比亞迪海豹后輪處的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋拆解報(bào)告

日本日經(jīng) BP 社對(duì)比亞迪海豹進(jìn)行了拆解調(diào)查，此次日經(jīng) BP 社對(duì)比亞迪海豹進(jìn)行了非常仔細(xì)全面的拆解，并詳細(xì)分析了海豹的車身架構(gòu)、電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成，以及各種控制電子電器元件等等方面。 ? 他們發(fā)現(xiàn)海豹除了搭載被稱為“刀片電池”的新型結(jié)構(gòu)車載電池和集成熱管理系統(tǒng)以外，車載電器元件的集中控制比亞迪也遙遙領(lǐng)先于各大車企。這讓日本汽車產(chǎn)業(yè)人如獲至寶，并為此還專門出版了一套面向汽車工程師群體的書籍，詳盡解讀中國的“技術(shù)力量”和“發(fā)展方向”，其售價(jià)88 萬日元（4.5萬人民幣），而如果同時(shí)購買在線服務(wù)，價(jià)格則高達(dá) 132 萬日元（6.74 萬人民幣）。

據(jù)了解，據(jù)了解，該書籍及視頻資料已在 2023 年 9 月 15 日正式發(fā)售。 ? ? 同樣，瑞銀拆解比亞迪海豹：?成本比特斯拉低15%，比大眾汽車低35%。 ? ? 今天本文將詳細(xì)介紹日經(jīng)BP拆解分析的八合一驅(qū)動(dòng)總成的結(jié)果。 ? ? 日經(jīng)BP拆解的是四輪驅(qū)動(dòng)（4WD）車型，前后輪各搭載1個(gè)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋。本次介紹值得特別關(guān)注的后輪處的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋（如圖1）。 ?

圖1 后輪處的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的搭載位置搭載在電池組的后方。（攝影：加藤康）

01# EV動(dòng)力總成周邊的整合化在加速 ? 電動(dòng)的動(dòng)力總成（Powertrain）及其周邊零部件正在邁向整合化。其代表就是正在成為EV核心零部件的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋。把驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、逆變器、齒輪箱（減速器與差速齒輪裝置）作為3種主要部件合為一體的“三合一”模式正在成為主流。 ?

在周邊零部件中，具有DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器、配電單元（PDU）實(shí)現(xiàn)一體化的案例。日經(jīng)BP在2019年拆解的美國特斯拉（Tesla）的EV“Model 3”把這些零部件集中到設(shè)在電池組后方上部的名為“閣樓（Penthouse）”的箱體中。 ? 最近出現(xiàn)了似乎把這2種整合趨勢(shì)結(jié)合在一起的例子，以中國為中心成為一種趨勢(shì)。把3種主要零部件、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器、電池管理系統(tǒng)（BMS）等集成到1個(gè)模塊中，被稱為“X合一”。

? 致力于強(qiáng)化汽車業(yè)務(wù)的中國華為技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出把3種主要零部件、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器、BMS、PDU一體化的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。作為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的海外廠商在中國市場(chǎng)占據(jù)首位的尼得科（原日本電產(chǎn)）也表示，計(jì)劃2024年6月投放整合了與華為相同零部件的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋 注）。

? （注）據(jù)稱尼得科還將根據(jù)客戶要求增加PTC（Positive Temperature Coefficient）加熱器。 ?

? 比亞迪可以說是這種X合一潮流的引領(lǐng)者。在海豹和“ATTO3”等全球戰(zhàn)略EV車型上，集成8種零部件的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋已經(jīng)實(shí)用化。據(jù)悉，比亞迪的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋除了3種主要零部件、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器、BMS、PDU之外，還把車輛控制器集成到一個(gè)模塊中。整合的目的是“有效利用車內(nèi)空間，降低成本，實(shí)現(xiàn)輕量化”。 ? ? 下面，讓我們來看看從車輛上拆下的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋（如圖2）。 ?

