03.01 汽車電驅系統,“三合一”是主流

從2019上海車展上,眾多整車及零部件企業展示了其“三合一”電驅動產品,有些已經趨於商業化,現在可以說很多都已實現產品量產(或具備量產能力)。

汽車電驅系統,“三合一”是主流
  • 什麼是“三合一”電驅動系統

電驅系統的集成度正在逐漸加深,本文所指的“三合一”是指電機、減速器和逆變器的集成。早些時候的集成方式主要基於車載電源層面,把車載充電機、DC/DC直流變換器,以及逆變器集成在一起。現在的趨勢是將逆變器從車載電源的集成中抽離,與電機及減速器集成,即驅動層面的“三合一”集成。

事實上,最初的電驅動系統不存在集成式設計,其電機、逆變器、減速器、充配電系統等部件均單獨佈置,各部件間靠線束連接即可。整個空間佈局看來來非常複雜,且體積大、重量重。漸漸地,電驅動系統開始“二合一”設計,即電機與減速器集成。

汽車電驅系統,“三合一”是主流

“三合一”驅動集成由於系統體積比“二合一”更小,車輛各系統的佈局可以更加靈活,這也有利於車企的平臺化設計,即為不同車型搭載同一套系統。對於用戶來說,可獲得最大化的乘坐空間,以及寬敞的儲物空間。再加上汽車更加輕量化,使得電動汽車的續駛里程更長。

  • 三合一”電驅動系統,發展現狀如何

三合一驅動技術可以說是整車廠推動起來的一個技術路線,如特斯拉、蔚來、比亞迪等引領了這個潮流,以至於現在汽車零部件企業看到這樣一個趨勢後,也紛紛在該領域投入研發。

先來看看整車企業,以比亞迪為代表,其發佈了“e平臺”,涵蓋電機、逆變器、減速器集成的三合一電驅動總成,以及DC-DC、充電器和配電箱三合一的高壓系統等。其中,比亞迪的三合一電驅動總成系統中,電機轉速達到14000r/min。據悉,比亞迪這款驅動總成綜合效率達到88%,最高效率達到91.9%,重量下降了35%,功率密度提升了40%,電機成本下降了40%。

汽車電驅系統,“三合一”是主流

據瞭解,比亞迪元EV360便是比亞迪“e平臺”下的首款純電動車型,該車是一款純電動小型SUV,電機峰值功率為160 kW,峰值扭矩為310 Nm。

目前轉型佈局“三合一”電驅動系統的零部件玩家有兩類:

一是如博世、麥格納、大陸集團、採埃孚、博格華納、舍弗勒等國際零部件巨頭,其本身在動力總成領域具有一定優勢,並通過收購、兼併的方式,掌握電機或逆變器技術;二是電機/電控產品提供商,轉型做“三合一”電驅動解決方案的企業,其中很大一部分為本土供應商,如上海電驅動、中車株洲、精進電機、藍海華騰

目前一些Tier1零部件企業也紛紛佈局“三合一”電驅動,以博格華納為代表,其將減速器、電機和逆變器集成在一起,研發出iDM(Integrated Drive Module)。相比上一代eDM產品(“二合一”設計),iDM在性能、集成度、尺寸、重量、成本方面的優勢更明顯。同時,IDM減速器速比和電機尺寸可以根據客戶的要求做出改變,電壓250-450V,電機功率90-160kW,輸出扭矩2500-3800Nm。

汽車電驅系統,“三合一”是主流
  • “三合一”電驅動系統的挑戰

當一個電子元件與兩個機械件集成,“三合一”的難度要遠遠大於“二合一”。這不僅僅是簡單的積木組裝,而是能否實現“1+1大於2”的問題。具體要看集成和設計能力,並需要考慮額外的潤滑、冷卻需求和更嚴格的佈置設計。

若不採用“三合一”設計,系統各部件與空氣的接觸面積就能更大,這有利於系統散發熱量;而系統採用集成化設計後,幾個部件間並無間隙,這就需要廠商重新考量整個系統的散熱設計,以保證各部件處於正常的工作溫度,如此一來會將簡單的風冷/液冷冷卻系統複雜化,更加考驗廠商的技術和設計能力。

對於變速器起家的企業來說,在混合動力領域更佔優勢,但在純電動領域,大家的起跑線相同,市場格局將重新改變。很多國際供應商在傳統內燃機時代佔據優勢,甚至具有壟斷地位,但電氣化時代的來臨必將改寫市場格局。雖說份額不會直線下降,但會有更多企業能在該領域分到一杯羹。


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