集成化電驅(qū)動系統(tǒng)是什么？

綜合設(shè)計，通俗地說，就是“一體”。在汽車領(lǐng)域，集成設(shè)計相當(dāng)普遍，比如我們今天要講的集成電驅(qū)動系統(tǒng)。不要低估電驅(qū)動系統(tǒng)的集成設(shè)計。它可以讓我們獲得更大的乘坐和儲物空間空，甚至為我們節(jié)省電費。那么集成設(shè)計是什么樣的電驅(qū)動系統(tǒng)呢？不會給我們帶來不利嗎？這是未來發(fā)展的正確方向嗎？

60秒快速閱讀:

1.電驅(qū)動系統(tǒng)由電控系統(tǒng)、電機、變頻器、減速器等部件組成；

2.集成電驅(qū)動系統(tǒng)從最初的二合一設(shè)計演變?yōu)槿弦辉O(shè)計和集成電驅(qū)動橋設(shè)計；

3.集成電驅(qū)動系統(tǒng)有效降低了生產(chǎn)成本，減少了系統(tǒng)的體積和重量，使其布局更加靈活；

4.集成電驅(qū)動系統(tǒng)的熱管理更加復(fù)雜，維護(hù)不方便，故障率可能增加；

5.集成電驅(qū)動系統(tǒng)是發(fā)展趨勢，但未來如何集成電驅(qū)動系統(tǒng)充滿了各種可能性。

●總說電驅(qū)動，電驅(qū)動有什么缺點？

電驅(qū)動系統(tǒng)包含許多部件，如電控系統(tǒng)、電機、逆變器、減速器等。大家對電機一定很熟悉，但是這些部件的功能是什么？它們在整個電力驅(qū)動系統(tǒng)中扮演什么角色？

首先，整個驅(qū)動模塊的“大龍頭”是電控系統(tǒng)。沒有電控系統(tǒng)的“指揮”，驅(qū)動模塊的組件就像一群無組織的孩子，根本不知道如何有序。電控系統(tǒng)可分為四個模塊，分別是車輛決策模塊、驅(qū)動系統(tǒng)模塊、電池控制模塊和電子管理模塊。

負(fù)責(zé)指揮電機如何工作、如何輸出功率的模塊是MCU，可以實現(xiàn)對電機功率單元、轉(zhuǎn)矩、功率、速度和電流轉(zhuǎn)換的控制。微控制器將控制命令轉(zhuǎn)換成信號，并將其傳輸?shù)絀GBT，然后后者接收并執(zhí)行這些命令。

IGBT是MCU的“下一個家”，同時也是逆變器的核心和執(zhí)行單元。IGBT的作用是指導(dǎo)逆變器進(jìn)行正確的電流轉(zhuǎn)換。變頻器的功能是什么？因為電機需要的是交流，動力電池提供的電流是DC，所以需要逆變器將電池的DC輸出轉(zhuǎn)換成交流，傳輸給電機。

如果逆變器將電池中的電流傳遞給電機，電機能否直接驅(qū)動車輪？如下圖所示，電機的動力輸出特性為:峰值扭矩從0rpm/min開始輸出，但當(dāng)電機轉(zhuǎn)速高于恒定扭矩范圍時，電機扭矩會有所下降，因此此時需要減速器的介入，減速器可以通過多級齒輪的傳動來減速增加扭矩，以滿足車輛高速行駛時對扭矩的需求。

●集成了什么樣的電驅(qū)動系統(tǒng)？

我們已經(jīng)談完了電驅(qū)動系統(tǒng)的幾個部分。我們能用連接線把這些部分連接起來嗎？最初電驅(qū)動系統(tǒng)沒有一體化設(shè)計，其電機、逆變器、充配電系統(tǒng)等部件都是單獨布置的，所有部件都可以通過線束連接，這也導(dǎo)致了當(dāng)時電驅(qū)動系統(tǒng)的復(fù)雜，如下圖所示。如何實現(xiàn)一體化電驅(qū)動系統(tǒng)？雪佛蘭Bolt（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）采用二合一電驅(qū)動系統(tǒng)，也是最初的一體化設(shè)計。

