為迎合汽車電動化、輕量化的發(fā)展趨勢，新能源汽車的電驅動總成也向著高度集成化的方向發(fā)展。從純電驅動總成發(fā)展趨勢來看，電控系統(tǒng)的集成在未來則更傾向于多合一深度集成，整體向著“電驅三合一+充配電三合一+BMS/VCU/PTC/TMM平臺”演進，實現(xiàn)機械部件和功率部件的深度融合。

集成化電驅系統(tǒng)

1、集成化電驅動系統(tǒng)概述

電驅動系統(tǒng)是純電動汽車的核心，主要包含了高性能動力電機、電力電子控制單元和減速器等部分。隨著現(xiàn)代汽車技術的飛速發(fā)展以及集成電路和電力電子技術的大規(guī)模應用，機電一體化的電驅動系統(tǒng)的優(yōu)越性愈發(fā)明顯，其能量密度大、效率高和維護性低等特點，使得電驅集成化設計在純電動乘用汽車領域得到越來越多的應用。

新能源汽車三合一驅動系統(tǒng)

集成化電驅動系統(tǒng)是一種將電機、電控器、傳感器和其他相關組件整合在一起的系統(tǒng)，以實現(xiàn)電動設備或車輛的運動控制。集成化電驅動系統(tǒng)在電動汽車、工業(yè)機械、機器人和其他電動設備中得到廣泛應用，可以提供高效、精準的運動控制，并簡化系統(tǒng)集成和維護。

三合一電驅系統(tǒng)集成化設計

2、電驅動系統(tǒng)集成化的優(yōu)勢和劣勢

電驅動系統(tǒng)集成化對于純電動乘用汽車行業(yè)來說具有積極的推動作用，但是基于現(xiàn)階段電動汽車供應鏈的技術水平，集成化過程中的設計和質量問題對于整車廠商和供應商來說仍然是巨大的挑戰(zhàn)。

集成化電驅系統(tǒng)設計要求

（1）集成化優(yōu)勢

性能優(yōu)化：集成化可以實現(xiàn)電機、電控器和其他組件之間更緊密的協(xié)同工作，從而優(yōu)化整體性能，提高效率和動力性，降低了汽車能耗、提升了續(xù)航里程。

系統(tǒng)效率提升：集成化設計能夠減少能量損失，提高能源利用效率，尤其是在電機、電控器和傳感器之間協(xié)同工作的情況下。

空間節(jié)省和重量降低：集成化的設計通?？梢詼p少零部件數(shù)量和占用空間，有助于降低整個系統(tǒng)的重量，整體結構更為緊湊，尤其是在有限空間的應用中。

制造流程簡化：集成化降低了組裝和制造過程的復雜性，夠降低接口復雜度及成本，減少了組件的數(shù)量和連接，從而降低了制造成本。

優(yōu)化控制：集成化電驅系統(tǒng)可以通過更先進的控制算法和智能系統(tǒng)實現(xiàn)更精確的運動控制，提供更好的駕駛體驗。

簡化維護：模塊化的集成系統(tǒng)設計使得維護更容易，故障排除更為簡單，可以快速更換故障組件。

軟件升級和遠程監(jiān)測：集成化的系統(tǒng)通常支持軟件升級，制造商可以通過遠程更新來改進系統(tǒng)性能或修復漏洞。

集成化電驅系統(tǒng)優(yōu)劣勢對比

（2）集成化劣勢

統(tǒng)一性和靈活性受限：集成化系統(tǒng)可能難以適應不同應用的需求，因為其設計通常是為特定用途進行優(yōu)化的。這可能在一些應用中限制了靈活性。

維修和替換成本高：一旦集成系統(tǒng)中的某個組件發(fā)生故障，可能需要替換整個系統(tǒng)或大部分系統(tǒng)，而不僅僅是故障組件，這可能增加維修成本。

依賴于供應商：集成系統(tǒng)通常會依賴于特定的供應商，這可能導致供應鏈問題和依賴性，特別是在長期運行的應用中。

研發(fā)成本高：初始設計和制造集成化系統(tǒng)可能需要更多的投資，尤其是在研發(fā)和測試方面，這可能導致初始成本較高。整車廠和供應商需要重點攻克的難題包括：NVH（噪聲振動）、EMC（電磁兼容測試）、安全等性能指標的控制，以及零部件協(xié)同開發(fā)。

技術挑戰(zhàn)：集成系統(tǒng)中的某個組件升級可能需要整個系統(tǒng)的重新設計（如：冷卻散熱系統(tǒng)），這可能對技術更新和升級帶來挑戰(zhàn)。

電驅系統(tǒng)的集成化設計

3、集成化電驅動系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀

（1）二合一電驅動系統(tǒng)

集成化電驅動系統(tǒng)發(fā)展之初，是將永磁電機和減速器集成在一起，與車橋結合形成一體式電驅動橋。實現(xiàn)了二合一集成形式的設計，縮短了各部件之間的距離，使得電驅動系統(tǒng)整體結構更加緊湊。

某二合一電驅系統(tǒng)結構

（2）三合一電驅動系統(tǒng)

目前，電驅系統(tǒng)的集成以三合一技術路線為主流，將電機、電控與減速器集成，整體技術已經較為成熟。主流電驅供應商多采用三合一電驅系統(tǒng)，將電機、電控系統(tǒng)和減速器集成在一起并與車橋相結合的電驅系統(tǒng)；或是針對中小型轎車提供的更加輕巧的三合一電驅動系統(tǒng)，不僅性能優(yōu)異，而且電能轉化效率極為高效。通過平臺化設計開發(fā)出能夠滿足不同功率和扭矩的電驅動系統(tǒng)，縮短了研發(fā)周期。

