浅谈电驱系统的演进路线及最核心技术

电驱系统主要包含电机、电机控制单元、减速器三部分：

多数时候，用户需求决定了产品技术的演进方向。

人们对动力单元的核心需求无外乎是：

①响应要快，动力要猛；

②效率要高，能耗要省；

③故障率低，皮实耐用，稳定可靠。

更多的潜在需求在于：

①集成度足够高，给车内及前后备箱腾更多空间；②成本合理（最终会反映到车价上）；③高转速时不要啸叫吵人；

下图汇总了电车动力单元的核心要素，其实电驱系统的技术和进化都是围绕着这几个方面展开的。

1、电机动力目前已经够用，压榨潜力和必要性不大

在电驱最重要的“动力”属性上，目前大多数的电车都存在动力过剩现象，以36w+的特斯拉 Model3P 为例，加速可以秒掉200w左右的性能油车，3w的宏光MiniEV 起步提速甚至要比很多油车要直接。

△ 部分高性能电机功率参数

也就是说，电机动力在目前在多数电车上已经够用，传统油车的大马力溢价，在电车上已经变得不值钱。上图列出的高功率密度电机，给人的感觉就是电车马力跟白给似的...

车企与其在现有绰绰有余的电机功率上，再花大成本研发新的动力品台，提高动力参数，倒不如把成本分摊到其他用户更能感知的地方。

当然，对于少数追求绝对动力加速的性能电车，如特斯拉ModelS Plaid、Lucid Air sapphire、悍马EV、保时捷Taycan TurboS等车型。

这里面有一些新的提升动力的关键技术：

如扁平绕组线圈、端部换位提高槽满率、优化转子结构等方法提高磁满率，进一步提高电机功率和功率密度。

近几年也越来越多车型搭载直瀑式油冷电机，让电机冷却降温更高效，帮助功率输出连续不衰减。

也有通过智能算法优化电机动力输出，来实现更好的动力、能耗、操控稳定的。

个人觉得认为上面的技术都算是电驱核心技术！

△ 部分电机新技术梳理

2、电机能效已接近瓶颈，提升能效需要指望碳化硅的应用

基于第1部分，电机动力对多数用户已经够用甚至过剩的前提，下图是某电机能效Map图，可以清楚看到，在多数日常使用转速区间内，电机的能效都是在90%以上的。

而且目前多数新能源车型搭载的电机最佳能效在90%~95%，甚至部分高效电机达到了96%，此时想要在现有基础上继续提升电机能效，付出的成本将是倍数级增加，对于车企和用户都不那么太划算。

△ 某电机能效MAP图

于是提高电机控制单元中的主逆变器能效，成为提升整个电驱系统能效的新方向。

也就是用SiC碳化硅模块替代目前主流的IGBT模块！

△ 碳化硅材料优点

碳化硅SiC MOSFET 的优点有很多，体积小利于封装和集成、开关/导通响应快且损耗更小、耐压值高（是硅基的10倍）、导热率高利于散热，及更高的功率密度等。

△ 碳化硅优势原理解析

最重要的是使用SiC碳化硅模块的电机控制单元，相比IGBT模块方案，可以实现从电池到电机路径，约5%的效率提升，也就是能给整车省去约5%的能耗。

相比车企多用5%续航所对应的电池成本，还徒增车重带来的负面影响，即便是当前成本相比IGBT更高的碳化硅模块，也是最好的选择！

△ 特斯拉Model3 逆变器采用24颗SiC模块

另外相比IGBT，碳化硅更耐高压的优势（千伏以上），更适用于后续更多新能源车型将要搭载的800v电气架构，不止用在主逆变器上，还可以应用到高压充电桩、高压电池Pack、OBC充电机、DC-DC转换器上，将有更大的用武之地，能给整车能效和充电体验带来进一步提升！

△ 碳化硅器件在新能源车中的应用

这里要特别表扬下国产品牌比亚迪，BYD是全球唯一实现碳化硅器件自研自产的车企！

3、集成化大有可为，已是大势所趋，跨系统整合能力会是最核心的技术竞争力，用户价值更高！

上面主要谈的是电驱系统单个零部件的升级和优化，电驱系统零部件的多合一大集成目前已是行业大势所趋！

高度集成的电驱系统，优势有很多：

大大节省体积和减重、降低整体BOM成本、提高一体化装配效率、提高电驱系统整体功率密度等...

对于用户的价值在于，小体积省去更多Layout空间，能得到更大的车内空间和前后备箱容积；减轻重量意味着相同电量能跑更长的续航里程；同时BOM降本也间接降低了用户的购买成本。

电驱系统的演进历史，大致可以分为3个阶段：

15~17年的分体式三大件→18~20年三合一成为主流→21~现在的多合一大集成阶段。

下图整理了电驱系统的演进路线，更加直观易懂！

△ 电驱系统发展演进路线

虽然多合一只是多系统零部件的组合集成，但跨部件、跨领域的系统集成，是非常考验技术和工程能力的，目前只有为数不多有积淀的大厂能够做到。

相比于电机功率提升和能效优化，多合一大集成的所带来的综合收益会更加明显，是当之无愧的新能源汽车电驱系统最重要的核心技术之一！

4、写在最后的一些感想

正如文中所看到的，中国新能源汽车换道超车在近5年内，无论在电池领域 、电驱领域、以及核心零部件、及核心技术领域，其实已经走在世界前列，成效显著，令人振奋！

就电驱系统领域而言，国外车企中特斯拉和Lucid在这个领域相对领先，Tire1中博世、大陆、博格华纳、采埃孚等有很多产品和布局，但我们国内有如比亚迪、华为、精进、蔚来XPT等企业也同样掌握诸多Knowhow，甚至还领先半个身位。

国内日渐成熟完善的新能源汽车配套生态，将会成为国产新能源汽车崛起，领先全球的重要推力。

可以预见的是，随着新能源汽车渗透率的不断提高，国产新能源车将不断替代动作缓慢的合资/外资品牌，同时打破合外资品牌的溢价，抢占到更多市场占有率！

编辑：黄飞