吴庆国：新能源汽车三合一电驱动总成发展趋势报告

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新能源汽车市场销售情况

10月,新能源汽车产销分别完成39.7万辆和38.3万辆,环比增长12.5%和7.2%，同比均增长1.3倍。其中纯电动汽车产销分别完成32.9万辆和31.6万辆,同比均増长1.3倍。插电式混合动力汽车产销均完成6.8万辆,同比分别增长1.7倍和1.5倍；燃料电池汽车产销分别完成59辆和47辆,同比分别下降23.4%和40.5%。本月新能源产销继续刷新记录。从细分型来看,纯电动汽车、插电式混合动力汽车的产销也均刷新记录。

1－10月,新能源汽车产销分别完成256.6万辆和254.2万辆,同比均増长1.8倍。其中纯电动汽车产销分别完成213.2万辆和210.5万辆,同比均増长1.9倍,插电式混合动力汽车产销分别完成43.3万辆和43.7万辆同比分别增长1.2倍和1.4倍,燃料电池汽车产销分别完成940辆和953辆,同比分别增长45.3%和44.8%。

新能源汽车产销连创新高，月产销已接近40万辆水平，1-10月渗透率继续提升至12.1%。

根据NE时代数据，2020年新能源电驱动整体装机量为135.7万套，其中三合一电驱动系统配套装机量达50.6万套，占比37.3%。

2021年1-6月份，新能源乘用车电驱动装机量115.4万套，其中59.1万套的电驱动为三合一及以上产品，占比升至51.2%。

根据保险数据统计，2021年10月，国内新能源乘用车三合一及以上的电驱动系统装机量14.8万套，份额占比47.3%。TOP10中弗迪动力、日本电产和特斯拉三家电驱动企业在三合一产品市场规模在万套以上，份额累计达到了46.8%，其中弗迪动力三合一装机量近4万套。

从电机供应来看，弗迪动力电机装机量超7万套。方正电机在上汽通用五菱、小鹏汽车等客户的支持下，以近4万的成绩排名第二。在电控市场中，汇川和阳光电动力均以8.8%的市场份额位列第二和第三。宏光MINI的影响力依然很强，成功带着双林汽车、阳光电动力、央腾电子、英博尔、五菱工业等企业出线。

通过对三组不同功率级别的对标三合一总成参数的分析，不难发现：

目前量产的三合一，永磁同步电机是绝对的主流，占比超过8成；
电机的峰值转速一般都在16000rpm上下，并有增加的趋势，电机高速化还将是确定的趋势；
最新推出的电驱总成几乎标配了扁线油冷的技术方案，特斯拉的国产电机都开始应用了扁线技术，并且公布了10层扁线的方案，因此，多层扁线油冷技术路线也将是主流技术趋势之一；
华为、汇川、特斯拉等应用的油水复合冷却方案，将大行其道，成为主流的热管理方案之一；
国内电驱企业的技术水平已经与国际巨头们差距很小了，相信再过两年，国内电驱企业将成为世界的“领头羊”。

电驱动系统的优化升级的两个方向

部件层面：以单体部件为目标进行升级优化，主要通过工艺改进、材料替代等实现。例如，永磁同步电机、扁线电机的应用，SiC元器件的应用等。

系统层面：以集成化为主，实现多部件融合的系统级改造、优化；例如，将电机、电机控制器、减速器、OBC、DC/DC、PDU等独立部件融合为“三合一”、“多合一”，并逐步从硬件融合，向电气融合、芯片融合推进。

随着电驱总成高速化的趋势确立，减速箱的减速比将逐步提高，对齿轮和轴承厂家将提出更大的挑战。

电机电控企业发展路线（汇川、英博尔、卧龙电驱等）：基于自身电机、电控的优势，向下合并减速器，向上逐渐合并OBC、DC/DC、PDU等整车充电控制模块；从低端产品、低端市场逐渐向上生长，客户群和配套车型改善，单车价值量、利润提升。提供模块化、平台化产品和解决方案。

电源模块企业发展路线（欣锐科技、英威腾、威迈斯等）：基于电源模块的技术优势，将OBC、DC/DC、PDU整合成电源“三合一”；部分厂商尝试向动力域整合，将电机控制器MCU整合，但因为电机电控技术门槛较高，挑战较大。

整车零部件企业（博世、大陆、联合电子等）：从现有体系进行系统化整合集成。

高集成化的代表：比亚迪海豚的八合一、华为的DriveOne七合一、上汽变速器＆威迈斯七合一。

比亚迪海豚的八合一包含：VCU、BCU、PDU、DCDC、OBC、MCU、电机、减速器八大部件；

华为七合一包含：BCU、PDU、DCDC、OBC、MCU、电机、减速器七大部件；

上汽变速器＆威迈斯七合一包含：电机、电控、减速器、OBC、DCDC、PDU、DCU（Domain Controller Unit）。

奥迪e-tron的平行轴三合一系统选择电机与减速机的共壳体方案，电机控制器做为单独的模块与电机壳体共享连接端口，进行铜排直连；
电机控制器作为通用模块可以应用于四种不同的产品型号中；
转子运用空心轴技术，在轻量化的同时还能被充分冷却；
最大的亮点无疑是对交流异步电机无处不在的充分冷却，水路先后经过电机控制器、轴承座板、转子轴、定子外壳、对面的轴承座板后流出到散热器；
大量的运用行星排减速器、外外啮合双星行星排差速器，结构紧凑规整；
奥迪在后轴双电机方案上采用的电子差速器代替机械差速器，提高了传动效率，降低了硬件成本。

