曲亚飞　毛红生

摘 要：近年来，新能源汽车市场竞争愈发激烈。电驱动系统关乎整车的制造成本，影响整车性能。因此，新能源汽车电驱动系统成为业内研究热点。文章通过研究新能源汽车电驱动系统组成、市场规模、供货模式，得出当前产业现状。分析电驱动系统关键技术并研究其发展趋势，对新能源汽车电驱动系统企业的发展有一定的借鉴意义。

关键词：新能源汽车 电驱动系统 现状 趋势

1 引言

随着经济与科技的发展，我国汽车销量连年攀升。燃油汽车的增多加重了环境污染和能源消耗问题。为解决尾气排放和石油资源依赖等问题，国家大力发展新能源汽车。新能源汽车企业发展迅速，逐渐形成了比亚迪、蔚来、小鹏汽车、理想汽车等品牌。随着越来越多的企业进入，市场竞争日益激烈，相关企业只有降低生产成本，提高整车性能才能在大环境中获得一席之地。作为制约新能源汽车发展的关键部件之一的电驱动系统，因其生产成本占整车生产成本的比例高，且直接影响整车性能，成为业内研究的重点。本文对新能源汽车电驱动系统关键技术及发展趋势作了分析，有利于个人和相关企业更好地了解电驱动系统。

2 新能源汽车电驱动系统现状

2.1 电驱动系统的组成、作用及工作原理

新能源汽车电驱动系统是新能源汽车的关键部件[1]，包括：驱动电机、驱动电机控制器、变速器；能够适应高温、高湿、振动的复杂工作环境，提供电力转换的同时实现对驱动电机的控制，最终通过精密机械零部件对外传输动力。对新能源汽车整车使用性能的动力性、操纵稳定性、舒适性、经济性及安全性等性能指标有较大影响。新能源汽车电驱动系统的工作原理是把动力电池的电能转变为驱动车轮的机械能。具体是电机控制器通过半导体功率器件的逆变作用把动力电池的直流电转化为交流电，输入到电机三相输入端，控制电机工作状态，使其按需求的方向、转速、转矩工作。电机转动带动减速器减速、增加输出转矩，从而驱动车轮转动，实现了从电能到机械能的转变。

2.2 市场规模

近几年新能源汽车销量逐年攀升，尤其是在2020年至2022年，销量更是呈爆发式增长。能源汽车发展的核心部件的电驱动系统也随着新能源汽车的销量增加而迎来了高速增长。2022年全年新能源乘用车电机累计搭载量为578万套，同比增长77.6%。电控累计搭载量为576万套，同比增长77%。三合一及多合一系统出货量达到355.5万套，同比增长98%，占总配套量的62%。其中多合一出货量达到41.4万套，占总配套量达到7%，开始初具规模。在新能源汽车的整车造车成本中，电驱动系统的成本占据很大的份额，是仅次于电池的核心部件。随着新能源汽车的高速发展，电驱动系统未来有望达到千亿规模。

2.3 供货模式

随着新能源汽车销量的不断增加，电驱动系统的市场规模逐年增大，技术革新的速度增加了企业的研发投入和生产成本。目前电驱动系统的供货模式主要是车厂自供和第三方供货[2]。对于布局新能源汽车领域较早的汽车企业，如：比亚迪、特斯拉等企业，通过建立车企的电驱动系统研发单位和配套生产厂，逐渐形成规模，以降低生产成本，增加市場竞争力。对于一些传统的汽车企业，因其主要布局的是燃油汽车领域，短时间内往新能源汽车领域进军，会面临很多技术难题，电动化进程需要循序渐进。因此，此类车企往往会选择第三方供货。第三方供货商一直深耕电驱动系统这个领域，对技术和发展趋势有更好的把握，推出的产品逐渐占据一定的市场份额。