三合一電驅系統(tǒng)設計流程

（3）多合一電驅動系統(tǒng)

三合一電驅動系統(tǒng)是當前的主流研究對象，但仍有一些公司對多合一集成設計進行了不同程度的嘗試。如BYD自主研發(fā)了八合一集成電驅總成，在常規(guī)三合一模塊之外，還集成了五合一電驅動模塊：電機控制器、車載充電器、車載電源、高壓配電模塊以及整車控制器。整個系統(tǒng)結構更加小巧，水冷系統(tǒng)的工作效率也得到大幅提升，但整體結構集成后柔性化程度降低，影響機艙的總布置。

比亞迪八合一電驅系統(tǒng)

4、集成化電驅系統(tǒng)的前沿發(fā)展趨勢

（1）電驅系統(tǒng)行業(yè)分析

目前，電驅動總成市場上主要由汽車主機廠自制和第三方廠商供貨。汽車主機廠自制的代表有特斯拉、蔚來、比亞迪、大眾等；電驅系統(tǒng)供應商主要有博世、麥格納、博格華納、日電產、采埃孚等國際大廠，及國內的匯川技術、精進電機、華為、巨一動力等眾多供應商。

來源：佐思汽研《2023年新能源汽車電驅動與動力域行業(yè)研究報告》

電動技術在市場、消費者、整車和驅動系統(tǒng)方面呈現(xiàn)多方面趨勢。市場不斷增長，消費者對環(huán)保和高性能的需求上升，整車發(fā)展多元化，同時驅動系統(tǒng)不斷創(chuàng)新，追求更高效、智能和可持續(xù)性，預示電動汽車將持續(xù)引領交通行業(yè)未來發(fā)展。

電驅動技術趨勢

（2）電驅動系統(tǒng)平臺化發(fā)展

集成電驅動系統(tǒng)平臺化是一種趨勢，基于同一平臺開發(fā)多款電驅系統(tǒng)，旨在提高電驅動系統(tǒng)的靈活性、可定制性和可維護性。

標準化和模塊化設計：平臺化的電驅動系統(tǒng)采用標準化的組件和接口，系統(tǒng)更容易進行模塊化設計，簡化了制造和維護流程，提高了整體系統(tǒng)的可維護性。

通用硬件平臺：采用通用的硬件平臺，不同型號和應用的電驅動系統(tǒng)可以共享相似的基礎架構，降低了開發(fā)成本并加速了新產品的推出。

軟件定義和固件更新：平臺化的電驅動系統(tǒng)強調軟件定義，允許通過固件更新實現(xiàn)新功能、性能優(yōu)化和故障修復，提高了系統(tǒng)的靈活性和可升級性。

多種驅動系統(tǒng)支持：平臺化設計考慮到不同類型的電動機和電源，以支持多種驅動系統(tǒng)。這使得電動汽車制造商能夠更輕松地適應不同市場和應用的需求。

統(tǒng)一的通信接口：集成電驅動系統(tǒng)平臺化推動統(tǒng)一的通信接口標準，使得不同部件之間更容易互聯(lián)，同時有助于整車系統(tǒng)與其他車輛或基礎設施進行通信。

電驅系統(tǒng)平臺化

（3）電驅系統(tǒng)集成化

電驅動系統(tǒng)集成化發(fā)展已有時日，從分體式驅動單元、到簡單的物理集成、再到多合一智能化集成和標準化平臺發(fā)展。目前比較主流的做法是將電機、控制器和減速器深度集成，形成“三合一”電驅系統(tǒng)。電機、控制器和減速器可以共用部分殼體，減少傳動部件。這樣做的好處：減輕系統(tǒng)重量、縮減系統(tǒng)尺寸，有效提升電驅系統(tǒng)功率密度。零部件數(shù)量減少后，系統(tǒng)整體耐用度大大提高，系統(tǒng)NVH值得到有效控制，降低了制造成本，也更有利于企業(yè)進行組裝生產。

電動汽車驅動集成化單元

電驅系統(tǒng)集成化方向

（4）電驅系統(tǒng)性能優(yōu)化

高速化電機：隨著新技術、新材料的發(fā)展及應用，加之客戶對驅動效率、加速體驗的重視及追求，采用更高速的驅動電機成為集成電驅發(fā)展的必然趨勢。高轉速電機能夠提高功率密度，同時減小體積、降低成本，對于電動車動力性能來說優(yōu)勢尤為明顯。

多檔減速器：多擋化設計能夠使電機盡量工作在高效率的轉速區(qū)間，同時兼顧其動力性能和經濟性，特別是在極速狀態(tài)以及低負荷條件下，擋位的切換能夠確保驅動電機多數(shù)情況處于高 效率工作點。隨著將來技術成熟度的提高和成本的降低，多擋減速器必然會成為更多集成化電驅動系統(tǒng)的選擇。

總而言之，電驅動系統(tǒng)的多合一集成化帶動了原本獨立分散的動力總成控制模塊朝著動力域控制器的集中融合演進，促進了動力總成系統(tǒng)控制從模塊到系統(tǒng)、再到整體方案的融合，共同推進汽車市場電驅動總成及動力域控的快速發(fā)展。