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解讀比亞迪八合一電驅(qū)：比常見的三合一電驅(qū)厲害在哪？

2021-10-20 23:08:06·  來(lái)源：易車網(wǎng)  
　
弗迪動(dòng)力八合一電動(dòng)力總成9月份的比亞迪銷量成績(jī)?cè)俅巫邚?qiáng)，同比環(huán)比雙增長(zhǎng)、DM/EV車型平分秋色，亮點(diǎn)不可謂不多。而其中有一個(gè)點(diǎn)可能在錦簇花團(tuán)中顯得沒(méi)那么出眾
 
弗迪動(dòng)力八合一電動(dòng)力總成
9月份的比亞迪銷量成績(jī)?cè)俅巫邚?qiáng)，同比環(huán)比雙增長(zhǎng)、DM/EV車型平分秋色，亮點(diǎn)不可謂不多。而其中有一個(gè)點(diǎn)可能在錦簇花團(tuán)中顯得沒(méi)那么出眾：海豚首月銷量3000臺(tái)。作為e平臺(tái)3.0的首款車型，海豚的到來(lái)其實(shí)意味著很多新的開始，而八合一電驅(qū)的首次量產(chǎn)搭載就是其中一大亮點(diǎn)。這個(gè)號(hào)稱全球首款八合一電驅(qū)比起最近高頻提及的三合一電驅(qū)厲害在哪？是徒有其表還是又一個(gè)創(chuàng)新？今天就來(lái)為大家解讀這項(xiàng)技術(shù)。



在為大家講解八合一電驅(qū)之前，我們先來(lái)了解下電驅(qū)是什么，為什么要做成X合一的集成化方式。電驅(qū)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車的核心，你可以粗淺地理解為類似于燃油車上的發(fā)動(dòng)機(jī)的作用，它主要包含了高性能動(dòng)力電機(jī)、電力電子控制單元和減速器等部分。


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而所謂的三合一、四合一乃至比亞迪的這套八合一電驅(qū)，本質(zhì)上都是電驅(qū)集成化設(shè)計(jì)的范疇。隨著新能源車技術(shù)的快速發(fā)展，新能源車擁有越來(lái)越多的功能和更好的性能，電驅(qū)集成化也為了優(yōu)化效率、能量密度等參數(shù)而快速發(fā)展著。


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最初的電驅(qū)系統(tǒng)不存在集成化設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電控系統(tǒng)、減速器等部件均單獨(dú)布置，各部件之間通過(guò)線束等連接件進(jìn)行連接，從而導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)十分冗雜。而隨著技術(shù)壁壘的逐漸打破和技術(shù)成熟度的不斷提高，目前各大主機(jī)廠已將電驅(qū)系統(tǒng)的深度集成化作為三電系統(tǒng)重要發(fā)展方向之一。


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當(dāng)前量產(chǎn)的純電動(dòng)汽車領(lǐng)域中，三合一電驅(qū)已經(jīng)成為主流，其將電機(jī)、電控系統(tǒng)和減速器集成在一起，根據(jù)車輛的類型將其與車橋相結(jié)合或提供更加輕巧的三合一電驅(qū)系統(tǒng)，在電機(jī)轉(zhuǎn)速、電能轉(zhuǎn)化效率、機(jī)械空間緊湊化、線束精簡(jiǎn)化等方面都起到了很大的作用。

在海豚上的這套八合一電驅(qū)融合了驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器、減速器、車載充電器、直流變換器、配電箱、整車控制器、電池管理器八大部件，可以看到在傳統(tǒng)三合一電驅(qū)的基礎(chǔ)上，e平臺(tái)3.0的八合一電驅(qū)還集成了由“車載充電器、直流變換器、配電箱、整車控制器、電池管理器”組合的五合一電驅(qū)模塊，實(shí)現(xiàn)了更深度的整合能力，也實(shí)現(xiàn)了軟、硬件端云深度融合。



在了解完電驅(qū)系統(tǒng)是干什么的之后，我們來(lái)了解下八合一電驅(qū)的八個(gè)功能區(qū)都各自分別負(fù)責(zé)什么功能。
1. 驅(qū)動(dòng)電機(jī)


