低空经济的电流“脉搏”不能失准：国产传感器如何抢滩eVTOL万亿市场

2025月12月31日，“汉阳造”吨级的eVTOL几分钟出色完成低空跨海峡物流配送任务，将物流时效从“小时级”压缩至“分钟级”，为火灾扑救、紧急救援、医疗救急、生鲜冷链等高效低空作业提供全新解决方案。随着全固态电池逐步量产，相信，2026年固态电池将在低空经济率先落地应用，低空经济因此插上更加强有力的“翅膀”飞速发展。然而，eVTOL和电动汽车不同，它没有路边停车的机会，其动力系统的绝对安全是首要前提，而精准的电流检测正是保障安全的核心。

什么是eVTOL

eVTOL（电动垂直起降飞行器）是一种无需跑道、靠电力驱动的新型飞行器，既能垂直起飞降落，又能高效巡航，是低空经济的核心技术。它主要通过锂电池或氢能提供动力，构型多样，包括多旋翼、复合翼和倾转旋翼等。目前主要应用是物流运输、紧急物资投放等载物，将来会应用于城市空中交通（UAM）、区域客运、紧急救援等载人。

 

 

eVTOL对电流检测的要求

eVTOL不同于路上跑的电动汽车，其安全性、可靠性、效率和性能直接依赖于精确、快速、可靠的电流监测，电流检测是保障飞行安全的核心环节，这些要求远比普通电动汽车或工业应用更为严苛，具体可归纳为以下几个核心维度：

1、核心要求：极高可靠性 & 功能安全 

这是航空领域的首要前提，电流检测的任何失误都可能导致灾难性后果。

• 高功能安全等级：必须符合 DO-178C（软件）和DO-254（硬件）标准，电流检测系统通常需要达到ASIL D (ISO 26262) 或更高级别的航空专用安全等级。这意味着必须有极高的故障容错率。
• 冗余设计：关键动力通道（如电机驱动器）的电流检测必须采用多重冗余设计（例如，双路或三路独立的电流传感器+处理通道），并进行实时交叉校验，确保单一传感器或电路故障时，系统能无缝切换或安全降级。
• 故障安全与诊断：传感器必须具备完善的自诊断功能（如断线检测、供电监测、信号合理性校验），并能实时将故障状态上报给飞行控制系统（FCC），以便采取应对措施。

2、性能要求：高精度、宽范围、快响应 

eVTOL的复杂飞行剖面（垂直起飞、悬停、过渡、巡航）对电流检测的动态性能提出了全方位挑战。

• 超高精度：在整个测量范围内，精度要求通常在 ±0.5% 至 ±1%以内。高精度是保证以下方面的基础：

电机控制性能：实现FOC（磁场定向控制）的最佳扭矩输出和效率。

电池管理（BMS）：精确计算SOC（荷电状态）和SOH（健康状态），避免过充过放，保障续航与安全。

• 功率与热管理：准确估算系统损耗，进行主动热管理。

极宽的动态范围：eVTOL在不同飞行阶段电流变化巨大。

悬停与起飞：需要最大扭矩，电流达到峰值（可能高达数百至数千安培）。

巡航：电流显著降低。

传感器必须能同时准确测量峰值大电流和巡航时的小电流，动态范围宽。

极快的响应速度：电机控制环路（特别是多极对电机）要求电流检测具有高带宽（通常数百kHz）和低相移，以确保控制系统的稳定性和快速动态响应（如应对阵风）。

高带宽与低延迟：从电流变化到被控制器感知的总延迟必须极小，通常要求< 1微秒，这对传感器输出类型和信号链设计是巨大考验。

3、环境与物理要求 

航空严苛的工作环境带来额外挑战。

• 高功率密度与紧凑尺寸：eVTOL对重量和空间极度敏感，电流传感器必须体积小、重量轻、易于集成到电机驱动器（逆变器）中。
• 低功耗与高效率：传感器自身功耗要极低，以减少热耗散，提升整机效率。
• 强电磁干扰（EMI）免疫力：工作在高频、大电流的逆变器环境中，充斥着强烈的dv/dt和di/dt噪声。传感器必须具有极高的抗干扰能力（通常要求符合航空级EMC标准）。
• 宽温工作：需在-55°C 至 +125°C甚至更宽的温度范围内保持性能稳定，温漂要极小。
• 高隔离电压：必须能承受电机驱动总线的高压（通常800V或更高）与低压控制侧之间的电位差，提供高电气隔离（通常数kV以上），确保安全。

