纯电动汽车电驱系统集成化前沿趋势

Auto Engineer En船汽车工穩师OVERVIEW行业观察

卢文轩严星陈平;裴潇杨张自立卢俊康

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院）

摘要：深度集成电动汽车的电机、控制器及减速器等部件是提升电驱动系统性能的重要措施之一，对提高电动汽车的产品竞争力具有重要意义。文章主要阐述了电驱动系统的研究现状，介绍了主流驱动系统的集成方式及技术特点,对电驱动系统采用集成化设计的优势与弊端进行了分析。结合电驱动系统的发展现状，提出了集成化电驱动系统的发展趋势,为集成化设计在电驱动系统研发的前沿应用提供参考。

关键词:纯电动汽车；电驱动系统;集成化；发展趋势

The Frontier Trend of Integration of Electric Drive System for Battery Electric Vehicle

Abstract：Deep integration of electric vehicle's motor,controller and gear reducer is one of the important measures to improve the performance of electric drive system,which is of great significance to improve the product competitiveness of electric vehicle.This paper mainly expounds the research status of electric drive system,introduces the integration mode and technical characteristics of mainstream drive system,and analyses the advantages and disadvantages of integrated design of electric drive bining with the development status of electric drive system,the development trend of integrated electric drive system is put forward,which can provide reference for the application of integrated design in the frontier of electric drive system research and development.

Key words:Battery electric vehicle;Electric drive system;Integration;Development trend

新能源汽车市场已经进入后补贴时代，行业洗牌期加速到来。这意味着整车企业需要承担更加沉重的财务压力，同时将面临更加激烈的行业竞争。基于此,整车厂商和供应商需要尽可能共同承担退坡成本，而零部件集成化设计是促成成本下降的主要手段之一。在这样的背景下，高度集成化的一体式电驱动系统应运而生，不仅能够实现减重降成本，而且功率密度等指标也得到有效地提升。国内外企业针对集成电驱开发技术已经开始全面发力，采用集成化电驱动系统成为纯电动乘用汽车的发展趋势。

1纯电动汽车集成化电驱动系统概述

电驱动系统是纯电动汽车的核心，主要包含了高性能动力电机、电力电子控制单元和减速器等部分。随着现代汽车技术的飞速发展以及集成电路和电力电子技术的大规模应用，机电一体化的电驱动系统的优越性愈发明显，其能量密度大、效率高和维护性低等特点，使得电驱集成化设计在纯电动乘用汽车领域得到越来越多的应用叫

最初的电驱动系统不存在集成式设计，图1示出某纯电动汽车前电驱系统，其驱动电机、电控系统、减速器等部件均单独布置，之间依靠线束等连接件进行连接，从而导致当时的驱动系统十分复杂。随着乘用车行业的发展和相关技术的积累，集成化电驱动系统逐渐成为主流，如图0所示。比较常见的集成化设计包括取消三相线，将电机、电控端子直连,取消水管，将电机、电控水道直连，以及电机壳体和减速器壳体共用等。这些集成设计早些年因为技术壁垒或者成熟度不够的缘故无法实现,现阶段随着技术难点逐渐被攻克,各大整车厂商开始将电驱动系统的深度集成化设计制造作为重要发展方向。

第10期En勰2汽车工穩师OVERVIEW曲片

^AutoEn 图1某纯电动汽车前电驱系统

图2某纯电动汽车集成化电驱系统示意图

2电驱动系统集成化的优劣势分析

2.1集成化电驱动系统的优势

首先，集成化设计可以有效地减小电驱动系统的体积、降低系统总质量。电驱动系统的各个部件通过整合,整体结构更为紧凑,安装尺寸和所占体积得到进一步缩减;与此同时,各部件之间的连接材料因为集成化设计而大幅度减少,系统质量也得到了降低。

其次，采用集成化电驱动系统的机舱更加简洁,使得汽车各系统布局更加灵活。由于体积减小，整车的乘坐及储物空间得到最大化利用；同时汽车质量的降低在一定程度上也降低了汽车能耗、提升了续航里程。

此外，通过集成化设计，电驱动系统能够降低接口复杂度及成本。电驱动系统集成化有效地缩短了各部件之间的距离,减少了连接件及相应接口的使用，在优化了传输路径的同时也提高了系统的效率；而电驱动系统采用的连接件包含导线和管路等材料，是不可忽略的生产成本，因此减少连接材料的使用将直接促成电驱动系统成本的降低。

2・2集成化电驱动系统的劣势

电驱动系统集成化设计需要多维度开发和能力验

证，如图3所示。其中集成系统导致各部件与空气接触面积减少,为保证各部件处于正常工作温度区间,整个

散热系统需要重新设计优化。同时,NVH（噪声振动）、EMC（电磁兼容测试）、安全等性能指标的控制,以及零部件开发协同都是目前整车厂和供应商需要重点攻克的难题［。

图3纯电动汽车电驱动系统集成化设计

在后期用车方面，电驱动系统的集成化可能对消费者产生不良影响。一定程度上，系统的集成会导致各部件的可靠性降低，集成化电驱动系统各部件的质量控制显得尤为重要；当某个零部件出现问题需要维修或者更换总成,会导致维修时间和成本增加。

综合来看，电驱动系统集成化对于纯电动乘用汽车行业来说具有积极的推动作用，但是基于现阶段电动汽车供应链的技术水平，集成化过程中的设计和质量问题对于整车厂商和供应商来说仍然是巨大的挑战。

3纯电动汽车集成化电驱动系统的应用现状3.1二合一电驱动系统

集成化电驱动系统发展之初,结构形式较为简单,如图4所示,是将永磁电机和减速器集成在一起，与车桥结合形成一体式电驱动桥。从图4中可以看到，虽然该系统的连接部分比较复杂，但是至少实现了二合一的设计，缩短了各部件之间的距离。二合一这种简单的集成形式也使得电驱动系统整体结构更加紧凑。

图4纯电动汽车二合一电驱动系统

3.2三合一电驱动系统

随着电驱动集成技术的不断演变发展，三合一电驱动系统出现，如图5所示。主流电驱供应商多采用三合一电驱系统，例如:将电机、电控系统和减速器集成在一起并与车桥相结合的电驱系统；或是针对中小型