電驅(qū)動(dòng)與動(dòng)力域研究：高效集成大勢(shì)所“驅(qū)”，動(dòng)力融合“域”強(qiáng)則強(qiáng)

電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)歷了獨(dú)立模塊、電機(jī)與變速箱集成、電控與電機(jī)及變速箱部分集成、三合一及多合一集成等多個(gè)階段，在“軟件定義汽車”趨勢(shì)引領(lǐng)下，電子電氣架構(gòu)越來越走向域控制、中央控制，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從傳統(tǒng)的機(jī)械層面“三合一集成”，向功率電子層面“多合一集成”+動(dòng)力域?qū)用?ldquo;軟件集成”演進(jìn)，通過深度的FOTA，不斷提升整車動(dòng)力系統(tǒng)性能。

主機(jī)廠：加速量產(chǎn)高效、智能電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案

主機(jī)廠選擇電驅(qū)動(dòng)方案時(shí)會(huì)考慮五大因素——功率密度、集成化程度、高效率、安全性和智能化。不管是自研還是選擇其他零部件廠商的產(chǎn)品，這幾點(diǎn)都是重中之重。下一階段，多合一集成電驅(qū)、800V電壓平臺(tái)、SiC/GaN功率器件的研發(fā)與應(yīng)用、動(dòng)力域等新技術(shù)將推動(dòng)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)行業(yè)快速發(fā)展。

比亞迪“八合一”電動(dòng)力總成：2021年，比亞迪在e3.0平臺(tái)上推出八合一電動(dòng)力總成，將電機(jī)、變速器、電機(jī)控制器、PDU、DC-DC、OBC、VCU、BMS高度集成，系統(tǒng)占用空間得到進(jìn)一步壓縮，重量變得更輕。其整體性能較上一代功率密度提升20%，整機(jī)重量和體積分別降低15%、20%，系統(tǒng)綜合效率達(dá)到89%。

比亞迪基于整車定位，400V中壓、800V高壓同平臺(tái)打造，獨(dú)立升壓裝置+復(fù)用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率器件組成升壓充電拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)模塊化式的升壓架構(gòu)。高壓平臺(tái)采用1200V/840A的SiC功率模塊，SiC相對(duì)IGBT控制器體積縮小60%，開關(guān)損耗降低70%，電控系統(tǒng)最高效率可達(dá)99.7%。

比亞迪e3.0平臺(tái)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路及芯片集成

來源：網(wǎng)絡(luò)

蔚來第二代電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：確立了前永磁同步電機(jī)后感應(yīng)異步電機(jī)的路線，并做到了永磁同步電機(jī)最大功率達(dá)到180KW，感應(yīng)異步電機(jī)最大功率可達(dá)300KW的水平，蔚來第二代電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的前永磁同步電機(jī)選用了安森美最新的VE-Trac™Direct SiC功率模塊。

蔚來汽車的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由旗下的XPT蔚來驅(qū)動(dòng)科技公司提供，XPT已在南京、上海、合肥形成一線多點(diǎn)的制造布局。

蔚來第二代電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

來源：網(wǎng)絡(luò)

零部件廠商：布局電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)新品，加快技術(shù)迭代

“三合一”集成電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成熟，下一步將實(shí)現(xiàn)功率電子層面的“多合一”，將OBC車載充電器+高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器+逆變器+PDU配電單元進(jìn)行深度整合，Tier1供應(yīng)商紛紛推出了全新的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品。

部分Tier1供應(yīng)商電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品對(duì)比

來源：《2022年電驅(qū)動(dòng)和動(dòng)力域行業(yè)研究報(bào)告》

上海電驅(qū)動(dòng)GaN“三合一”電驅(qū)動(dòng)總成：2021年11月，上海電驅(qū)動(dòng)的GaN三合一電驅(qū)動(dòng)總成在安世半導(dǎo)體的展臺(tái)展出，因其超高的效率，備受青睞。在相同的工況下，對(duì)比傳統(tǒng)的硅基IGBT電機(jī)控制器，其效率提升非常明顯?；?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%B0%AE%E5%8C%96%E9%95%93/">氮化鎵的電機(jī)控制器最高效率可到99.34%，效率大于90%的面積占比為93.58%；基于硅基IGBT的電機(jī)控制器最高效率可到98.3%，效率大于90%的面積占比為83.94%。