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驅(qū)動(dòng)電機(jī)和燃油車上的發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，它的作用是將電池的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。它承擔(dān)著電能轉(zhuǎn)化和充電的雙重功能。它由由電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度傳感器、冷卻循環(huán)水道和殼體等組成。
2. 電機(jī)控制器


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電機(jī)控制器是通過(guò)主動(dòng)工作來(lái)控制電機(jī)按照設(shè)定的方向、速度、角度、響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行工作的集成電路。根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動(dòng)力電池所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電能，來(lái)控制電動(dòng)車輛的啟動(dòng)運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動(dòng)車輛剎車，并將部分剎車能量存儲(chǔ)到動(dòng)力電池中。
3. 減速器


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電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)一樣都是高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件，其單位是5000轉(zhuǎn)/分鐘，而車輪的轉(zhuǎn)速相對(duì)而言是低速度的。想要把電機(jī)的高轉(zhuǎn)速匹配成車輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速必須要通過(guò)減速器來(lái)降低轉(zhuǎn)速、增加轉(zhuǎn)矩。因此熟悉電機(jī)的朋友經(jīng)?？吹降乃^傳動(dòng)比或者速比的概念，說(shuō)的就是：（傳動(dòng)比）速比=電機(jī)輸出轉(zhuǎn)數(shù)÷減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)數(shù)
4. 車載充電器


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車載充電器的功能是調(diào)整輸出電壓，它采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過(guò)周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5. 直流變換器


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直流變換器，也稱DC-DC變換器，它是將一個(gè)直流電壓轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的直流電壓的轉(zhuǎn)換器，也就是將電池存儲(chǔ)的直流電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛所需的直流電壓。
6. 配電箱


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車載高壓配電箱顧名思義是高壓電的分配用，當(dāng)動(dòng)力電池上電后高壓電首先進(jìn)入到高壓配電盒內(nèi)，通過(guò)配電盒內(nèi)的分配線路給需要高壓的系統(tǒng)供電，比如，MCU，DC/DC，空調(diào)等需要高壓的元件，它是電控總成的核心部件。
7. 整車控制器


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整車控制器即動(dòng)力總成控制器，它連接加速踏板、控制電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、直流電壓變換器DC／DC、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS、真空助力系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、組合儀表。整車控制器能夠統(tǒng)計(jì)整車所有電氣設(shè)備的功耗，對(duì)比動(dòng)力電池能夠提供的電量，根據(jù)功率模型計(jì)算結(jié)果，輸出控制器指令信號(hào)至電機(jī)控制器，電機(jī)控制器調(diào)整牽引電機(jī)地轉(zhuǎn)矩值。
8. 電池管理系統(tǒng)


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電池管理系統(tǒng)的英文簡(jiǎn)稱可能有部分朋友比較熟悉：BMS。它經(jīng)常出現(xiàn)在廠家的宣傳資料里，它的作用是在擁有數(shù)千個(gè)電芯的電池系統(tǒng)里，監(jiān)測(cè)每一個(gè)電芯、精確評(píng)估每一個(gè)電芯并且高效管理每一個(gè)電芯，確保所有電池保持一致的良好狀態(tài)，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高性能、長(zhǎng)壽命和安全運(yùn)行。



1. 電驅(qū)體積重量降低，更加簡(jiǎn)約
通過(guò)外部高壓濾波器共用、外部接口濾波電路共用、高壓采樣共用等多部件共用，同時(shí)系統(tǒng)DC、OBC深度集成、配電深度集成、變壓器和電感集成、VCU/BMC/MCU芯片集成，可節(jié)省一路H橋和變壓器、節(jié)省大量高壓線束、磁模塊體積縮小40%。能夠?qū)崿F(xiàn)整體體積降低16%，重量降低10%。


