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【技術】電驅動系統邁向內建化 益處頗多

作者:汽車族

電驅動系統約占整車價值的10%,是僅次于電池的核心部件。在電驅方面卷出高度,符合主機廠和消費者雙方的利益。為了讓電驅系統向輕量化、高性能、低能耗、低成本發展,電驅內建化逐漸發展為趨勢,驅動總成、電源總成和更進階的X合一技術路線先後誕生。

【技術】電驅動系統邁向內建化 益處頗多

起初,電驅動系統就像一盤散沙一樣,呈現出分散式布局。線束、管路冗長,布局複雜,各種殼體和箱體占據了不少體積,影響了電驅動系統的效率和能耗。

2018年,行業提出驅動總成(電驅三合一)概念,嘗試将電機、電機控制單元和減速器內建,使用共用件替代了不必要的殼體、線束、管路和箱體。各個部件之間的距離更近,實作緊湊化設計。不僅節省能耗、空間和成本,還提升了功率密度和傳輸效率。直到現在,電驅三合一也依然是主流方案,整體技術較為成熟。

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部分企業沒有止步于此,而是進行了更加深入的研究,提出了電源總成(充配電三合一)技術。采用同樣的思路将OBC(車載充電機)、PDU(高壓配電盒)以及DCDC轉換器內建。将驅動總成和電源總成相結合,就變成了電驅六合一方案,實作技術疊代,讓電驅內建化在能耗、空間、成本和性能等方面的優勢更加明顯。

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随後,電控系統繼續向高度內建化進發。2021年,“X合一”電驅系統概念誕生。這種技術被各家車企在新車釋出會上宣傳,其實就是将電驅三合一、充配電三合一以及BMS(電池管理系統)/VCU(整車控制器)/PTC(正熱敏電阻)/TMM(熱管理控制器)等部件內建,實作了整車熱管理系統的關聯融合,以及機械部件和功率部件的深度融合。

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目前,部分企業的電驅系統內建技術已經突破至七合一以上,最高為十合一。

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就在電驅系統邁向高度內建化之時,散熱和維修方面的挑戰也接踵而至。

首先,電驅內建度越高,系統内各個部件的距離就越近,産生的熱量更集中。必須具有更強的散熱能力才能保證内部的溫度正常,将風冷更新為液冷或直冷會取得更好的效果。

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其次,多個部件被共用件緊密連接配接在一起,一旦其中某個部件需要進行維修,需要拆除整個子產品,增加維修成本與時間。特斯拉的解決方案比較優秀,其第四代電驅系統的殼體采取的是四段式的設計,使用螺栓将電機殼體、減速箱殼、控制器箱體、控制蓋闆部分連接配接。相比于內建化殼體、這種分體思路設計的裝配、拆卸和維修過程會更加便利,同時避免了複雜內建殼的重新開發,節省成本和時間。然而,與高度內建的X合一技術路線相比,它在功率密度上稍顯不足。

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電驅內建化是大勢所趨。未來,動力總成子產品将繼續進行深度融合,演進為高度內建化的動力域控制器。簡單的管路內建、電路內建和結構設計将演變為多套熱管理系統內建、大規模電路拓撲內建和多功能複合結構設計。随着電驅系統繼續深入向高度內建化發展,電動汽車将實作輕量化目标,能耗與性能表現都将更為出色,續航焦慮有望緩解,甚至有可能被完全解決。