圖2 從車輛上拆下的后輪處的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋馬達(dá)上附有可能是用于降低聲音和振動(dòng)的外罩。（照片：《日經(jīng)XTECH》） ?

? 02# 采用簡(jiǎn)單的2層結(jié)構(gòu) ? 八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)為2層，下部配置馬達(dá)和齒輪箱單元，上部配置逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器等組成的高壓零部件單元（如圖3）。這種零部件配置與許多三合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋采用的形式大致相同。類似于把三合一中，相當(dāng)于逆變器的部分替換為集成高壓零部件的單元。 ?

圖3 拆下電纜和外罩的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的外觀高壓零部件單元配置在馬達(dá)和齒輪箱單元之上。實(shí)際測(cè)量質(zhì)量為114千克。（照片：《日經(jīng)XTECH》） ?

外形尺寸（標(biāo)稱值）為車輛前后方向591.3×寬度方向612.2×高度方向360mm。雖然把八種零部件合為一體，給人的印象卻很緊湊。標(biāo)稱質(zhì)量為104～106 kg，實(shí)際測(cè)量結(jié)果為114 kg。

? ? 03# 顯眼的高壓電纜較少 ? 比亞迪的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋引人注目的是用于連接的高壓電纜數(shù)量少。與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋通過高壓電纜連接的有3處，分別是電池組、直流電源用充電口、交流電源用充電口（如圖4）。通過把DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器、BMS集中至電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋，盡量減少了高壓電纜和連接器。 ?

圖4 后輪處的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的側(cè)面高壓電纜從匯聚逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器等的上側(cè)單元的3處伸出。（照片：《日經(jīng)XTECH》） ?

? 有分析認(rèn)為，比亞迪進(jìn)行整合的目的之一降低成本，很大程度上是通過削減這些高壓電纜和連接器來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于EV和混合動(dòng)力車（HEV）等電動(dòng)汽車來說，這些高壓電纜和連接器是不可或缺的零部件，但也有人感嘆“總之成本很高”（美國大型零部件企業(yè)的動(dòng)力總成技術(shù)人員）。 ?

? 安裝高壓電纜多為手工作業(yè)，由于電纜直徑較粗且較硬，因此難以操作。如果能減少電纜數(shù)量，應(yīng)該也能減輕配線作業(yè)的負(fù)擔(dān)。 ? ?

04# 與大眾ID.3不同 ? 如果分別配置三合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋和DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器、BMS，則所需的高壓電纜數(shù)量和連接器個(gè)數(shù)會(huì)隨之增加。以日經(jīng)BP在2021年拆解的德國大眾（VW）首款EV“ID.3”為例很容易理解。

? ID.3在后輪處搭載三合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋，DC-DC轉(zhuǎn)換器與車載充電器分別配置（如圖5）。電動(dòng)動(dòng)力總成及其周邊零部件的高壓電纜的連接包括： ? 逆變器和電池組 ? DC-DC轉(zhuǎn)換器和電池組 ? 車載充電器和電池組 ? 直流電源用充電口和電池組 ? 交流電源用充電口和電池組，共有5個(gè)系統(tǒng)

圖5 大眾ID.3的高壓零部件的配置DC-DC轉(zhuǎn)換器搭載于車輛前方，車載充電器搭載于車輛最后方。（來源：《日經(jīng)XTECH》根據(jù)大眾的資料制作） ?

此外，ID.3把BMS內(nèi)置于電池組中，通過高壓電纜把9個(gè)電池模塊與BMS連接起來（如圖6）。 ?

圖6 大眾ID.3的電池組連接9個(gè)電池模塊和電池管理系統(tǒng)（BMS）的高壓電纜位于電池組內(nèi)部的中央。（照片：《日經(jīng)XTECH》） ? ?

