QDSJ051_新能源汽车发展早期电驱动技术和产品_28页_3mb

报告摘要

新能源汽车电驱动技术发展总结

核心内容

新能源汽车电驱动技术的发展经历了从早期传统电驱系统到高度集成化的多合一系统，再到分布式驱动系统的演变。随着技术进步和市场需求的变化，电驱动系统正朝着更高效、更轻量化、更集成化的方向发展。

主要观点

集成化趋势：
- 随着技术的发展，电驱动系统正逐步从传统的“电机+减速机”向“三合一”、“多合一”等集成方案演进。
- 集成化有助于减少系统体积和重量，提升系统效率，降低制造成本。
系统效率与性能优化：
- 系统效率是电驱动技术发展的关键指标之一。
- 通过多电机协同工作、差异化互补等方式，可以优化电机的工作效率，使系统在不同工况下均能保持高效运行。
驱动系统多样性：
- 不同的集成方式适用于不同的车型和应用场景。
- 从传统电驱系统到轮毂电机、轮边电机，各种方案各有优劣，需根据实际需求选择。
技术发展趋势：
- 高功率密度：电机的功率密度不断提高，达到 $5.0 \mathrm{~kW}/\mathrm{kg}$（峰值）和 $3 \mathrm{~kW}/\mathrm{kg}$（连续）。
- 系统集成化：多部件集成设计有利于减小系统重量和体积，降低制造成本。
- 电机永磁化：永磁电机因其高转矩和高功率密度，占据了接近80%的市场份额。
- 高速化：高速电机可减少永磁材料使用，提高功率密度，降低制造成本。
- 多挡变速系统：多挡变速系统可以拓宽电机高效区的应用区间，降低能耗。
- 多样化冷却手段：随着电机功率的提升，冷却技术也日趋多样化，如油冷和水冷结合的方案逐渐成为主流。

关键信息

电驱动系统类型与特点

类型	集成方式	特点
传统电驱系统	电机动力通过变速箱降速增扭后经双半轴向车轮传递扭矩	系统效率低；开发成本和制造成本低；系统占用空间大；整车NVH效果好；重量大
中央驱动系统	电机动力→变速箱→传动轴→驱动桥→车轮	系统效率一般；开发成本和制造成本低；系统占用空间大；整车NVH效果好；重量大
三合一驱动系统	驱动电机+变速箱+电机控制器	系统效率高；开发难度高和制造成本低；体积小；功率密度高；系统总重降低
前后双电驱系统	整车前后均布置“三合一”电驱系统	系统效率高；开发难度高和制造成本低；体积小；功率密度高；系统重量较小
多合一电驱系统	将诸多电气设备集中布置	系统效率高；开发成本高和制造成本最低；功率密度最高；节省整车布置空间；系统重量最小

主流电驱系统发展趋势

2合1（电机+减速机）：常见于乘用车，结构简单、成本低、NVH效果好，但减重效果一般。
3合1（电机+减速机+控制器）：目前主流配置，集成度高，减重效果较好，但开发成本较高。
分布式驱动（轮毂电机）：未来发展方向，省略传动部件，提高空间利用率和传动效率，但簧下质量大，需额外机械制动系统。

双电机驱动系统

特斯拉双电机结构：采用“主电机+辅助电机”组合，主电机提供高转矩，辅助电机提供高转速，实现差异化互补。
转矩耦合型：两台电机分别驱动，通过转矩叠加提高系统输出能力。
转速耦合型：通过行星减速器实现转速叠加，提高系统转速范围。
双耦合型：结合转矩和转速耦合，实现更全面的高效区间，系统性能最优。

电驱动技术发展指标

年份	成本(美元/KW)	比功率(KW/Kg)	功率密度(KW/L)	效率(%)
2015	12	1.2	3.5	>93
2020	8	1.4	4	>94

驱动电机发展趋势

永磁材料：通过降低成本和提升高温工作特性，实现电机性能优化。
非永磁电机：作为替代方案，可减少30%成本，但需提高恒功率调速比（CPSR）以减少能量损失。
新材料应用：在铁心、叠片等部分应用新材料，可减少20%成本。

纯电动商用车驱动系统现状与趋势

类型	开发方案	厂商	特点
后置后驱半轴输出	电机与减速机集成一体，通过悬置支架布置在后轴，通过双半轴进行动力传输	北汽新能源、一汽吉林轻型汽车厂	系统效率低；开发成本高和制造成本高；占用空间大；整车NVH效果好；重量大
中央驱动系统	驱动电机与变速箱集成，替代原车发动机和变速箱	采埃孚、吉凯恩、易佳斯	系统效率低；开发难度小和制造成本低；占用空间大；系统重量与前者持平
同轴/平行轴电驱桥	电机与传统驱动桥集成	采埃孚、东风德纳、汉德车桥	节省传动轴、悬置支架等零部件，重量小，装车成本低；传动效率高；占用空间小；NVH效果差；簧下重量大
轮边电机桥	电机与减速器、传统驱动桥高度集成	长江新能源、比亚迪	集成度高，结构紧凑；释放地板下空间，有利于电池包布置；适合低地板公交；簧下质量较大，操控性受影响；开发难度大，制造成本高
轮毂电机驱动桥	电机和减速机集成在轮毂内部	荷兰e-Traction公司、湖北泰特	高度集成，零件数量少；释放地板下空间，有利于电池包布置；适合所有车型；重量最轻；簧下质量和转动惯量稍大，对操控性略有影响

结论

新能源汽车电驱动技术正朝着更高效、更集成、更轻量化的方向发展。随着技术的不断进步，集成化程度更高的系统（如多合一、双耦合型）逐渐成为主流，而分布式驱动系统（如轮毂电机）则被视为未来的发展方向。双电机驱动系统通过差异化互补和多种耦合方式，提升了整体性能和效率。同时，技术发展方向也包括提高功率密度、降低制造成本、提升散热能力和优化整车布置空间。

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