3 新能源汽车电驱动系统关键技术

3.1 电机高速化

随着消费者对新能源汽车整车性能的要求越来越高，搭载普通的永磁同步电机的新能源汽车已经无法满足人们的用车体验。企业为顺应市场发展，对永磁同步电机进行高速化研发[3]，且已经取得成功。目前，普遍认为高速永磁同步电机的转子速度高于10000r/min，部分企业已经研发出最高转速为20000r/min的永磁同步电机。

3.2 扁线电机开始使用

扁线电机与传统电机相比，具有更高的槽满率和更低的直流铜损[4]。此外，在散热性和热传导等方面也优于传统电机。因此，业内普遍认为扁线电机的应用能够有效提高电机的功率密度。扁线电机的制造工艺复杂，对生产设备和铜线的要求高，且存在一定的技术门槛。近几年，随着企业研发和工艺水平的提高，扁线电机被越来越多的车企选择，如图1所示为英博尔扁线电机。

3.3 电驱集成化

系统集成化设计可以使整体结构更为紧凑，体积更小，质量更轻，能够有效降低生产成本，提升系统功率密度。目前，主流的做法是将电机、控制器以及减速器进行深度集成形成三合一电驱动系统[5]。经过不断的发展，三合一电驱动系统技术水平显著提高，越来越多的企业采用这一技术方案，如图2所示是精进电动三合一电驱动系统。

4 相关企业电驱动系统技术介绍

4.1 比亚迪汽车

比亚迪汽车是我国汽车行业起步较早的汽车品牌，随着国家大力发展新能源汽车，在数年间逐渐成为我国新能源汽车领域实力雄厚的企业。凭借着20多年的技术积累，在电驱动系统的研发与应用方面，比亚迪汽车已经掌握了成熟的驱动电机、电机控制器等核心技术，并成功应用于生产的新能源汽车。比亚迪汽车在电驱动系统的研发方面经历了三个阶段，分别是e平台1.0、e平台2.0、e平台3.0。e平台1.0时期是分立式电驱动系统，电机和减速器二者共用壳体。e平台2.0时期电控、电机和减速器三者集成，电机电控系统设计，高效率全局优化。e平台3.0时期电驱动系统八合一，包括电控、电机、减速器、OBC、DC-DC、PDU、VCU和BMC八合一，电磁场、结构、传动等多因素耦合设计，应用在海豚、元PLUS车型上。比亚迪电驱动系统e平台3.0具有高效能的热管理系统，主控及驱动芯片集成化，采用智能控制，扭矩响应时间缩短90%。公司旗下车型元Plus搭载了八合一动力总成，系统综合效率高达89%，相同功率下体积减小20%，重量降低15%，功率密度和效率都处于全球顶尖水平。

4.2 精进电动

精进电动在北京拥有一个具有国际先进水平的新能源汽车电机研发、生产制造中心。公司在驱动电机、汽车传动、电力电子、软件控制和系统集成方面拥有先进、全面的技术研发实力。精进电动自2015年起尝试进行电机和减速器深度集成的一体化设计，并于2017年实现了“二合一总成”的批量应用。2019推出适用于新能源乘用车及轻型商用车的三合一纯电驱动系统，将OD220平台电机、高速两级减速器、高功率密度电机控制器三大件深度集成，整个系统的总重约95kg，降低了振动噪音，成本得到了有效控制。精进电动最新一代三合一电驱动系统包含一台高效扁线电机，一台高功率密度控制器（集成电子驻车模块）和一个高扭矩、低噪音减速器。该产品具备高度集成化和轻量化优势，采用8层扁线电机、无泵油水复合冷却、内置声学包等技术，可应用于各种乘用车、SUV和轻型商用车车型。该产品的峰值功率超过200kW，输出扭矩超过4000Nm，轮端转速达到1700转/分，冷却、降噪指标达到了全球领先水平。

