低空经济定义及应用领域

低空经济定义

利用城市低空资源，开展商业活动与服务的新经济形态，涵盖货物运输、乘客出行、农业监测及基础设施检查等。

主要应用领域

低空经济聚焦于货物快速配送、eVTOL空中出租车、农业精准作业及城市基础设施维护，促进智慧城市发展。

市场潜力

低空经济市场潜力巨大，预计未来十年将创造数万亿美元产值，成为全球经济新增长点。

政策支持

中央经济工作会议和党的二十届三中全会明确将低空经济列为国家战略性新兴产业，强调其作为新增长引擎的重要性。

2024年中国低空经济市场规模分析

市场规模概览

细分市场表现

低空经济产业主要包括低空制造、低空飞行、低空保障和综合服务，其中低空制造产业占比达88%，为主要构成部分。该产业涉及通用、警用、海关及部分军用航空器的研发制造。

增长驱动力分析

政策扶持、技术创新与市场需求共同推动低空经济持续扩张，预计未来几年仍将保持高速增长。

中国无人机发展现状

我国民用无人机注册数量快速增长。2022年全国民用无人机注册数量达95.8万架，同比增长15.14%。民用无人机逐渐步入持证上岗时代，根据中国民用航空局公布的数据，2022年，全行业民用无人机有 效驾驶员执照15.28万本，同比增长26.49%。

低空飞行器（eVTOL）

随着低空经济兴起，低空飞行器成为连接城市的新纽带，开辟物流、旅游等新市场。

集成先进动力系统，如SiC MOSFET，实现高效能、低能耗，适应复杂飞行条件。

政策支持

政府政策鼓励，如长三角、大湾区等地区，加速低空飞行器商业化进程。

低空飞行器的结构组成

机身结构

提供整体支撑，保护内部组件。减少空气阻力，提高飞行效率。为乘客提供舒适的空间。

推进系统

负责产生升力和推力，使飞行器能够起飞、悬停、前进及降落。

控制系统

集成先进的飞行控制软件与传感器，实现精准导航与自动避障，确保飞行安全与任务执行效率。

能源管理系统

管理和优化飞行器的能量使用，确保电源的安全可靠。

低空飞行器动力系统

动力系统核心

低空飞行器的动力系统由电机、电控系统、能源存储与管理系统、推进装置以及冷却系统等关键组件构成。随着技术的不断进步，尤其是新材料的应用、电池能量密度的提升以及自动驾驶技术的发展，这些系统的性能和可靠性将得到显著增强。

主流动力类型

涵盖燃油、纯电、混动与氢能，各有千秋。

电机与电控

电机负责将电能转化为机械运动，而电控则确保这种转化过程按需进行，并且安全可靠。

技术创新

SiC MOSFET等新材料提升动力系统效能。

电机控制与驱动系统原理图

图 ：电机控制与驱动系统原理图（来源：英飞凌官网）

主流动力类型比较

燃油方案

载重大，续航长，适用于远距离运输任务，但效率较低，排放问题需关注

纯电方案

智能化适配，噪音低，环保，适合城市内部短途出行，但受限于电池技术，续航有限。

混动方案

结合纯电与燃油优点，提高续航能力，减少排放，是目前较为理想的折衷方案。

低空飞行国内领军企业

1.亿航智能 (EHang)

1.亿航是全球首个获得中国民航局颁发的无人驾驶航空器型号合格证的公司，其EH216-S型号已经完成适航审定。

2.专注于城市空中交通（UAM）解决方案，包括载人和物流运输。

2.沃兰特航空 (Volant AeroTech)

1.沃兰特航空致力于开发复合翼构型的eVTOL飞行器VE25，拥有丰富的民航飞机研发经验。

2.已与多家航空公司和运营商签订战略合作协议及意向订单。

3.小鹏汇天 (Xpeng AeroHT)

1.小鹏汽车旗下的子公司，专注于飞行汽车的研发，推出了旅航者X2等多款飞行器。

2.计划在未来几年内推出可量产的飞行汽车产品。

4.峰飞航空 (AutoFlight)

1.峰飞航空是一家专注于大型eVTOL自动驾驶飞行器的研发与制造的企业。

2.其EVe200型号已经获得了型号合格证申请受理，计划用于城市空中交通。

5.御风未来 (Vertaxi)

