為迎合汽車電動化、輕量化的發(fā)展趨勢，新能源汽車的電驅(qū)動總成也向著高度集成化的方向發(fā)展。從純電驅(qū)動總成發(fā)展趨勢來看，電控系統(tǒng)的集成在未來則更傾向于多合一深度集成，整體向著“電驅(qū)三合一+充配電三合一+BMS/VCU/PTC/TMM平臺”演進(jìn)，實現(xiàn)機(jī)械部件和功率部件的深度融合。

集成化電驅(qū)系統(tǒng)

1、集成化電驅(qū)動系統(tǒng)概述

電驅(qū)動系統(tǒng)是純電動汽車的核心，主要包含了高性能動力電機(jī)、電力電子控制單元和減速器等部分。隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的飛速發(fā)展以及集成電路和電力電子技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，機(jī)電一體化的電驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)越性愈發(fā)明顯，其能量密度大、效率高和維護(hù)性低等特點(diǎn)，使得電驅(qū)集成化設(shè)計在純電動乘用汽車領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。

新能源汽車三合一驅(qū)動系統(tǒng)

集成化電驅(qū)動系統(tǒng)是一種將電機(jī)、電控器、傳感器和其他相關(guān)組件整合在一起的系統(tǒng)，以實現(xiàn)電動設(shè)備或車輛的運(yùn)動控制。集成化電驅(qū)動系統(tǒng)在電動汽車、工業(yè)機(jī)械、機(jī)器人和其他電動設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，可以提供高效、精準(zhǔn)的運(yùn)動控制，并簡化系統(tǒng)集成和維護(hù)。

三合一電驅(qū)系統(tǒng)集成化設(shè)計

2、電驅(qū)動系統(tǒng)集成化的優(yōu)勢和劣勢

電驅(qū)動系統(tǒng)集成化對于純電動乘用汽車行業(yè)來說具有積極的推動作用，但是基于現(xiàn)階段電動汽車供應(yīng)鏈的技術(shù)水平，集成化過程中的設(shè)計和質(zhì)量問題對于整車廠商和供應(yīng)商來說仍然是巨大的挑戰(zhàn)。

集成化電驅(qū)系統(tǒng)設(shè)計要求

（1）集成化優(yōu)勢

性能優(yōu)化：集成化可以實現(xiàn)電機(jī)、電控器和其他組件之間更緊密的協(xié)同工作，從而優(yōu)化整體性能，提高效率和動力性，降低了汽車能耗、提升了續(xù)航里程。

系統(tǒng)效率提升：集成化設(shè)計能夠減少能量損失，提高能源利用效率，尤其是在電機(jī)、電控器和傳感器之間協(xié)同工作的情況下。

空間節(jié)省和重量降低：集成化的設(shè)計通?？梢詼p少零部件數(shù)量和占用空間，有助于降低整個系統(tǒng)的重量，整體結(jié)構(gòu)更為緊湊，尤其是在有限空間的應(yīng)用中。

制造流程簡化：集成化降低了組裝和制造過程的復(fù)雜性，夠降低接口復(fù)雜度及成本，減少了組件的數(shù)量和連接，從而降低了制造成本。

優(yōu)化控制：集成化電驅(qū)系統(tǒng)可以通過更先進(jìn)的控制算法和智能系統(tǒng)實現(xiàn)更精確的運(yùn)動控制，提供更好的駕駛體驗。

簡化維護(hù)：模塊化的集成系統(tǒng)設(shè)計使得維護(hù)更容易，故障排除更為簡單，可以快速更換故障組件。

軟件升級和遠(yuǎn)程監(jiān)測：集成化的系統(tǒng)通常支持軟件升級，制造商可以通過遠(yuǎn)程更新來改進(jìn)系統(tǒng)性能或修復(fù)漏洞。

集成化電驅(qū)系統(tǒng)優(yōu)劣勢對比

（2）集成化劣勢

統(tǒng)一性和靈活性受限：集成化系統(tǒng)可能難以適應(yīng)不同應(yīng)用的需求，因為其設(shè)計通常是為特定用途進(jìn)行優(yōu)化的。這可能在一些應(yīng)用中限制了靈活性。

維修和替換成本高：一旦集成系統(tǒng)中的某個組件發(fā)生故障，可能需要替換整個系統(tǒng)或大部分系統(tǒng)，而不僅僅是故障組件，這可能增加維修成本。