雪佛蘭Bolt將永磁電機、減速器和車橋集成在一起，形成一個簡單的一體化電驅(qū)動車橋。雖然雪佛蘭Bolt的結(jié)構(gòu)圖各部分看起來還是比較復(fù)雜，但至少它的驅(qū)動橋做到了二合一。如果只看驅(qū)動橋，這樣的一體化設(shè)計確實縮短了零件之間的距離，使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊。

除了雪佛蘭Bolt的電動驅(qū)動橋，零部件供應(yīng)商博格華納和ZF的集成式電動驅(qū)動橋也是當(dāng)今電動汽車領(lǐng)域集成應(yīng)用的典范。他們的集成系統(tǒng)已經(jīng)從二合一升級為三合一和一體機。以博格華納的31-01 egardrive電動驅(qū)動橋為例。它將電機、電控、減速器等部件與車軸結(jié)合在一起。與普通電驅(qū)動系統(tǒng)相比，它結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。特斯拉RoaDSter就配備了這款電驅(qū)動橋，目前這款產(chǎn)品已經(jīng)被特斯拉買斷。

除了國外產(chǎn)品之外，許多中國電動汽車傾向于采用高度集成的電驅(qū)動系統(tǒng)。比如蔚來的電驅(qū)動系統(tǒng)和比亞迪e平臺的驅(qū)動模塊，采用不同的形式集成了電機、電控、逆變器、減速器三種，行業(yè)內(nèi)也稱之為三合一集成設(shè)計，三合一也是目前比較常見的集成方式。

我們蔚來汽車的“三位一體”& # 12220；以集成電驅(qū)動單元為例。PEU是變頻器，國標(biāo)是變速箱減速器，EM是E-Motor的集成電機。除此之外，逆變器本身還集成了電機控制器和IGBT，所以整個驅(qū)動單元實際上包括電機、減速器、逆變器、電機控制器和IBGT。

以比亞迪e平臺的三合一動力模塊為例，其三合一動力模塊集成了電機、減速器和驅(qū)動系統(tǒng)的電控；此外，其高壓充配電系統(tǒng)也是集車載充電器、逆變器、配電箱于一體實現(xiàn)的高壓三合一模塊，甚至其各種車身控制器都集成在一塊PCB板上。這些集成模塊的組合催生了比亞迪e平臺的“33111”。

現(xiàn)在國內(nèi)外那么多廠商都在做集成電驅(qū)動系統(tǒng)，證明了“集成”設(shè)計確實有其獨特之處，我們先來說說為什么這么受歡迎，再來說說它的缺點。

集成化系統(tǒng)是趨勢嗎？

●為什么集成電驅(qū)動系統(tǒng)受歡迎？

首先，一體化設(shè)計可以減少驅(qū)動系統(tǒng)的體積和重量；驅(qū)動系統(tǒng)各部分集成，無疑使整個系統(tǒng)更加緊湊，減少了系統(tǒng)占用的體積；此外，由于集成，組件之間的連接線大大減少，因此系統(tǒng)的重量也得到優(yōu)化。

隨著系統(tǒng)體積的縮小，車輛各個系統(tǒng)的布局可以更加靈活，有利于車企針對不同車型搭載相同的系統(tǒng)；對于用戶來說，我們得到的好處是:可以獲得最大的乘坐和儲物空間空；就像一些概念車，不需要配備傳統(tǒng)意義上的座艙來布置各種系統(tǒng)部件，所以底盤上部完全可以設(shè)計成乘坐空艙，或者像特斯拉一樣，可以有額外的前艙儲物空艙，這是沒有一體化設(shè)計或者集成度較低的純電動車無法比擬的。車輛重量的減輕將使車輛的能耗更低，續(xù)航里程更長。

此外，由于集成設(shè)計有效地減少了組件之間的距離，因此還減少了銅線等昂貴材料的使用，并優(yōu)化了能量傳輸路徑。由于電機系統(tǒng)使用的導(dǎo)線較粗，這些導(dǎo)線是不可忽視的生產(chǎn)成本。能量傳遞路徑短的優(yōu)點是可以避免系統(tǒng)產(chǎn)生過大的功耗，使動力總成更加高效。我們在日常用車中能直觀感受到的是，同樣的電池容量，能耗更低。