1.御风未来专注于eVTOL飞行器的研发，其Matrix 1是一款全电驱动的复合翼构型飞行器。

2.与多家行业伙伴合作，推进技术验证和商业应用。

6.时的科技 (TCab Tech)

1.时的科技是国内载人倾转旋翼eVTOL领域的先行者，已获得多个国内外客户的意向订单。

 2.与多家航空公司和政府机构合作，推动eVTOL的应用落地。

7.零重力 (Zero Gravity)

1.零重力专注于开发轻型、高效的eVTOL飞行器，旨在为城市空中交通提供解决方案。

8.沃飞长空

1.沃飞长空隶属于吉利控股集团，专注于低空智慧交通飞行器的研发和商业化运营。其AE200 eVTOL验证机已完成多项飞行试验，并签订了大量订单。

9.广州汽车集团股份有限公司 (广汽集团)

广汽集团自主研发了GOVE飞行汽车，旨在实现地面行驶与空中飞行的结合，探索陆空两栖交通的新模式。

10.亿维特（南京）航空科技有限公司

1.专注于载人eVTOL的研发和制造，其ET9原型机已成功完成首飞，具有优越的气动性能和较大的载重能力。

无人机领域国内领军企业

1.大疆创新 (DJI)

作为全球消费级无人机市场的领导者，大疆占据了全球无人机市场70%以上的份额，其产品线覆盖从入门级到专业级的航拍无人机，如Mavic系列、Air系列、Mini系列等，并且在农业植保无人机方面也有显著成就。

2.极飞科技 (XAIRCRAFT)

极飞科技是世界领先的智慧农业服务商，专注于农业植保无人机的研发与制造，服务超过42个国家和地区。除了农业无人机外，极飞还推出了自动驾驶仪、农用无人车等产品，致力于推动农业科技的发展。

3.AEE一电科技

 提供包括警用在内的多个行业的无人机系统解决方案，其AU300自传旋翼无人机、A200旋翼无人机等产品备受好评。

4.Yuneec 昊翔

昊翔拥有全方位的能力覆盖从智能无人机的设计到量产，并在全球范围内建立了广泛的业务布局。

5.易瓦特科技股份公司（Ewatt）

专注于民用无人机系统的设计、研发、生产和销售，掌握了无人机系统六大核心技术，产品涵盖固定翼和多旋翼无人机。

6.成都纵横自动化技术股份有限公司

成都纵横专注于垂直起降固定翼无人机的设计与制造，其产品被广泛应用于测绘、地质勘探、环境保护等领域。纵横无人机以长航时、远距离监控等特点受到行业用户的认可。

7.浙江科比特创新科技有限公司

科比特航空是工业级无人机系统的供应商，其产品和服务涵盖了电力巡检、安防监控、应急救援等多个领域。科比特在任务载荷集成和系统定制化方面有着丰富的经验。

8.华科尔 (Walkera)

华科尔科技股份有限公司成立于1994年，提供从入门级到专业级别的各种无人机产品，包括竞速无人机、航拍无人机等。华科尔在无人机爱好者中拥有良好的口碑。

9.臻迪科技 (PowerVision)

臻迪科技是一家致力于机器人和人工智能领域的高科技企业，其推出的水下无人机“小海鳐”以及空中无人机“PowerEgg”等产品在市场上受到了广泛关注。臻迪科技不断探索无人机在不同环境下的新应用场景。