依賴于供應(yīng)商：集成系統(tǒng)通常會依賴于特定的供應(yīng)商，這可能導(dǎo)致供應(yīng)鏈問題和依賴性，特別是在長期運(yùn)行的應(yīng)用中。

研發(fā)成本高：初始設(shè)計和制造集成化系統(tǒng)可能需要更多的投資，尤其是在研發(fā)和測試方面，這可能導(dǎo)致初始成本較高。整車廠和供應(yīng)商需要重點(diǎn)攻克的難題包括：NVH（噪聲振動）、EMC（電磁兼容測試）、安全等性能指標(biāo)的控制，以及零部件協(xié)同開發(fā)。

技術(shù)挑戰(zhàn)：集成系統(tǒng)中的某個組件升級可能需要整個系統(tǒng)的重新設(shè)計（如：冷卻散熱系統(tǒng)），這可能對技術(shù)更新和升級帶來挑戰(zhàn)。

電驅(qū)系統(tǒng)的集成化設(shè)計

3、集成化電驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）二合一電驅(qū)動系統(tǒng)

集成化電驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展之初，是將永磁電機(jī)和減速器集成在一起，與車橋結(jié)合形成一體式電驅(qū)動橋。實現(xiàn)了二合一集成形式的設(shè)計，縮短了各部件之間的距離，使得電驅(qū)動系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更加緊湊。

某二合一電驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（2）三合一電驅(qū)動系統(tǒng)

目前，電驅(qū)系統(tǒng)的集成以三合一技術(shù)路線為主流，將電機(jī)、電控與減速器集成，整體技術(shù)已經(jīng)較為成熟。主流電驅(qū)供應(yīng)商多采用三合一電驅(qū)系統(tǒng)，將電機(jī)、電控系統(tǒng)和減速器集成在一起并與車橋相結(jié)合的電驅(qū)系統(tǒng)；或是針對中小型轎車提供的更加輕巧的三合一電驅(qū)動系統(tǒng)，不僅性能優(yōu)異，而且電能轉(zhuǎn)化效率極為高效。通過平臺化設(shè)計開發(fā)出能夠滿足不同功率和扭矩的電驅(qū)動系統(tǒng)，縮短了研發(fā)周期。

三合一電驅(qū)系統(tǒng)設(shè)計流程

（3）多合一電驅(qū)動系統(tǒng)

三合一電驅(qū)動系統(tǒng)是當(dāng)前的主流研究對象，但仍有一些公司對多合一集成設(shè)計進(jìn)行了不同程度的嘗試。如BYD自主研發(fā)了八合一集成電驅(qū)總成，在常規(guī)三合一模塊之外，還集成了五合一電驅(qū)動模塊：電機(jī)控制器、車載充電器、車載電源、高壓配電模塊以及整車控制器。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加小巧，水冷系統(tǒng)的工作效率也得到大幅提升，但整體結(jié)構(gòu)集成后柔性化程度降低，影響機(jī)艙的總布置。

比亞迪八合一電驅(qū)系統(tǒng)

4、集成化電驅(qū)系統(tǒng)的前沿發(fā)展趨勢

（1）電驅(qū)系統(tǒng)行業(yè)分析

目前，電驅(qū)動總成市場上主要由汽車主機(jī)廠自制和第三方廠商供貨。汽車主機(jī)廠自制的代表有特斯拉、蔚來、比亞迪、大眾等；電驅(qū)系統(tǒng)供應(yīng)商主要有博世、麥格納、博格華納、日電產(chǎn)、采埃孚等國際大廠，及國內(nèi)的匯川技術(shù)、精進(jìn)電機(jī)、華為、巨一動力等眾多供應(yīng)商。

來源：佐思汽研《2023年新能源汽車電驅(qū)動與動力域行業(yè)研究報告》

電動技術(shù)在市場、消費(fèi)者、整車和驅(qū)動系統(tǒng)方面呈現(xiàn)多方面趨勢。市場不斷增長，消費(fèi)者對環(huán)保和高性能的需求上升，整車發(fā)展多元化，同時驅(qū)動系統(tǒng)不斷創(chuàng)新，追求更高效、智能和可持續(xù)性，預(yù)示電動汽車將持續(xù)引領(lǐng)交通行業(yè)未來發(fā)展。