電動(dòng)動(dòng)力總成和周邊零部件的集成不僅可以減少高壓電纜和連接器。與單獨(dú)配置各個(gè)零部件相比，還可以減少零部件數(shù)量和占用的體積。有分析認(rèn)為，由于可減少容納各零部件的外殼數(shù)量，因此也有助于削減金屬材料等。

? 比亞迪的“八合一”電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋把8個(gè)零部件合為一體。除了驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、逆變器、減速器這3個(gè)主要零部件外，還把DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器、電池管理系統(tǒng)（BMS）等也合為一體。從比亞迪純電動(dòng)汽車（EV）“海豹（SEAL）”的后輪處拆下電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋后，本次展開進(jìn)一步拆解，調(diào)查個(gè)別零部件（圖7）?！??

圖7 比亞迪海豹的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋在馬達(dá)和減速器單元上面，配置了由逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器等構(gòu)成的高壓零部件單元。（攝影：加藤康） ?

? 比亞迪八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)成零部件如（圖8）所示。首先從驅(qū)動(dòng)馬達(dá)來看。最高輸出功率為235kW，最大扭矩為360N·m的永磁同步馬達(dá)（PMSM）的內(nèi)部是什么樣子？ ?

圖8 八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)成：高壓零部件單元在上側(cè)搭載了逆變器、BMS、車輛控制器，在下側(cè)搭載了DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器功能。（出處：《日經(jīng)XTECH》根據(jù)比亞迪的資料繪制而成） ?

? 永磁同步馬達(dá)（PMSM）是在EV拆解調(diào)查中很難拆的零部件之一。因?yàn)槎ㄗ雍娃D(zhuǎn)子憑借強(qiáng)大的磁力固定得很牢固。之前拆解過美國特斯拉“Model S”和“Model 3”、德國大眾“ID.3”的技術(shù)人員們這次也被迫面臨困難。即便如此，終于成功分離了定子和轉(zhuǎn)子。 ?

八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的馬達(dá)出現(xiàn)了（圖10）。定子的繞線使用的是扁線（圖11）。成本比圓線高，但容易提高占積率（銅線在線圈截面積中的占比），有利于提高馬達(dá)的效率?；蛟S因?yàn)楹１诒葋喌系腅V中是旗艦車型，并未選擇一味降低成本。 ?

圖10 后輪處的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的定子前端包覆有被認(rèn)為用于絕緣的樹脂。（攝影：加藤康）　 ?

圖11 定子的內(nèi)部，似乎通過使用扁線作為繞線，提高了馬達(dá)的效率。（攝影：加藤康） 　

? 在此前日經(jīng)BP拆解的純電動(dòng)汽車中，大眾的ID.3與海豹一樣，在馬達(dá)定子中采用了扁線。而日產(chǎn)汽車的“Leaf”（中國名：聆風(fēng)）、特斯拉的Model S、Model 3則使用了圓線。 ?

? 從顏色的變化來看，轉(zhuǎn)子似乎被分成了5個(gè)塊體（圖12）。轉(zhuǎn)子2端的軸承上帶有“FAG”字樣，可見是德國舍弗勒（Schaeffler）的產(chǎn)品。 ?

圖12 后輪處的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子；最高轉(zhuǎn)速為1萬6000rpm。轉(zhuǎn)子似乎分成了5個(gè)塊體。2側(cè)的軸承均為舍弗勒的產(chǎn)品。（攝影：加藤康） ?

05# 齒輪箱的內(nèi)部 ? 接下來，我們來看一下拆開的齒輪箱的內(nèi)部。減速器是現(xiàn)行量產(chǎn)純電動(dòng)汽車的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋中主流的3軸（平行軸）型（如圖13）。采用單檔2級(jí)式結(jié)構(gòu)，與特斯拉的Model 3和大眾的ID.3減速器相同（如圖14）。安裝在從馬達(dá)伸出的輸入軸上的軸承是瑞典斯凱孚（SKF）的產(chǎn)品。 ?

圖13 八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的減速器為3軸（平行軸）型，采用單檔2級(jí)式結(jié)構(gòu)。減速比為10.81。從馬達(dá)伸出的輸入軸的軸承由斯凱孚生產(chǎn)。（攝影：加藤康） ?

