新能源汽车电驱动系统技术趋势

当下新能源汽车技术突飞猛进,电驱动系统也从最开始的“分立式”向“集成化、一体化”发展。电驱动动力总成的集成方式包括二合一、三合一、多合一等。三合一为目前的主要技术,目前多合一仍存在热管理、电磁干扰、故障率等技术问题尚未得到解决。

目前三合一电驱动总成为主流驱动系统,而多合一系统由于热管理、电磁干扰、故障率等技术问题尚未得到解决,难以实现规模化应用。虽然集成化是电驱系统的发展趋势,但是设计、可靠性及零部件的兼容性问题时判断动力系统是否符合车辆的重要标准。

一、目前电驱动系统主要集成方式

三合一电驱动:

集成电机控制器、电机和减速器

三合一结构具有高扭矩容量、可携带高转速电机、但对零部件的要求更高

实现轻量化、增大车内空间等目的,且兼容性高、能搭载不同车型上,减少车辆开发成本

零部件数量减少有助于进一步提升整个电驱系统的使用寿命

华为七合一电驱动:

集成电机控制器、电机、减速器、车载充电机、电压变换器、电源分配单元及电池管理系统主控单元

极简布置、Z向节省220mm,安装支架减少2个,线束缩短5m,连接器减少3个,水管口及水管减少2个

支持多种驱动形式、包括前驱、后驱与四驱

零跑八合一电驱动:

集成电机控制器、电机、减速器,其中电机控制器集成电机控制模块、整车控制模块、降压斩波电源模块、交流充电模块、高压分线模块

在保证相同性能的前提下,实现减重30%、缩减体积40%

集成柔性减震系统,有效降低控制器所受高频振动,提高电路板的可靠性和寿命

二、电驱动系统集成化优劣势分析

首先,集成化设计可以有效地减小电驱动系统的体积、降低系统总质量。电驱动系统的各个部件通过整合,整体结构更为紧凑,安装尺寸和所占体积得到进一步缩减;与此同时,各部件之间的连接材料因为集成化设计而大幅度减少,系统质量也得到了降低。

其次,采用集成化电驱动系统的机舱更加简洁,使得汽车各系统布局更加灵活。由于体积减小,整车的乘坐及储物空间得到最大化利用;同时汽车质量的降低在一定程度上也降低了汽车能耗、提升了续航里程。

此外,通过集成化设计,电驱动系统能够降低接口复杂度及成本。电驱动系统集成化有效地缩短了各部件之间的距离,减少了连接件及相应接口的使用,在优化了传输路径的同时也提高了系统的效率;而电驱动系统采用的连接件包含导线和管路等材料,是不可忽略的生产成本,因此减少连接材料的使用将直接促成电驱动系统成本的降低。

但是,电驱动系统集成化设计需要多维度开发和能力验证,同时,NVH(噪声振动)、EMC(电磁兼容测试)、安全等性能指标的控制,以及零部件开发协同都是目前整车厂和供应商需要重点攻克的难题。

在后期用车方面,电驱动系统的集成化可能对消费者产生不良影响。一定程度上,系统的集成会导致各部件的可靠性降低,集成化电驱动系统各部件的质量控制显得尤为重要;当某个零部件出现问题需要维修或者更换总成,会导致维修时间和成本增加。

综合来看,电驱动系统集成化对于纯电动乘用汽车行业来说具有积极的推动作用,但是基于现阶段电动汽车供应链的技术水平,集成化过程中的设计和质量问题对于整车厂商和供应商来说仍然是巨大的挑战。

三、从整车到零部件等多企业布局“三合一”电驱动产品

从整车到零部件等多企业布局“三合一”电驱动产品,如特斯拉应用的电驱动系统、蔚来的EDS电驱动系统、比亚迪的“e平台”等,都采用了“三合一”设计,随着市场趋势推动,零部件企业也同步加速布局“三合一”产品。

四、电驱动系统的市场空间巨大

预计2025年我国节能与新能源汽车电驱动系统装机量有望超过1000万台,其中三合一电驱动系统将成为中国市场电驱动的主要选择,同时多合一电驱动系统也将快速普及。

2021-2025年节能与新能源汽车电驱动系统不同集成方式占比预测

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