4、关键检测点与技术选择 

eVTOL的电流检测主要分布在几个关键位置：

• 电机相电流检测：位于逆变器输出端，用于电机控制。这是要求最高的地方。
• 直流母线电流检测：位于电池和逆变器之间，用于电池功率监控和保护。
• 电池包电流检测：用于BMS，要求高精度和良好的直流性能。

根据以上要求，不同检测点的技术选择是一个权衡过程：新能源/航空级电流传感器方案对比表

检测点​	核心需求排序​	主流/潜在技术方案​	关键取舍​
电机相电流​	1. 安全/冗余 2. 带宽/速度 3. 精度​	1. 分流器 + 隔离运放​ (当前主流)  2. 隧道磁阻传感器​ (未来趋势)  3. 闭环霍尔传感器​ (成熟方案)	精度/速度 vs. 功耗/隔离​  分流器方案速度/精度最优，但有损耗和隔离挑战；TMR潜力最大。
直流母线电流​	1. 安全/诊断 2. 精度 3. 带宽	1. 闭环霍尔传感器​  2. 磁通门传感器​ (对直流精度要求极高时)  3. 分流器方案​	精度 vs. 成本/尺寸​  霍尔方案是精度、成本、尺寸的良好平衡。
BMS电流​	1. 高精度（尤直流） 2. 可靠性 3. 安全隔离	1. 高精度分流器 + AFE​  2. 磁通门传感器​	绝对精度 vs. 成本​  分流器方案成本低，但需处理损耗；磁通门精度最高，但成本高。

eVTOL的电流检测绝非一个独立的元件选型问题，而是一个贯穿系统安全架构、控制算法、电力电子、热管理、电磁设计、适航认证的多学科交叉核心问题。

在航空安全法规的刚性框架内，为满足飞行动力学的极致性能需求，克服严酷的机载环境约束，通过多重冗余、智能诊断、先进材料与集成设计的综合手段，实现电流信息的超高速、超精确、超可靠获取与传递。

产业机遇：国产传感器的“适航认证”突围之路 

低空经济的爆发为国产传感器产业带来了前所未有的机遇，但切入eVTOL这一高端市场，绝非简单的“国产替代”。要实现突围，必须完成一场从“跟随”到“主导”的体系性升级。其路径可清晰规划为三个层次：

1. 路径一：角色升维，从“供应商”到“系统合伙人”

国产传感器企业必须摒弃单纯的零部件供应思维，向前一步，与eVTOL主机厂结成命运共同体。这意味着要早期介入、联合定义，在主机厂设计初期就深度参与，共同定义传感器的性能指标、安全架构和接口标准。目标是成为主机厂在电推进系统设计中的“系统合伙人”，而不仅仅是元器件的提供者。

2. 路径二：攻克壁垒，将“适航认证”化为核心竞争力

适航认证是eVTOL市场的准入证，也是最高的技术壁垒。国产供应链应主动将认证压力转化为核心竞争力。这需要：

• 构建完备的符合性数据包：从设计、验证到生产，建立全流程、可追溯的符合DO-160G、DO-254/178C等标准的证据体系。
• 与局方（CAAC）协同共进：主动寻求中国民航局的指导，理解审查逻辑，将适航要求“内化”到研发流程中，变被动审查为主动符合。

3. 路径三：生态重构，从“技术突破”到“标准引领”

在满足现有要求的基础上，国产传感器应谋求更长远的话语权。

• 技术换道超车：积极布局并量产隧道磁阻（TMR）等新一代传感器技术，以性能优势实现代际超越。
• 发挥本土化生态优势：利用贴近市场、响应迅速、成本控制力强的优势，提供远超国际巨头的定制化服务和快速迭代能力。
• 积极参与标准制定：将自身在复杂应用中获得的最佳实践，转化为行业乃至国家标准，从规则的“执行者”迈向“定义者”。

结语

随着中国低空空域的进一步放开，将催生一个万亿级的eVTOL及低空经济市场。国产传感器产业链应该抓住这一历史机遇，通过“适航认证”打破国外垄断，绝非简单的产品替代，而是一场从技术攻关、体系构建到生态主导的全面升级，构建一套符合中国航空产业特点的、高效率、高可靠性的研发与适航体系。