圖14 從上面看減速器的齒輪機(jī)構(gòu)（攝影：加藤康）　　　

? ? ? 由逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器等構(gòu)成的高壓零部件單元目前尚處于拆掉外蓋部分的階段（圖15、16）。計(jì)劃在實(shí)施2次拆解之后，再介紹詳細(xì)情況。 ?

圖15 高壓零部件單元的上側(cè)被認(rèn)為搭載了逆變器、BMS、車輛控制器功能（攝影：加藤康） ?

圖16 高壓零部件單元的下側(cè)被認(rèn)為搭載了DC-DC轉(zhuǎn)換器和車載充電器功能。（攝影：加藤康）　　

? ? ? 06# 前后馬達(dá)的選擇與特斯拉相同 ? 與大眾ID.3的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋及其他高壓零部件對(duì)比一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在比亞迪海豹的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋中，印有供應(yīng)商名稱的單獨(dú)零部件很少。除了全球市場(chǎng)份額數(shù)一數(shù)二的電池之外，估計(jì)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、逆變器、其他高壓零部件也大多由比亞迪自己開發(fā)。比亞迪的汽車業(yè)務(wù)號(hào)稱采用垂直整合模式，其實(shí)力之強(qiáng)大可從八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋窺見一斑。 ?

? 拆解項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入前輪處的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的調(diào)查。值得關(guān)注的是采用了與后輪處不同類型的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。

? 移除前發(fā)動(dòng)機(jī)罩下的前備箱，逆變器就會(huì)顯露出來（圖17）。確認(rèn)安裝位置后，像后輪處一樣從車身下方取下電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋。 ?

圖17 移除前發(fā)動(dòng)機(jī)罩下的前備箱的情形（攝影:加藤康）　

? ? 現(xiàn)身的是驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、逆變器、減速器這3個(gè)主要零部件實(shí)現(xiàn)一體化、被稱為“三合一”的普通電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋（圖18）。結(jié)構(gòu)為在馬達(dá)和減速器的單元上方搭載逆變器的雙層結(jié)構(gòu)（圖19）。這是許多三合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋采用的零部件配置。其質(zhì)量的標(biāo)稱值為88.5kg，實(shí)際測(cè)量時(shí)為90kg。 ?

圖18 從車輛上拆下的前輪處的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋；馬達(dá)和逆變器的外殼上安裝了外罩。被認(rèn)為是用于降低聲音和振動(dòng)。（攝影:加藤康） ?

圖19 前輪處的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的零部件配置 逆變器安裝在馬達(dá)和減速器的單元上方。這個(gè)雙層結(jié)構(gòu)與后輪處基本相同。（攝影:加藤康）　

? ? 把拆下的前輪處的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋分解為單個(gè)零部件。拆除逆變器后，可以確認(rèn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的制造商是比亞迪旗下的中國比亞迪實(shí)業(yè)有限公司（Fuzhou BYD Industrial）。本次還進(jìn)一步把馬達(dá)拆解為定子和轉(zhuǎn)子。 ?

? “比預(yù)想的更輕松地完成拆解。咦，結(jié)構(gòu)與后面（后輪處）不一樣”。后輪處使用的是在現(xiàn)行純電動(dòng)汽車上主流的永磁同步馬達(dá)（Permanent Magnet Synchronous Motor、PMSM）。定子和轉(zhuǎn)子借助強(qiáng)磁力固定，難以分解，但前輪處則輕松拆下。觀察定子的結(jié)構(gòu)，與后輪處有所不同（圖20）。 ?

圖20 前輪處的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的定子；線圈等與后輪處的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)有所不同。（攝影:加藤康） ? ?

為了確認(rèn)是否使用了永磁體，將鐵棒靠近轉(zhuǎn)子，但沒有反應(yīng)（圖21）。仔細(xì)觀察馬達(dá)的外殼，發(fā)現(xiàn)上面印著“Asynchronous Motor”（異步馬達(dá)）的字樣。有鑒于此，前輪處的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)應(yīng)為感應(yīng)馬達(dá)（Induction Motor、IM）。 ?