10.汉和航空

较早涉足工业级无人机领域，拥有多款成熟的农业无人机平台，并能够快速响应不同行业的应用场景需求。

低空飞行器国内国外电机供应商

国内外市场概览

全球范围内，低空飞行器电机供应商竞争激烈，中国与欧美企业并驾齐驱，共同推动行业创新与发展。

国内领先企业

中国涌现多家优秀电机制造商，如卧龙电驱、T-Motor等，凭借技术创新与成本优势，在全球市场占据一席之地。

国际知名企业

国际上，pipistrel、塞峰、罗罗、magnix、magicall等老牌航空巨头持续发力，利用其深厚的技术积累，为低空飞行器提供高性能电机解决方案。

低空飞行器与新能源汽车的区别

电机效率需求

eVTOL需更高电机效率，因垂直起降与悬停消耗大，而新能源汽车则侧重行驶效率。

转矩密度考量

eVTOL强调高转矩密度，以实现紧凑设计与多旋翼布局，新能源汽车则平衡性能与成本。

应用场景差异

空中复杂操作要求eVTOL电机瞬时响应快，地面行驶则更注重持续稳定输出。

技术挑战不同

eVTOL面临散热与重量控制难题，新能源汽车则聚焦电池续航与充电效率。

低空飞行器所使用的电机需要保持一定的轻量化，同时实现更大的输出功率，这就需要研发更轻、更小的电机，同时保持动力性能的优越性，以减轻整机重量，提高升力和载重质量。

功率密度的提升

目前电动汽车用的电机输出功率密度约为2Kw/kg，通过改进高磁场材料和绕组方式，未来有望将这一数值提升至5Kw/kg，甚至是10Kw/kg，实现显著的功率密度提升。

散热与可靠性

由于电机工况条件严苛，其更换频率可能更高，约每1至2年更换一次，具有耗材特性。因此，电机设计需要兼顾散热性能和可靠性，确保在高温、高负荷条件下稳定运行。

SiC器件成为低空飞行器市场研究和应用的热点

随着低空飞行器（如电动垂直起降飞行器，eVTOLs）技术的发展，对于高效能和高可靠性的电力电子组件的需求日益增加。碳化硅（SiC）功率器件因其独特的物理特性，在这些应用中展现了巨大的潜力。

SiC功率器件的优势

1. 高耐压能力：与传统的硅基IGBT相比，SiC器件的绝缘击穿场强更高，可以承受更高的电压而不发生击穿。这使得它们非常适合于800V甚至更高电压平台的应用，减少了系统的复杂性和重量，对轻量化设计的低空飞行器尤为重要。

2. 低导通电阻和高热导率：SiC材料的低导通电阻意味着更低的能量损耗，而其高热导率则有助于散热，使器件能够在更高的温度下稳定工作。这对于提高飞行器的效率和续航能力至关重要。

   
   

3. 高速开关能力：SiC器件能够支持更快的开关频率，这不仅提高了电机控制的精度和响应速度，还允许更紧凑的设计，因为高频操作通常意味着更小尺寸的无源元件可以被使用。

4. 系统级优势：尽管单个SiC器件的成本较高，但其带来的整体系统效率提升、体积减小以及可靠性增强，往往可以在整个生命周期内降低成本并提供更好的性能。

应用于低空飞行器的动力系统

对于低空飞行器而言，采用SiC功率器件不仅仅是追求更高的性能指标，也是为了满足航空级别的安全和可靠性要求。由于这类飞行器可能需要在各种严苛条件下运行，包括极端温度变化、振动等环境因素，因此SiC器件的高温稳定性和机械强度成为关键考量点。

此外，考虑到低空飞行器通常对成本不是非常敏感，并且可以在设计上保留一定的冗余度以确保安全性，所以SiC技术的应用在此领域显得尤为合适。随着SiC制造工艺的进步和规模化生产的实现，预计未来几年内其成本将逐渐降低，进一步推动这一技术在低空飞行器及其他高性能应用场景中的普及。

综上所述，SiC功率器件凭借其卓越的电气特性和物理属性，正逐渐成为下一代低空飞行器动力系统的核心组成部分，为实现更高效、更可靠的电推进系统铺平了道路。

有哪些SiC器件可供选择？

利用SiC MOSFET技术，可以优化低空飞行器的电力转换过程，减少能量损耗，使得每次充电后飞行器能够飞行更长时间或更远距离。这种高效的电力管理对于增强飞行器的操作灵活性和任务执行能力至关重要。

根据公开资料，无锡利普思半导体推出的ED3H系列SiC模块已经成功进入了空客集团的供应链，应用于其氢能飞行器项目。这些模块专为商用汽车和航空领域设计，采用了半桥拓扑结构。据公司官网介绍，ED3H系列在保持与ED3相同尺寸的同时，针对高频应用优化了门极引脚设计，使得用户可以轻松地将现有系统中的ED3 IGBT模块升级到SiC模块，从而显著降低系统损耗并提升电机转速。

