰電池的理論能量密度是700Wh/kg，是液態鋰電池的2倍以上，更適用于eVTOL。例如，寧德時代發布凝聚態電池，單體能量密度最高500Wh/kg，公司表示正在進行民用電動載人飛機項目合作開發；億航智能宣布完成對鋰金屬固態電池公司欣視界的戰略投資，二者將合作開展適用于億航智能自動駕駛飛行器產品的固態鋰電池研發與生產；國軒高科也已表明與億航智能簽訂戰略合作協議，致力于共同開發eVTOL的動力電芯、電池包、儲能系統和充電基礎設施。

2.優化航電及飛控系統

飛控系統承擔航跡控制、姿態控制和飛行增穩等核心功能，是eVTOL中最為關鍵的系統之一。飛控系統包括傳感器，飛控計算機、作動器和控制顯示四大子系統，其中計算機子系統是飛控系統的控制計算核心。

載人eVTOL飛控系統多要求采用多余度技術提高可靠性和安全性，也對載人飛控行業構成了極高的技術壁壘。簡化飛行操縱（SVO）是有人駕駛eVTOL的重要發展方向，在SVO趨勢下飛控價值量有望提升；同時，隨著汽車業巨頭入局eVTOL，智能座艙、自動駕駛等先進汽車電子技術也有望推動航空電子（包括飛控）行業發展。

（二）市場前景展望

隨著技術的不斷進步和市場需求的增長，eVTOL有望在未來交通中發揮重要作用，電子/電氣系統開發企業將迎來廣闊的市場前景。

1.技術進步推動市場發展

eVTOL技術的不斷進步，如分布式推進系統、高能效的電動推進系統、創新的氣動構型設計等，為其在未來交通中的應用提供了可能。

同時，電子/電氣系統的不斷優化，如提高電池能量密度、優化航電及飛控系統等，也將進一步提升eVTOL的性能和安全性，滿足市場需求。例如，英搏爾與億航智能合作，共同致力于發展在城市空中交通的低空經濟領域中eVTOL產品動力系統的研發及產業化；賽峰集團與Pyroalliance公司合作，為包括電動垂直起降（eVTOL）飛機在內的未來電動飛機上的大功率電網開發緊急電氣停機解決方案。

2.市場需求增長帶來機遇

隨著城市交通擁堵問題的日益嚴重，人們對高效、便捷的交通方式的需求不斷增長。eVTOL作為一種新型的交通方式，具有垂直起降、快捷機動、低噪音、零排放等優點，有望在未來交通中發揮重要作用。

eVTOL的應用場景也在不斷拓展，除了城市空中交通、短途旅行等領域，還可以應用于應急救援、物流運輸、觀光旅游等領域，市場需求增長帶來了廣闊的機遇。

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