圖21 前輪處的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子。將鐵棒靠近，沒有任何反應(yīng)。最高轉(zhuǎn)速為16500rpm。（攝影:加藤康） ? ?

比亞迪海豹是主要依靠在車輛后部搭載永磁同步馬達(dá)的后輪驅(qū)動(dòng)（RWD）純電動(dòng)汽車。此次日經(jīng)BP拆解的是最高端款的四輪驅(qū)動(dòng)（4WD）車型，以后輪驅(qū)動(dòng)車的標(biāo)準(zhǔn)款為基礎(chǔ)，在前輪處追加了感應(yīng)馬達(dá)（IM）。作為主要驅(qū)動(dòng)源的后輪處永磁同步馬達(dá)（PMSM）的最大輸出功率為235kW，最大扭矩為360 N·m。前輪處的感應(yīng)馬達(dá)的最大輸出功率為160kW，最大扭矩為310 N·m，輸出功率和扭矩均小于后輪處。 ? 以在后輪處搭載永磁同步馬達(dá)的后輪驅(qū)動(dòng)車為基礎(chǔ)，在高端款的前輪處追加感應(yīng)馬達(dá)，使之成為四輪驅(qū)動(dòng)車，這一思路與美國特斯拉的“Model 3”和“Model Y”如出一轍。Model 3和Model Y的標(biāo)準(zhǔn)款均為后輪驅(qū)動(dòng)車，針對(duì)高端款設(shè)計(jì)為四輪驅(qū)動(dòng)車。兩者均在后輪處采用永磁同步馬達(dá)，在前輪處采用感應(yīng)馬達(dá)（圖22）。 ?

圖22 特斯拉“Model 3”的前輪處的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)馬達(dá)為感應(yīng)馬達(dá)。（照片:《日經(jīng)XTECH》）?　 ?

? 從四輪驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車來看，根據(jù)行駛條件，前輪處存在不工作的時(shí)間，在此期間轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)。永磁同步馬達(dá)在轉(zhuǎn)子中嵌入了永磁體，在空轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子和定子的線圈之間產(chǎn)生的吸力會(huì)導(dǎo)致拖曳阻力，從而導(dǎo)致耗電增加。把基于后輪驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車改為四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)了在前輪處使用感應(yīng)馬達(dá)的例子。 ? ? 感應(yīng)馬達(dá)也存在缺點(diǎn)。那就是功率密度小于永磁同步馬達(dá)，如果要產(chǎn)生相同的輸出功率，則感應(yīng)馬達(dá)的體積要大于永磁同步馬達(dá)。不過，就像比亞迪的海豹、特斯拉的Model 3和Model Y的前輪處一樣，“作為輔助的驅(qū)動(dòng)源時(shí)不需要太大扭矩，因此即使用感應(yīng)馬達(dá)也可以控制體積”（美國零部件巨頭的動(dòng)力總成技術(shù)人員）。 ? 此外，感應(yīng)馬達(dá)屬于不使用稀土的馬達(dá)，因此在規(guī)避地緣政治風(fēng)險(xiǎn)方面也備受關(guān)注。永磁同步馬達(dá)使用釹（Nd）磁鐵，為了在高溫環(huán)境下提高保磁力（保持磁力的能力），通常添加鏑（Dy）和碲（Tb）等重稀土元素。稀土生產(chǎn)集中于中國，還存在價(jià)格上漲等風(fēng)險(xiǎn)。 ?

比亞迪是一家中國企業(yè)，如果是在國內(nèi)生產(chǎn)，幾乎不會(huì)出現(xiàn)采購稀土的隱憂。不過，該公司也開始在海外生產(chǎn)，預(yù)計(jì)泰國的乘用車組裝工廠2024年投產(chǎn)。在電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)方面擁有永磁同步馬達(dá)以外的選項(xiàng)，也有助于應(yīng)對(duì)海外生產(chǎn)過程中稀土采購出現(xiàn)問題的情況。

審核編輯：黃飛

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