该系列模块具备1200V的耐压能力和800A的电流承载能力，并采用环氧树脂灌封工艺，确保了其车规级品质和可靠性。通过使用ED3H SiC模块，不仅可以提高电力转换效率，还能简化系统的热管理和机械设计，这对于追求高性能和高可靠性的航空应用来说是非常重要的优势。

英飞凌的AIMW120R080M1

• 低开关损耗：有助于提高系统的整体效率。
• 无阈值开启状态：简化了电路设计和控制逻辑。
• 与IGBT驱动电压兼容：便于现有系统升级，无需大幅改动驱动电路。
• 温度无关的关断开关损耗：保证了在不同工作温度下的一致性表现。

ST的SCTW40N120G2VAG

• 低导通电阻：典型值为75毫欧，最大值不超过105毫欧，有助于减少能量损耗，提高效率。
• 宽栅极阈值电压范围：最小1.9V，最大5.0V，确保了驱动灵活性和可靠性。
• 高击穿电压：可达1200V，增强了系统的安全性和耐用性。
• 大连续漏极电流：支持33A的连续电流，满足高功率应用需求。
• 卓越的工作温度性能：工作结温高达200℃，而环境工作温度范围从-40℃到175℃，适应各种极端条件。
• 优化的电气参数：具有低栅极电荷和输入电容，以及快速恢复的本征体二极管，这些特点有助于实现高速开关和降低开关损耗。

爱仕特的ASC800N1200HPD

• 极低导通电阻：仅为2毫欧，有效降低了传导损耗，提升了系统效率。
• 高击穿电压：达到1200V，确保了在高压环境下工作的安全性和可靠性。
• 大连续漏极电流：支持高达40A的连续电流，满足高功率应用的需求。
• 宽广的工作温度范围：从-40℃到175℃，适应各种极端条件，保证系统的稳定运行。
• 优异的开关特性：具备高开关频率和快速恢复能力，减少了能量损耗并提高了整体性能。

小鹏汇天“陆地航母”

项目背景

小鹏汇天，作为国内领先的智能飞行汽车研发企业，其“陆地航母”项目旨在探索未来城市空中出行解决方案。

SiC MOSFET集成

在“陆地航母”中，SiC MOSFET被广泛应用于电控系统，显著提升了飞行效率与稳定性，实现更远航程与更低能耗。

技术创新点

通过定制化的SiC MOSFET模块，小鹏汇天成功解决了高功率密度与散热难题，为飞行汽车的商业化铺平道路。

全球首个800V高压碳化硅增程动力平台

CLTC综合续航超过1000km

采用800V高压平台，集成SiC MOSFET，显著提升能量转换效率，实现超长续航里程。

CLTC工况下，综合续航里程突破1000km，刷新行业纪录，满足长途出行需求。

引领新能源汽车行业技术革新，树立新标杆，加速SiC技术在低空飞行器领域的应用推广。

800V碳化硅内嵌式动力套

采用800V碳化硅(SiC)技术，显著提高动力系统的效率与性能，实现更远航程与更快充电速度。

内嵌式设计，集成了电机、逆变器与控制器，减少空间占用，增强系统紧凑性与可靠性。

得益于SiC MOSFET的优异特性，动力套件在高温与高压环境下表现出色，确保飞行器稳定运行。

广泛应用于商用无人机与空中出租车，推动低空经济高效发展，满足未来城市空中交通需求。

空客氢能飞行器项目合作

利普思半导体凭借ED3H系列SiC模块，成功进入空客氢能飞行器项目供应链。

ED3H系列采用半桥拓扑，优化门级引脚设计，大幅降低系统损耗，提升电机效率。

此次合作标志着SiC MOSFET在航空领域的广泛应用前景，推动氢能飞行器技术革新。

双方将持续深化合作，共同探索SiC技术在低空飞行器动力系统的更多可能性。

材料创新

SiC材料性能将持续优化，新一代SiC MOSFET将更高效、更可靠。

集成度提升

模块化设计将促进SiC MOSFET与系统更紧密集成，实现更高功率密度。

智能控制

AI算法融入电控系统，使SiC MOSFET响应更快，适应复杂飞行环境。

绿色能源

氢能与SiC技术结合，推动低空飞行器向零排放目标迈进。

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