華為“多合一”電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)DriveONE：集成了BCU（電池控制單元）、PDU（動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元）、DC/DC（驅(qū)動(dòng)電源）、MCU（微控制單元）、OBC（車載充電器）、電動(dòng)機(jī)、減速器七大部件，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械部件與功率部件的深度融合。同時(shí)華為利用其軟件方面的優(yōu)勢(shì)，將智能化帶入到電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)端云協(xié)同與控制歸一。這一多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了體積減小20%，重量減輕15%的目標(biāo)，降低了開發(fā)成本，實(shí)現(xiàn)了整車前后驅(qū)適配。

來源：網(wǎng)絡(luò)

緯湃科技第四代電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMR4：緯湃科技前身為大陸集團(tuán)動(dòng)力總成部門，2021年7月，緯湃科技推出了第四代產(chǎn)品EMR4，新產(chǎn)品集高功率密度、緊湊型體型和輕量化多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)于一體，功率范圍覆蓋80kW至230kW。與EMR3相比，EMR4效能提升5%，成本卻下降了30%，重量減少25%，可搭載400V及800V兩個(gè)高壓平臺(tái)。

電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

• “三合一”電驅(qū)繼續(xù)向“多合一”集成電驅(qū)演進(jìn)

傳統(tǒng)“三合一”電驅(qū)動(dòng)技術(shù)升級(jí)，將向著“3+3+X平臺(tái)”演進(jìn)，即是將三合一的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（電機(jī)、變速器、電機(jī)控制器）與三合一高壓充配電系統(tǒng)（DC/DC、OBC、PDU）集成為“六合一”產(chǎn)品，或再進(jìn)一步與BCU（電池控制單元）、VCU（整車控制器）等集成，形成“七合一”或“八合一”產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)機(jī)械部件和功率部件的深度融合。
同時(shí)，電驅(qū)動(dòng)與整車熱管理系統(tǒng)進(jìn)一步聯(lián)動(dòng)融合，形成高效能、一體化電驅(qū)動(dòng)熱管理系統(tǒng)，通過電機(jī)、電控、減速器、DC/DC、電源等冷卻系統(tǒng)集成，統(tǒng)一熱管理，實(shí)現(xiàn)熱源集成，減少熱交換與熱損失，增加熱泵吸熱效率，以提升電動(dòng)汽車續(xù)航里程。

高效能、一體化電驅(qū)動(dòng)熱管理系統(tǒng)

來源：網(wǎng)絡(luò)

但同時(shí)，多合一系統(tǒng)面臨的技術(shù)問題（如熱管理、電磁干擾、故障率）仍然存在，同時(shí)成本偏高，目前只有數(shù)家廠商（如華為、比亞迪等）實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)搭載，多合一仍是未來各大主機(jī)廠和Tier1重點(diǎn)研發(fā)的方向。

扁線電機(jī)滲透率大幅提升

扁線電機(jī)具備功率密度高、成本低、溫度性能好等優(yōu)勢(shì)，國(guó)外車企較早應(yīng)用了扁線電機(jī)技術(shù)，2021年，國(guó)內(nèi)扁線電機(jī)應(yīng)用大放異彩，比亞迪DMI車型和e++平臺(tái)全系、特斯拉Model 3/Model Y、大眾MEB、蔚來ET7、智己L7、極氪001、長(zhǎng)城歐拉黑貓等眾多重磅車型均選擇搭載扁線電機(jī)，總體市場(chǎng)滲透率已超過20%。

扁線電機(jī)對(duì)工藝、制造技術(shù)及設(shè)備自動(dòng)化程度要求很高，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商方正電機(jī)、弗迪動(dòng)力、蜂巢電驅(qū)、華域電動(dòng)等已實(shí)現(xiàn)扁線電機(jī)量產(chǎn)。

以比亞迪為例，相比上一代圓線，比亞迪e3.0采用發(fā)卡扁線永磁同步電機(jī)，提升槽滿率降低銅損，且能夠平臺(tái)化覆蓋70-270KW。采用超薄硅鋼片抑制鐵損，電機(jī)功率提升40%，最高效率97.5%。減速機(jī)械機(jī)構(gòu)方面，應(yīng)用低摩擦軸承及導(dǎo)油式結(jié)構(gòu)，提升潤(rùn)滑效果且降低攪油損失，齒輪精細(xì)設(shè)計(jì)降低齒輪滑移損耗，同時(shí)首次應(yīng)用低粘度油品，傳動(dòng)最高效率97.6%。

