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eVTOL（电动垂直起降飞行器）作为未来交通的关键领域，正处于快速发展阶段。2009年至2016年，全球仅有数家eVTOL企业，而自2017年起，陆续有40余家企业进入该行业。2019年，亿航智能成功在美股上市，随后到2023年，又有5家eVTOL国际企业在美股上市。目前，全球已有百余家eVTOL企业。从地理分布来看，eVTOL企业大部分集中在中国、美国、欧洲等沿海城市。中国企业数量众多，欧美企业融资额度较大。从融资规模看，eVTOL行业累计融资规模超过110亿美元，其中81%的融资额由前10的企业拥有。如Joby、Archer、Lilium融资规模靠前，达到10亿美元以上。国内的小鹏汇天自2021年10月首次融资后，融资规模达5亿余美元；亿航智能自2014年成立，于2019年12月在美股上市，迄今获得近2亿美元融资。此外，广东海鸥飞行汽车、峰飞航空、时的科技、零重力飞机、沃兰特、御风未来、沃极步耀、亿维特等也均进入“亿元俱乐部”。目前，国内亿航智能的EH216-S飞行器已取得中国民航局TC、PC许可；峰飞航空V2000CG货运版eVTOL取得中国民航局TC许可；沃飞长空、峰飞航空、沃兰特、时的科技、小鹏汇天、御风未来等主机厂多款eVTOL飞行器型号已申请中国民航局CAAC或欧洲航空安全局EASA适航认证，有望陆续取得TC、PC。电子/电气系统是eVTOL安全运行的关键，直接影响其性能、续航里程、安全性等方面，对于实现eVTOL的各项功能起着至关重要的作用。eVTOL产业链较长，主机厂主要承担整机研发和集成任务。eVTOL的核心子系统主要包括机体、综合航电系统、飞控系统、能源系统、动力系统以及电气系统六大类。根据Lilium的数据，其eVTOL成本中，推进系统占比约40%，结构和内饰占比约25%，航电和飞控占比约20%，能源系统占比约10%，装配件占比约5%。![]()
电气系统在eVTOL中的作用主要体现在以下几个方面：1. 为电机提供动力：电机作为eVTOL的动力心脏，其性能直接决定了eVTOL在起降、悬停、巡航等过程中表现的优劣。在eVTOL技术的发展过程中，电机驱动器在遭遇外部扰动后速度急剧跌落的问题成为亟待解决的技术难题。目前，国际学术界主要集中于研究eVTOL核心驱动器的速度控制，特别是速度过冲问题，而对突发大扰动导致的速度跌落问题关注较少。然而，在实际应用中，eVTOL面对城市高楼穿梭中的强风、极端雨雪天气、飞鸟撞击等外部干扰时，基于现有技术方案的电机驱动会产生速度的瞬时跌落，这将导致eVTOL运行不稳、空中打转等问题，甚至会有倾覆等严重安全事故的风险。![]()
2. 保障电子元件的正常运行：作为电能驱动的飞行器，eVTOL的电子元件占据整个飞行器总重量的27%-68%。每个电子元件尽可能小型化和轻量化才能够提供更大的空间和动力。同时，eVTOL的起飞和降落次数较为频繁，这就要求eVTOL内部连接系统必须可靠耐用，能承受频繁起飞降落带来的振动和冲击。此外，产品迭代升级速度快，需求不断变化，eVTOL研发阶段需充分考虑可扩展性。![]()
3. 影响eVTOL的安全性和可靠性：eVTOL电气连接面临诸多挑战，安全是最重要的因素。设计组件网络需要考虑eVTOL的形状、尺寸、重量和功率要求。从充电开始，热管理就很重要，因为想快速充电就意味着更多的热量。如果电池变热，它们的安全性就会受到影响。电气火灾与化石燃料火灾有很大不同，燃烧得很快，也很难熄灭。此外，配电系统需要考虑不同的电力系统的隔离、电缆的标识和保护、轻量化等问题。TE在许多不同的市场运营，可以利用这种多样化的经验来制造更好的eVTOL系统。4. 优化eVTOL的巡航性能：考虑电系统热限制对倾转翼eVTOL巡航性能的影响，可以帮助减少事故的发生，还可以降低运营商的运营成本。通过建立倾转翼eVTOL巡航仿真模型，以飞机巡航速度作为控制变量，以巡航时间和电能消耗作为目标函数，结合实际飞行条件设定不同权重，基于改进粒子群算法进行优化求解，可以得出性能参数并对比分析，对减少飞机巡航时间和降低电能消耗均有良好的优化效果。
（一）总体设计能力