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這樣可以讓電驅(qū)系統(tǒng)更不占地，各部件之間的連接件大大減少，所以對(duì)于整車布局更有利，一定程度上提升車內(nèi)空間利用率，降低生產(chǎn)維護(hù)成本。另外這種模塊化的設(shè)計(jì)也能讓它滿足前驅(qū)、后驅(qū)和四驅(qū)等不同架構(gòu)，助力整車布置。
2. 性能更強(qiáng)：百公里加速2.9秒，續(xù)航里程＞1000km
從整個(gè)系統(tǒng)層面進(jìn)行效率優(yōu)化設(shè)計(jì)，高效率匹配，使傳動(dòng)比、電流、電機(jī)輸出形成極致效率。比如其采用的高效扁線電機(jī)設(shè)計(jì)，效率高達(dá)97.5%。相比傳統(tǒng)圓線電機(jī)，裸銅槽滿率可提升20%~30%，有效降低繞組電阻進(jìn)而降低銅損耗，輸出更高的功率和扭矩。同時(shí)相對(duì)于圓線，扁線形狀更規(guī)則，在定子槽內(nèi)緊密貼合，與定子鐵芯齒部和軛部更好接觸，降低槽內(nèi)熱阻，熱傳導(dǎo)效率更高，進(jìn)一步提升電機(jī)峰值和持續(xù)性能。


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自主研發(fā)SiC電控比硅基半導(dǎo)體器件損耗減少70%，擁有更高的最大結(jié)溫、更小的材料熱阻系數(shù)，同時(shí)軟件采用升載頻控制策略，無(wú)論在最大輸出功率還是續(xù)航里程上都有顯著的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)減速器采用低摩擦軸承、油封的設(shè)計(jì)與匹配；優(yōu)化提升齒輪的潤(rùn)滑路徑及結(jié)構(gòu)；電源運(yùn)用高效散熱技術(shù)。其匹配寬溫域高效熱泵系統(tǒng)，即使在-30℃的極端天氣下依舊可以正常工作，讓車輛的低溫續(xù)航里程最高提升20%。
整個(gè)系統(tǒng)層面各個(gè)細(xì)節(jié)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的結(jié)果就是：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工況效率超89%，從86%提升到89%，雖然只是3%的變化，但卻克服了很大的技術(shù)難度。百公里加速快至2.9秒，續(xù)航里程最大可突破1000km。不要忘了這是基于磷酸鐵鋰材質(zhì)的刀片電池實(shí)現(xiàn)的，天生具備能量密度不足和低溫續(xù)航衰減嚴(yán)重劣勢(shì)的磷酸鐵鋰電池能夠?qū)⒗m(xù)航里程突破1000km確實(shí)很厲害。
3. 支持高電壓平臺(tái)快充


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之前為大家專門解析過(guò)高電壓策略的快充技術(shù)，高電壓是整車實(shí)現(xiàn)超快充的主流路線，在800V架構(gòu)下可支持2C以上的充電倍率，這套八合一電驅(qū)可匹配800V高電壓平臺(tái)，選擇以更低阻抗實(shí)現(xiàn)高耐壓的SiC功率器件，泵升充電樁電壓、寬SOC大功率充電、實(shí)現(xiàn)充電5min，最大可續(xù)航150km。因此e平臺(tái)3.0是具備不錯(cuò)的技術(shù)展望能力的，未來(lái)800V快充普及后車輛無(wú)需改造可以直接支持。
4. 平臺(tái)可拓展性、可移植性更強(qiáng)
這套技術(shù)采用高安全高可靠性動(dòng)力域控制器技術(shù)，分散的硬件之間可以實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通和資源共享，軟件可升級(jí)，硬件和傳感器可更換和功能擴(kuò)展。采用新型隔離通訊技術(shù)、多重網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)、電芯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)，架構(gòu)滿足ISO 26262和ISO 21448等標(biāo)準(zhǔn)。完成運(yùn)算、動(dòng)力和能量的分配，實(shí)現(xiàn)整車的各項(xiàng)智能化功能，增強(qiáng)了平臺(tái)的可拓展性，可移植性。
5. NVH表現(xiàn)更好


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八合一電驅(qū)采用全新的集成技術(shù)路線，其配套的熱管理、NVH、EMC搭載全新的仿真平臺(tái)，其最大轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)16000r/min，但系統(tǒng)噪音低于76dB。
總結(jié)：從比亞迪e平臺(tái)3.0的八合一電驅(qū)的技術(shù)特性和性能優(yōu)勢(shì)也能看出未來(lái)集成化電驅(qū)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：電機(jī)高速化、多檔減速器、平臺(tái)化設(shè)計(jì)...隨著新能源車產(chǎn)業(yè)的不斷加速，未來(lái)新能源車還將迎來(lái)更多的改變。
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