比亞迪e3.0發(fā)卡扁線永磁同步電機(jī)

來源：網(wǎng)絡(luò)

800V SiC高壓平臺(tái)量產(chǎn)加速

國(guó)內(nèi)車企紛紛跟進(jìn)800V高壓平臺(tái)架構(gòu)，在2022年陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付。小鵬汽車采用來自匯川技術(shù)的800V SiC高壓產(chǎn)品，小鵬G9將搭載XPower 3.0動(dòng)力系統(tǒng)，提供兩驅(qū)單電機(jī)與四驅(qū)雙電機(jī)兩種選擇，其中單電機(jī)最大功率230kW（312馬力），雙電機(jī)最大功率分別為175kW（238馬力）/230kW（312馬力） ，電驅(qū)系統(tǒng)最高效率可達(dá)95%以上。

多檔減速器技術(shù)

電機(jī)高速化趨勢(shì)明顯，帶動(dòng)減速器向兩檔減速方向發(fā)展。目前，特斯拉 Model 3電機(jī)轉(zhuǎn)速已達(dá)到17900rpm，國(guó)內(nèi)車企基本也都達(dá)到了16000rpm，下一步規(guī)劃便是18000-20000rpm。然而高轉(zhuǎn)速需要多檔減速器技術(shù)進(jìn)行配套。

兩檔減速器從最初的混動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用走向了純電系統(tǒng)的應(yīng)用。相較于單檔減速器，兩檔減速器一方面使驅(qū)動(dòng)電機(jī)在更高效的區(qū)域運(yùn)行，從而提升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率。另一方面，采用兩檔減速器后，傳動(dòng)比可以做到更高，汽車動(dòng)力性隨之增加、減少百公里加速時(shí)間。

此外，采用兩個(gè)檔位后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以更加小型化、低速化，從而降低電機(jī)及電控的成本。目前，采埃孚、GKN、麥格納等企業(yè)均已推出兩檔減速器產(chǎn)品。

采埃孚兩檔減速器

來源：網(wǎng)絡(luò)

動(dòng)力域控，進(jìn)一步向中央域控、中央計(jì)算+區(qū)域架構(gòu)演進(jìn)

當(dāng)前三合一集成電驅(qū)動(dòng)已成為行業(yè)主流做法，隨著“軟件定義汽車”的進(jìn)化，電子電氣架構(gòu)越來越走向域控制、中央控制。目前多家OEM和零部件廠商已實(shí)現(xiàn)三域架構(gòu)，分別為車輛控制域、智能駕駛域和智能座艙域，“車輛控制域（Vehicle Domain Controller，VDC）”整合進(jìn)底盤域、動(dòng)力域、車身域三大功能域。

獨(dú)立的動(dòng)力域控制器：動(dòng)力域可以將整車控制、電機(jī)控制、BMS、車載充電機(jī)控制等組合在一起，以哪吒PDCS動(dòng)力域控制器為例，將VCU（整車控制系統(tǒng)）和BMS（電池管理系統(tǒng)）的軟硬件功能集成、算法集成，在硬件架構(gòu)上應(yīng)用英飛凌多核CPU/GPU芯片，提供了更大的代碼存儲(chǔ)空間和更強(qiáng)更安全的運(yùn)算能力，具備豐富的輸入輸出通信端口，可支持多種形態(tài)的組合應(yīng)用和OTA升級(jí)能力。軟件架構(gòu)上具備AUTOSAR架構(gòu)+MBD建模應(yīng)用，可以有效提高軟件可靠性和可移植性。

哪吒汽車PDCS動(dòng)力域控制器

來源：網(wǎng)絡(luò)

跨域融合中央域控：以理想汽車為例，理想LEEA2.0是理想L9上使用的域控制器架構(gòu)，整車分為三個(gè)控制域：中央控制域（包含動(dòng)力、車身和部分底盤的功能），這里主要實(shí)現(xiàn)的是車身控制單元（BCM）和中央網(wǎng)關(guān)進(jìn)行融合。

理想L9中央域控制器將使用恩智浦最新的S32G車規(guī)級(jí)芯片，并由理想完成全部硬件、系統(tǒng)、軟件的研發(fā)，對(duì)增程電動(dòng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)和座椅控制系統(tǒng)等在內(nèi)的功能實(shí)現(xiàn)全自研，更好地保證了理想L9未來OTA的范圍和時(shí)效性。

理想汽車中央域控制器

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