现代飞行器的总体设计是eVTOL主机厂核心竞争力的重要来源。在eVTOL方兴未艾的当下，其总体设计需要更深入地耦合气动、控制、结构、动力、操稳等专业，尤其是对于倾转翼、倾转旋翼等飞行器气动布局和推进系统的综合优化。在模态转换过程中，eVTOL的重心、气动力/力矩、机身结构载荷、控制策略、功率需求均有显著变化，需配合准确全面的数学模型和实体样机完成设计迭代。总体设计能力不仅影响样机到产品的性能，还会影响研制成本和生命周期成本。在保证足够安全性的前提下，降低购买、耗电、维修、保险、机库等成本的能力，是eVTOL主机厂竞争力的重要来源。例如，维护成本方面，减少频繁检查、更换的部件，可降低维护占用的时间、人力和航材成本。最理想的情况是绝大多数部件在较长的运行周期内免维护，且关键故障能够自诊断、隔离甚至恢复。除了传统的人工迭代设计-仿真验证，多学科优化设计工具也在不断发展，基于给定的代理模型、设计约束和优化目标，可以快速得出优化的设计参数集。在UAM市场远未成熟，eVTOL构型尚无公认最优化方案的今天，随着市场逐步成熟、应用场景逐渐清晰以及各项技术的发展，整机构型探索和优化仍是总体设计的重点工作。（二）高敏度的态势感知与空中避障技术
eVTOL需要具备高敏度的态势感知与空中避障技术，以确保飞行安全。该技术具有实时机动避障决策功能，主要包括空间复杂环境下的多障碍物探测和分类、障碍物定位及路径预测与碰撞风险分析、避障策略选择和航线重新规划等技术，涉及感知传感器构型设计、多源信息融合、智能目标识别、障碍物危险评估与避障决策等诸多领域。
现有eVTOL制造商一般通过加装ADS-B、TCAS等空中防撞设备来解决自动安全间隔保持能力、规避周围危险能力。但针对城市地形地貌复杂、建筑物及附属设施众多、局部气象条件多变、电磁环境恶劣、鸟群飞行等情况，根据几何空间相对运动矢量进行避障决策、利用无碰撞路径规划代替避障决策、人工智能算法进行避障决策、建立城市低空环境仿真模型等技术路线还需攻克，通过快速监控检测潜在障碍物、及时提前改变航向避开障碍物等eVTOL避障技术还不成熟。（三）高精度的低空智能驾驶技术
eVTOL智能驾驶技术应具备无人驾驶的自主飞行能力，是一个从辅助驾驶、半自动飞行再到全自主飞行的递进过程。该技术应能借助视觉、红外、激光雷达和毫米波雷达等新型传感器，采取极简操控方式（SVO），通过融合多种传感器增强飞机的环境感知能力，综合运用AI、大数据等新兴技术对已感知的环境进行智能决策分析，并利用电传操纵系统建立的良好控制基础。
eVTOL自动飞行性能，可在空中不确定的复杂气象环境条件下实现自动驾驶、安全操作的智能驾驶技术还需逐渐演变进阶。（四）高韧性的低空航路规划设计
eVTOL要安全运行必须解决低空航路规划与设计问题，创建灵活机动、富有韧性的低空航线网络系统。国内外相关机构或专家基于风险规避、四维航迹、城区风险地图、融合人员密度因素等角度对无人机路径规划方面开展了探索，为拓展城际摆渡、低空旅游、空中快递、应急救援等民用场景，精确规划建设低空导航点和导航路线提供了参考。
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创造多层级叠加的空中高速公路，既考量安全裕度的城市环境模型，也要能在飞行中再依据风险环境的变化动态调整飞行路线，还要对低空航线及路径进行风险评估，并能够及时响应需求、数量、技术、商业模式和应用的变化，使获得适航认证的eVTOL与无人机、民用客机在同一空域融合运行，eVTOL低空航路规划设计仍在技术开发完善阶段。（五）高能量密度的新能源电池技术
电池性能是制约eVTOL发展的关键因素。现有的电池技术仍有欠缺，其密度与安全性都需要进一步突破。当前电池技术还不能完全达到满足eVTOL对运行场景的航程、生命周期、快充技术和能量密度等技术要素，电池供应商追求高能量密度、高功率密度、快速充电、长循环寿命和高安全性等多方面平衡，eVTOL主机厂商开发人员研发时需权衡各种指标。
目前，锂电池技术相对氢燃料电池技术更成熟稳定，能量密度比最高，绝大多数制造商采用锂电池，但锂电池能量密度的提升需要持续技术攻关。氢燃料电池能量密度要高于锂电池，但其功率密度较低，瞬间放电能力较差，还需要继续发展。另外，由于太阳能辐射限制较多，实用性不高。（一）英搏尔与亿航智能合作
2024年11月11日，英搏尔与亿航智能在广州举行战略合作签约仪式。双方达成长期战略合作及技术开发合作，将共同开发适用于亿航智能电动垂直起降航空器系列产品的高性能电机和电机控制器产品。英搏尔创新的“集成芯”技术将有助于进一步优化亿航智能eVTOL的电机解决方案，从而实现轻量化、高功率以及更好的散热性能，且适用于亿航智能的多种eVTOL产品。此外，英搏尔拟1260万美元参与亿航智能定向增发。本次认购是在保证日常经营资金使用需求和现金管理资金安全的前提下实施的，不会影响公司主营业务发展。公司通过参与亿航智能定增，双方将进一步建立全面、深入的战略合作伙伴关系。（二）赛峰集团和Pyroalliance公司合作