●一體化設(shè)計帶來的弊端

雖然目前國內(nèi)外的車企和零部件供應(yīng)商都在做集成系統(tǒng)，但它給廠商和消費者帶來的負(fù)面影響也不容忽視。如果不采用一體化設(shè)計，系統(tǒng)各部件與空氣體的接觸面積會更大，有利于系統(tǒng)的散熱；但是系統(tǒng)集成設(shè)計后，幾個部件之間沒有間隙，這就需要廠家重新考慮整個系統(tǒng)的散熱設(shè)計，保證所有部件都處于正常工作溫度，這將使簡單的風(fēng)冷/液冷冷卻系統(tǒng)復(fù)雜化，進(jìn)一步考驗廠家的技術(shù)和設(shè)計。

在車輛使用后期，如果每個系統(tǒng)不采用一體化設(shè)計，逆變器和電機分開布置，任何有問題的部件都可以單獨處理。但是，在高度集成之后，某個組件的維護(hù)和更換要考慮整個系統(tǒng)的情況，這不僅會增加維護(hù)成本，還會考驗維護(hù)技術(shù)。即使是拆下某個部件，也可能需要專業(yè)工具的協(xié)助，恐怕很多街邊店鋪都處理不了。

此外，集成系統(tǒng)可以理解為“小而精”的產(chǎn)品。相信你也能猜到，一體化設(shè)計往往比每個部件的獨立布置需要更高的生產(chǎn)和裝配工藝。如果材料和裝配質(zhì)量控制不當(dāng)，整個系統(tǒng)的故障率很可能會急劇上升，甚至一個部件的輕微故障都會直接影響整個系統(tǒng)的正常運行。因此，集成設(shè)計為汽車公司設(shè)置了技術(shù)門檻。如果車企的技術(shù)失敗，結(jié)果可能是消費者買的車故障率高。

●未來會是集成電驅(qū)動系統(tǒng)的世界嗎？

從目前的發(fā)展來看，高度集成的電驅(qū)動系統(tǒng)/充配電系統(tǒng)等集成行為已經(jīng)成為廠商和零部件供應(yīng)商所遵循的趨勢，因為集成設(shè)計不僅可以為廠商帶來重量輕、布局靈活、成本低的優(yōu)勢，還可以最大限度地發(fā)揮乘坐空的空間，為消費者提升用車體驗。比如2021年北汽新能源EX360的驅(qū)動系統(tǒng)沒有采用一體化設(shè)計，而2021年，

至于集成設(shè)計未來會如何發(fā)展，早在1900年，輪轂電機就出現(xiàn)在保時捷上，這無疑是一種高度集成的設(shè)計。然而，由于懸架簧下重量增加、技術(shù)要求高以及正在進(jìn)行耐久性測試等問題，輪轂電機尚未得到廣泛應(yīng)用。然而，也許未來一些制造商會克服這個技術(shù)問題。

還是未來驅(qū)動橋的集成度會更高？使得驅(qū)動、傳動等系統(tǒng)只能靠一個極低高度的驅(qū)動橋來解決。這是否意味著不需要機艙？總之，我認(rèn)為未來新能源汽車將突破我們的想象，實現(xiàn)極致輕量化，最大化乘坐空間空成為車輪上的“客廳”。

全文摘要:

或許很多人從來沒有想到，2021年，中國新能源汽車產(chǎn)銷量僅為1.7萬輛/1.81萬輛，但2021年，中國新能源汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)達(dá)到127萬輛/125.6萬輛。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，當(dāng)然需要創(chuàng)新進(jìn)步的零部件配套技術(shù)來配合新能源汽車的發(fā)展，集成電驅(qū)動系統(tǒng)就是其中之一。其實除了我們今天說的電驅(qū)動系統(tǒng)，充配電系統(tǒng)、控制器等系統(tǒng)都可以集成。相信未來會有更多的車企制造高度集成的系統(tǒng)。

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