深度解析電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心技術(shù)

電驅(qū)系統(tǒng)主要包含電機(jī)、電機(jī)控制單元、減速器三部分：

多數(shù)時(shí)候，用戶需求決定了產(chǎn)品技術(shù)的演進(jìn)方向。

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人們對(duì)動(dòng)力單元的核心需求無(wú)外乎是：

①響應(yīng)要快，動(dòng)力要猛；

②效率要高，能耗要?。?/p>

③故障率低，皮實(shí)耐用，穩(wěn)定可靠。

更多的潛在需求在于：

①集成度足夠高，給車(chē)內(nèi)及前后備箱騰更多空間；

②成本合理（最終會(huì)反映到車(chē)價(jià)上）；

③高轉(zhuǎn)速時(shí)不要嘯叫吵人；

下圖匯總了電車(chē)動(dòng)力單元的核心要素，其實(shí)電驅(qū)系統(tǒng)的技術(shù)和進(jìn)化都是圍繞著這幾個(gè)方面展開(kāi)的。

1、電機(jī)動(dòng)力目前已經(jīng)夠用，壓榨潛力和必要性不大

在電驅(qū)最重要的“動(dòng)力”屬性上，目前大多數(shù)的電車(chē)都存在動(dòng)力過(guò)?，F(xiàn)象，以36w+的特斯拉 Model3P 為例，加速可以秒掉200w左右的性能油車(chē)，3w的宏光MiniEV?起步提速甚至要比很多油車(chē)要直接。

也就是說(shuō)，電機(jī)動(dòng)力在目前在多數(shù)電車(chē)上已經(jīng)夠用，傳統(tǒng)油車(chē)的大馬力溢價(jià)，在電車(chē)上已經(jīng)變得不值錢(qián)。上圖列出的高功率密度電機(jī)，給人的感覺(jué)就是電車(chē)馬力跟白給似的...

車(chē)企與其在現(xiàn)有綽綽有余的電機(jī)功率上，再花大成本研發(fā)新的動(dòng)力品臺(tái)，提高動(dòng)力參數(shù)，倒不如把成本分?jǐn)偟狡渌脩舾芨兄牡胤健?/p>

當(dāng)然，對(duì)于少數(shù)追求絕對(duì)動(dòng)力加速的性能電車(chē)，如特斯拉ModelS Plaid、Lucid Air sapphire、悍馬EV、保時(shí)捷Taycan TurboS等車(chē)型。

這里面有一些新的提升動(dòng)力的關(guān)鍵技術(shù)：

如扁平繞組線圈、端部換位提高槽滿率、優(yōu)化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)等方法提高磁滿率，進(jìn)一步提高電機(jī)功率和功率密度。

近幾年也越來(lái)越多車(chē)型搭載直瀑式油冷電機(jī)，讓電機(jī)冷卻降溫更高效，幫助功率輸出連續(xù)不衰減。

也有通過(guò)智能算法優(yōu)化電機(jī)動(dòng)力輸出，來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的動(dòng)力、能耗、操控穩(wěn)定的。

個(gè)人覺(jué)得認(rèn)為上面的技術(shù)都算是電驅(qū)核心技術(shù)！

2、電機(jī)能效已接近瓶頸，提升能效需要指望碳化硅的應(yīng)用

基于第1部分，電機(jī)動(dòng)力對(duì)多數(shù)用戶已經(jīng)夠用甚至過(guò)剩的前提，下圖是某電機(jī)能效Map圖，可以清楚看到，在多數(shù)日常使用轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，電機(jī)的能效都是在90%以上的。

而且目前多數(shù)新能源車(chē)型搭載的電機(jī)最佳能效在90%~95%，甚至部分高效電機(jī)達(dá)到了96%，此時(shí)想要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上繼續(xù)提升電機(jī)能效，付出的成本將是倍數(shù)級(jí)增加，對(duì)于車(chē)企和用戶都不那么太劃算。