赛峰集团与电气设备供应商Pyroalliance公司合作，为包括电动垂直起降（eVTOL）飞机在内的未来电动飞机上的大功率电网开发紧急电气停机解决方案。高压断路器解决方案适用于带有电动推进系统的飞机，其电网的电压范围为800-1200伏。这些解决方案具备“毫秒级”超快速使用特性，可在发生电力故障的情况下为机载电网提供瞬时保护。
（三）TE推出电气互连解决方案
TEConnectivity推出高功率高电压平的电气互连解决方案，应对eVTOL飞行器在电气连接方面的挑战，包括为飞机减重、选择高性能连接器件等。
TE面向eVTOL的产品范围涵盖高性能的电源分配方案、航电飞控系统、以及轻型且高效的电线电缆和连接器。这些解决方案不仅强调减轻重量、节省空间，还在提升安全性方面起到关键作用，能有效保障eVTOL的连续运行和乘客的安全。TE的继电器和接触器产品展现出重量轻、体积小、效率高等优势，能有效管理电气负载，减少飞行器负担。（一）技术发展趋势
eVTOL行业电子/电气系统开发将朝着更高性能、更安全、更智能的方向发展，具体表现如下：
1.提高电池能量密度
当前电池技术仍有欠缺，其密度与安全性都需要进一步突破。现有的锂电池技术相对氢燃料电池技术更成熟稳定，能量密度比最高，绝大多数制造商采用锂电池，但锂电池能量密度的提升需要持续技术攻关。氢燃料电池能量密度要高于锂电池，但其功率密度较低，瞬间放电能力较差，还需要继续发展。
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此外，固态电池在安全和能量密度方面具备显著优势，其使用固态电解质替代了液态锂电池中的电解液和隔膜，具备不可燃、无腐蚀、无挥发、无漏液、可抑制锂枝晶形成等特点，安全性较高。
同时，固态电池可使用锂金属作为负极以提高电池的能量密度，目前液态锂电池能量密度的天花板是300Wh/kg，而固态锂电池的理论能量密度是700Wh/kg，是液态锂电池的2倍以上，更适用于eVTOL。例如，宁德时代发布凝聚态电池，单体能量密度最高500Wh/kg，公司表示正在进行民用电动载人飞机项目合作开发；亿航智能宣布完成对锂金属固态电池公司欣视界的战略投资，二者将合作开展适用于亿航智能自动驾驶飞行器产品的固态锂电池研发与生产；国轩高科也已表明与亿航智能签订战略合作协议，致力于共同开发eVTOL的动力电芯、电池包、储能系统和充电基础设施。
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飞控系统承担航迹控制、姿态控制和飞行增稳等核心功能，是eVTOL中最为关键的系统之一。飞控系统包括传感器，飞控计算机、作动器和控制显示四大子系统，其中计算机子系统是飞控系统的控制计算核心。载人eVTOL飞控系统多要求采用多余度技术提高可靠性和安全性，也对载人飞控行业构成了极高的技术壁垒。简化飞行操纵（SVO）是有人驾驶eVTOL的重要发展方向，在SVO趋势下飞控价值量有望提升；同时，随着汽车业巨头入局eVTOL，智能座舱、自动驾驶等先进汽车电子技术也有望推动航空电子（包括飞控）行业发展。（二）市场前景展望
随着技术的不断进步和市场需求的增长，eVTOL有望在未来交通中发挥重要作用，电子/电气系统开发企业将迎来广阔的市场前景。
1.技术进步推动市场发展
eVTOL技术的不断进步，如分布式推进系统、高能效的电动推进系统、创新的气动构型设计等，为其在未来交通中的应用提供了可能。同时，电子/电气系统的不断优化，如提高电池能量密度、优化航电及飞控系统等，也将进一步提升eVTOL的性能和安全性，满足市场需求。例如，英搏尔与亿航智能合作，共同致力于发展在城市空中交通的低空经济领域中eVTOL产品动力系统的研发及产业化；赛峰集团与Pyroalliance公司合作，为包括电动垂直起降（eVTOL）飞机在内的未来电动飞机上的大功率电网开发紧急电气停机解决方案。随着城市交通拥堵问题的日益严重，人们对高效、便捷的交通方式的需求不断增长。eVTOL作为一种新型的交通方式，具有垂直起降、快捷机动、低噪音、零排放等优点，有望在未来交通中发挥重要作用。eVTOL的应用场景也在不断拓展，除了城市空中交通、短途旅行等领域，还可以应用于应急救援、物流运输、观光旅游等领域，市场需求增长带来了广阔的机遇。技术邻简介:
技术邻专注于工科技术社区，从最早的CAE技术社区（中国CAE联盟）发展而来，在CAE领域有20年的教学和咨询服务经验。更多学习资料获取，仿真服务，扫码添加技术邻客服详细咨询~
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