電驅(qū)動技術(shù)趨勢

（2）電驅(qū)動系統(tǒng)平臺化發(fā)展

集成電驅(qū)動系統(tǒng)平臺化是一種趨勢，基于同一平臺開發(fā)多款電驅(qū)系統(tǒng)，旨在提高電驅(qū)動系統(tǒng)的靈活性、可定制性和可維護(hù)性。

標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計：平臺化的電驅(qū)動系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化的組件和接口，系統(tǒng)更容易進(jìn)行模塊化設(shè)計，簡化了制造和維護(hù)流程，提高了整體系統(tǒng)的可維護(hù)性。

通用硬件平臺：采用通用的硬件平臺，不同型號和應(yīng)用的電驅(qū)動系統(tǒng)可以共享相似的基礎(chǔ)架構(gòu)，降低了開發(fā)成本并加速了新產(chǎn)品的推出。

軟件定義和固件更新：平臺化的電驅(qū)動系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)軟件定義，允許通過固件更新實現(xiàn)新功能、性能優(yōu)化和故障修復(fù)，提高了系統(tǒng)的靈活性和可升級性。

多種驅(qū)動系統(tǒng)支持：平臺化設(shè)計考慮到不同類型的電動機(jī)和電源，以支持多種驅(qū)動系統(tǒng)。這使得電動汽車制造商能夠更輕松地適應(yīng)不同市場和應(yīng)用的需求。

統(tǒng)一的通信接口：集成電驅(qū)動系統(tǒng)平臺化推動統(tǒng)一的通信接口標(biāo)準(zhǔn)，使得不同部件之間更容易互聯(lián)，同時有助于整車系統(tǒng)與其他車輛或基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信。

電驅(qū)系統(tǒng)平臺化

（3）電驅(qū)系統(tǒng)集成化

電驅(qū)動系統(tǒng)集成化發(fā)展已有時日，從分體式驅(qū)動單元、到簡單的物理集成、再到多合一智能化集成和標(biāo)準(zhǔn)化平臺發(fā)展。目前比較主流的做法是將電機(jī)、控制器和減速器深度集成，形成“三合一”電驅(qū)系統(tǒng)。電機(jī)、控制器和減速器可以共用部分殼體，減少傳動部件。這樣做的好處：減輕系統(tǒng)重量、縮減系統(tǒng)尺寸，有效提升電驅(qū)系統(tǒng)功率密度。零部件數(shù)量減少后，系統(tǒng)整體耐用度大大提高，系統(tǒng)NVH值得到有效控制，降低了制造成本，也更有利于企業(yè)進(jìn)行組裝生產(chǎn)。

電動汽車驅(qū)動集成化單元

電驅(qū)系統(tǒng)集成化方向

（4）電驅(qū)系統(tǒng)性能優(yōu)化

高速化電機(jī)：隨著新技術(shù)、新材料的發(fā)展及應(yīng)用，加之客戶對驅(qū)動效率、加速體驗的重視及追求，采用更高速的驅(qū)動電機(jī)成為集成電驅(qū)發(fā)展的必然趨勢。高轉(zhuǎn)速電機(jī)能夠提高功率密度，同時減小體積、降低成本，對于電動車動力性能來說優(yōu)勢尤為明顯。

多檔減速器：多擋化設(shè)計能夠使電機(jī)盡量工作在高效率的轉(zhuǎn)速區(qū)間，同時兼顧其動力性能和經(jīng)濟(jì)性，特別是在極速狀態(tài)以及低負(fù)荷條件下，擋位的切換能夠確保驅(qū)動電機(jī)多數(shù)情況處于高 效率工作點(diǎn)。隨著將來技術(shù)成熟度的提高和成本的降低，多擋減速器必然會成為更多集成化電驅(qū)動系統(tǒng)的選擇。

總而言之，電驅(qū)動系統(tǒng)的多合一集成化帶動了原本獨(dú)立分散的動力總成控制模塊朝著動力域控制器的集中融合演進(jìn)，促進(jìn)了動力總成系統(tǒng)控制從模塊到系統(tǒng)、再到整體方案的融合，共同推進(jìn)汽車市場電驅(qū)動總成及動力域控的快速發(fā)展。