△ 某電機(jī)能效MAP圖

于是提高電機(jī)控制單元中的主逆變器能效，成為提升整個(gè)電驅(qū)系統(tǒng)能效的新方向。

也就是用SiC碳化硅模塊替代目前主流的IGBT模塊！

△ 碳化硅材料優(yōu)點(diǎn)

碳化硅SiC MOSFET?的優(yōu)點(diǎn)有很多，體積小利于封裝和集成、開(kāi)關(guān)/導(dǎo)通響應(yīng)快且損耗更小、耐壓值高（是硅基的10倍）、導(dǎo)熱率高利于散熱，及更高的功率密度等。

△ 碳化硅優(yōu)勢(shì)原理解析

最重要的是使用SiC碳化硅模塊的電機(jī)控制單元，相比IGBT模塊方案，可以實(shí)現(xiàn)從電池到電機(jī)路徑，約5%的效率提升，也就是能給整車(chē)省去約5%的能耗。

相比車(chē)企多用5%續(xù)航所對(duì)應(yīng)的電池成本，還徒增車(chē)重帶來(lái)的負(fù)面影響，即便是當(dāng)前成本相比IGBT更高的碳化硅模塊，也是最好的選擇！

另外相比IGBT，碳化硅更耐高壓的優(yōu)勢(shì)（千伏以上），更適用于后續(xù)更多新能源車(chē)型將要搭載的800v電氣架構(gòu)，不止用在主逆變器上，還可以應(yīng)用到高壓充電樁、高壓電池Pack、OBC充電機(jī)、DC-DC轉(zhuǎn)換器上，將有更大的用武之地，能給整車(chē)能效和充電體驗(yàn)帶來(lái)進(jìn)一步提升！

△ 碳化硅器件在新能源車(chē)中的應(yīng)用

這里要特別表?yè)P(yáng)下國(guó)產(chǎn)品牌比亞迪，BYD是全球唯一實(shí)現(xiàn)碳化硅器件自研自產(chǎn)的車(chē)企！

3、集成化大有可為，已是大勢(shì)所趨，跨系統(tǒng)整合能力會(huì)是最核心的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，用戶價(jià)值更高！

上面主要談的是電驅(qū)系統(tǒng)單個(gè)零部件的升級(jí)和優(yōu)化，電驅(qū)系統(tǒng)零部件的多合一大集成目前已是行業(yè)大勢(shì)所趨！

高度集成的電驅(qū)系統(tǒng)，優(yōu)勢(shì)有很多：

大大節(jié)省體積和減重、降低整體BOM成本、提高一體化裝配效率、提高電驅(qū)系統(tǒng)整體功率密度等...

對(duì)于用戶的價(jià)值在于，小體積省去更多Layout空間，能得到更大的車(chē)內(nèi)空間和前后備箱容積；減輕重量意味著相同電量能跑更長(zhǎng)的續(xù)航里程；同時(shí)BOM降本也間接降低了用戶的購(gòu)買(mǎi)成本。

電驅(qū)系統(tǒng)的演進(jìn)歷史，大致可以分為3個(gè)階段：

15~17年的分體式三大件→18~20年三合一成為主流→21~現(xiàn)在的多合一大集成階段。

下圖整理了電驅(qū)系統(tǒng)的演進(jìn)路線，更加直觀易懂！

△ 電驅(qū)系統(tǒng)發(fā)展演進(jìn)路線

雖然多合一只是多系統(tǒng)零部件的組合集成，但跨部件、跨領(lǐng)域的系統(tǒng)集成，是非?？简?yàn)技術(shù)和工程能力的，目前只有為數(shù)不多有積淀的大廠能夠做到。

相比于電機(jī)功率提升和能效優(yōu)化，多合一大集成的所帶來(lái)的綜合收益會(huì)更加明顯，是當(dāng)之無(wú)愧的新能源汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)最重要的核心技術(shù)之一。

審核編輯：黃飛

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