4.3 英搏尔

公司主营产品为新能源汽车动力总成、电源总成以及驱动电机、电机控制器、车载充电机等新能源汽车动力域核心零部件。英博尔产品已开发四代，从单体零部件到三合一电驱动、到集成芯三合一、集成芯六合一，专注单管并联技术，加强产品在体积、重量、功率密度及成本方面的优势。研发出的集成芯六合一总成，该技术成功实现了高压配电盒、电机控制器、DC转换器、驱动电机和车载充电机的高度集成化。具有小型化、重量轻、成本低、模块化以及整车安装简单等优势。为整车厂不同车型提供整车电气系统集成配套供应技术服务。合作客户包括吉利汽车、长安汽车、一汽大众等企业。与上一代产品相比，集成芯电驱动系统体积小30%，重量减轻了10-20%，整套系统成本也下降了10-20%。该产品实现电机与电机控制器同壳体一体化深度集成，重量为67kg，电机端盖与减速器箱共端盖，共水道设计，产品Z向高度降低，可实现前、后驱布置，电机三相绕组多点温度检测，可适应低温工况。

5 新能源电驱动系统发展趋势

5.1 冷却方式向油冷发展

电驱动系统的高度集成化，使得散热问题成了业内亟待解决的技术难题。目前，冷却方式可分为风冷、水冷和油冷，水冷是目前主流的冷却方式。但是，随着高功率电机的技术水平不断提高，传统的水冷方式渐渐无法满足电机的冷却需求。经过对产品的更新迭代和实际应用情况的分析，油冷系统因为结构紧凑、冷却效率高，将成为解决散热问题的一种优良方式。国外特斯拉等高端电动车已经开始采用油冷电机技术，且未来电机向高功率密度发展是必然趋势，高冷却效率是十分必要的。但以目前的技术水平来说，实现油冷的难点在于合理的油路设计、供油模式、清洁度控制和各零部件之间的兼容性等。

5.2 碳化硅功率器件得到进一步应用

电机控制器是从蓄电池到电动机的能量传输与转化的中枢与控制中心，对提高能源利用效率、提高输出功率的可靠性与稳定性起着关键的作用。其核心是功率电子器件的升级和性能提升，目前的技术路线已经逐步由传统SI基IGBT向SIC基MOSFET发展，并且还具有耐高压、耐高频、耐高温等优点。从产业链布局来看，国际知名功率器件厂商纷纷加大了对SIC MOSFET产品的研发投入和技术交流，并与上游材料厂商达成战略合作关系，期望占据更多市场份额，比较典型的企业如意法、英飞凌等公司；具有独立生产研发能力的大型车企也在布局碳化硅功率模块的相关产品，如特斯拉、比亚迪。

5.3 电驱动系统向多合一集成

三合一电驱动系统性能好，效率更高成为当前的主流产品。为了降低生产成本，提高整车综合性能，已经有企业开始研发多合一电驱动系统的集成技术。如华为推出的多合一电驱动系统Drive ONE，该系统极大地优化了整车空间，同时借助自身优势整合了多种先进技术，实现控制归一和端云协同。集成后的多合一电驱动系统体积更小，结构更加紧密，未来，随着新能源汽车技术水平的不断革新，多合一电驱动系统将会逐渐取代三合一电驱动系统。

6 结语

本文针对新能源汽车电驱动系统进行了研究，主要分析了组成、市场规模及供货模式，研究重点企业并分析了电驱动系统的发展趋势。随着新能源汽车电驱动集成技术的不断进步，油冷电机、碳化硅器件的进一步应用，我国新能源汽车的技术水平将不断提升，促进新能源汽车产业良好发展。

参考文献：

[1]高超.新能源汽车电机驱动系统关键技术展望研究[J].内燃机与配件，2021（17）.

[2]孟慶思，陈川，李宏伟.电驱动系统产业发展现状和趋势研究[J].汽车实用技术，2021，46（09）.

[3]暴杰，胡晶，许重斌，赵慧超.电动汽车800 V电驱动系统核心技术综述[J].汽车文摘，2023（01）：1-9.

[4]李全，暴杰，赵慧超，刘晓录，赵晶.车用电驱动系统技术发展趋势及其技术要求[J].汽车实用技术，2021，46（23）：188-192.

[5]李刚.浅谈新能源汽车三合一驱动系统的优劣势[J].汽车与配件，2021（11）：44-47.