深度集成时代，「N合一」电驱动系统能玩出什么新花样？

撰文 / 李勇 编审 / 翟悦

电驱动，这是一个大概念。

从系统组成角度看，电驱动系统组成包括电机本体、电机控制器、传动机构等；从动力组合角度看，分为纯电驱动、插电式混合驱动等；从整车驱动方式角度看，主要分为集中式电驱动和分布式电驱动；从驱动功能角度看，又分为主驱和辅驱两种。

而电驱动系统技术迭代的主要路径是更深层次的集成。

深度集成电驱动系统主要是在产品开发过程中将电机、电机控制器和减速箱的相关模块和功能部件进行集成化开发以最大程度减少零部件数量，减小驱动系统包络空间，同时降低系统质量。

区别于机械物理集成（把电机、电机控制器和减速箱以机械连接的方式将三者的安装接口进行物理连接），深度集成系统主要是将电机、电机控制器和减速箱三者子系统之间进行结构连接，相比于机械物理集成，深度集成电驱动系统的机械性能、热管理、电气等部件耦合关系都较强，零部件之间的相互关联度也高。

随之而来的系统生产和产线的布局及生产工艺的集中度要求也会更高，对各工序之间的衔接有较高的要求，因此其生产组织和工艺规划必须按照全工艺产线的方式进行统一组织。

更深层次的集成，从电机、电控、减速器的动力总成，到动力总成、电源总成组成的六合一总成，再进一步集成BMS、VCU组成八合一总成，电驱动系统功率密度和效率得到提升，契合新能源汽车中高端车型对电驱动系统提出的更高要求。

那么，了解其深度集成表层含义之后我们再看看目前的主流集成思路。

01.

目前的主流集成思路

首先我们先来看看电驱集成发展历史及具体方案：

第一代是分体小集成，由早期的三件套电机、减速器、逆变器各自独立模块，相互之间是通过电缆等传输方式实现连接的。

第二代为目前比较成熟的三合一，常见的“大三电”集成，主要是电机、电控和减速器被集成在一个模块中，其中高压三合一主要对应“小三电”OBC车载充电器、DCDC直流转换器和PDU电源分配单元的充配电总成高度集成，其更紧凑的集成方案提高了电驱整体功率密度和更加紧凑的布局。

电控 + 电机 + 减速器右壳集成，极大减轻了壳体重量，具体如下：电控与电机共用水道，减少水接头及水管和附属配件；减少控制器与三相密封，减少减速器右壳与电机面密封；减少电机与控制器三相连接线束，且共用转子与壳体。

第三代是目前的大趋势多合一，在三合一系统的基础上，各公司按各自技术路线选择性封装。有将“大三电”和“小三电”进行集成的六合一电驱，也有更近一步的高压系统集成将“大三电”、“小三电”、电池管理系统、整车控制器集成的多合一电驱。

国内的零跑、北汽等公司的六合一电驱动系统、长安深蓝与华为的七合一、比亚迪的八合一、钇为3九合一电驱动系统以及最近东风的十合一电驱（华为目前也发展了十合一）；国外的宝马六合一电驱动系统、日产公司雷诺的七合一电驱动系统。它们的集成方式各有不同，但归根结底都是将不同的零部件被集成在一个模块中，这样能大大提高整个电驱系统的集成度和性能表现。

多合一电驱动系统——通过电路和结构的集成，相比传统的分立式部件布置方案，体积和重量降低20%以上。因多合一具体方案每家都不一样，这里笔者就以华为的多合一集成方案为例，展开聊聊。

华为的多合一方案是通过MCU+电机+减速器+OBC+DCDC+PDU的深度集成，基于华为自研AutoSar架构及自研工具链，实现端云协同开发，其电驱动采用了18000rpm高转速油冷电机，与减速器、MCU、OBC及DCDC等进行一体化集成设计。和同级别“三合一”总成尺寸相当，重量却比传统的“3+3”方案降低~20%。

电驱动系统集成按照集成的程度不同，可以分为：独立产品、部件级整合、控制级整合、功率级整合四个阶段。

第一阶段和第二阶段很好理解，前文也有所提及，难点在第三阶段的控制级系统集成和第四阶段功率级整合，其是在拓扑电路层面复用部分功率器件和磁性器件，技术难度较大，行业内具备功率级整合技术并实现产业化的厂商较少。

未来多合一集成所带来的综合收益将更加明显。首先，小体积可以省去更多的车内布局空间，使得用户可以获得更大的车内空间和前后备箱容积。其次，减轻重量意味着相同电量可以跑更长的续航里程，这将大大提高用户的使用体验。此外，降本也间接降低了用户的购买成本，使得新能源汽车更加普及和可负担。因此，集成化不仅可以带来技术上的进步，也能够为用户带来更高的使用价值和更好的体验。

02.

深度集成面临的一些问题

设计方面：三合一电驱动系统中的电机、变速器、逆变器等核心部件都是由不同的零部件公司进行开发设计。多合一集成之后，就要求一个厂家来设计、生产集成式电驱动系统，这对设计工程师提出了更高的要求。

举个例子，如果进行深度集成，热管理方面就需要考虑多方因素，目前的冷却方案多是用油水混合冷却，来提升电机持续输出能力，通过一体式空心轴方案，集成油道设计来增强电机冷却，其中的润滑系统设计：轴系油路方向、壳体油路方向、油孔大小、轴承润滑油路方向、驱动电机油路方向与回油路径、油量分布设计、润滑油匹配、润滑油油量匹配等都是设计师需要考虑的。

▲华为DriveONE电驱系统

在平台化方面，为控制成本，需要解决电机、变速器、逆变器等核心部件的兼容性和复用性；另一方面，还需要考虑不同整车厂在研发电动车的时候，为电驱动系统预留了什么样的安装空间。也就是说，去适应不同电动车生产企业平台化、统一化的需求，对集成电驱动系统供应商会是个很大的挑战。

质量问题：要把众多的核心部件进行多合一的集成，对整个工艺水平、质量控制水平都提出了很高的要求。各个部件集成在一起，必须要考虑可靠性、耐久性等指标，一个部件出现问题，是不是要更换掉整套系统？这些问题将直接决定多合一电驱动系统未来真正的市场前景。

如何控制整体NVH：第一层困难就是多结构的耦合带来的电磁啸叫声，比如减速器在电机运转时会形成强烈的共振啸叫，与半壳体耦合产生的电磁啸叫声。

▲优化结构加强壳体减少共振

第二层是齿轮齿轴方面的NVH问题，不同阶次的齿轮在高度运转下产生的啸叫声，齿轴与转子的共振是的总成抖动产生得NVH，无论是什么层面的问题，解决NVH的主要问题都需要优化其结构。

03.

结 语

单从目前新能源汽车发展的趋势来看，高度集成化、轻量化是主要的发展方向。在高度集成化、轻量化的基础上，必然会考虑功能化、高效化、智能化的发展方向，既要有强劲的动力输出，又有高效的能量转化，当然这也需要产业从业人员继续研究并攻克各种技术难题，深度集成是一项多层次领域的大挑战，但也势必会让新能源汽车「更上一层楼」。