吉凯恩的三合一设计非常巧妙，是值得参考学习的佳作。

宝马第五代电驱的共壳体设计是最大亮点，提升了整机的刚度，降低了制造成本，在未来两年将会成为主流的技术路线之一。

同时，它采用无稀土的励磁同步电驱技术路线，也将在材料成本高企的今天，成为某些电驱企业的救命稻草，成为降本的主要参考技术路线之一。

雅马哈公司真是干啥像啥，说不定有一天成为一家顶级的电驱动系统供应商，看看他们做出的产品，真的都踩到了电动汽车驱动总成发展趋势的点子上了。他们的认知层次和企业实力，有参与到汽车行业竞争的资本。

英国AEM公司的开关磁阻电机：HDSRM 300的峰值转矩为380 Nm，功率高达214 kW，而HDSRM 300 T将峰值功率为166 kW的扭矩增加到520 Nm。这两台马达都重75公斤，都是液冷的。SSRD是为乘用车市场开发的，单电机的功率为125kW。

技术特点：无稀土、制造成本低。

Lucid Air永磁同步电驱系统

技术特点：

额定电压：900V
电驱峰值功率：500kW
三合一总重：74kg
电机峰值转速：20000rpm
油冷、扁线、同轴行星齿轮减速器

FEV两挡油冷三合一电驱系统

具备动力换挡和空档的2档电驱动单元；
电机最大扭矩: 500 Nm；
最大轮上扭矩: 6.000 Nm；
峰值功率 300 kW / 持续150 kW；
系统重量（干重）< 85 kg；
YASA 轴向磁通电机，特点是同轴集成了逆变器，具有极高的功率密度；
拉维娜行星齿轮组，2组制动器和一个单向离合器；
成熟的 LuK 按需换挡离合器执行器；
线控驻车(可选) ，逆变器，电机和变速器的联合冷却润滑系统，按照需求运行，集成了油罐；
通过选用不同的电机和逆变器，易于扩展至较低功率等级。

AVL公司研发的双电机两挡高速电驱桥

双永磁同步电机（峰值：30000rpm，2500Nm×2，150kW×2）与控制器集成冷却，通过定子槽对绕组进行直接油冷，干式转子，无气隙管。有效质量功率密度7.5kW/kg。分布式绕组，分段式磁钢，硅钢片厚度为0.2mm。电控方面集成式双电机控制器，公用薄膜电容，采用碳化硅功率模块，集成式油冷。800V系统，峰值可变频率达到了30kHz。两档自动变速箱，速比16.7:1。

现代艾尼氪 IONIQ 5 800V高压三合一动力系统

电机、电控和减速器采用三合一设计，空间布局较为紧凑。电机采用发卡式绕组，线圈填充系数较前作提升了10%。逆变器选用了SiC半导体，效率比Si材料提高2%-3%，等效于续航里程增加5%。

驱动系统发展趋势关键词总结：

平台化、模块化：主机厂的顶层规划设计是节约电驱开发成本的起点，大众e-tron是车企们学习的榜样。
高压化：提高电压利用率，降低系统发热损耗，提高整体机械效率，现代艾尼氪 IONIQ 5和保时捷Taycan等车型已应用800V高压系统。
碳化硅：耐高压的碳化硅功率器件与高压化相辅相成，综合运用，可使整车续驶里程提升5%以上。
油冷扁线：槽满率的提升使得扁线电机效率提升20%以上，油冷和扁线是优势互补，是非常契合的搭配。
高速化：高速化能提升动力总成的功率密度，降低材料用量，可以有效地降低电机制造成本，高速化趋势已经确立。高速化基本代表了一个公司的技术能力，预计顶流企业的电机转速上限每年增加2000rpm。
多层扁线：为了避免高速化带来的电流趋肤效应导致的效率下降，增加扁线层数成为必然选择，未来10层，12层扁线都将成为可能。
两挡化：为了增加电驱系统的动力性和经济性，增加挡位以换取更宽的高效区范围成为减速系统持续优化的必然选择。
智能化：按需分配将成为油冷系统、换挡系统、驱动系统等精细化策略控制的追求目标。往更高的层次看，车路协同，人车联动，带自我学习功能的智能化策略系统将成为软件优化的阶段目标。
技术路线多元化：开关磁阻电机、励磁同步电机、轴向磁通电机、复合磁阻电机等将逐步被挖掘出来。
集成化：继机械部件的集成化后，大规模拓扑电路集成将成为主机厂的研发方向，如比亚迪的海豚八合一。
共壳体：随着宝马iX3的第五代电驱的应用，共壳体方案也将成为明年展会的主流方案。
高安全：EMC等级Class 3是目前主流厂家量产产品能达到的等级。
舒适性：NVH的调校能力，更彰显电驱企业的业务能力。
可靠性：最后这点儿最重要了，花里胡哨，不如抗造。
低成本：励磁同步、开关磁阻等无稀土方案将会成为研究重点，降本增效是电驱始终追寻的第一真理。
热管理智能化：油水复合冷却将成为目前冷却系统的标配。
双电机动力耦合：在电子差速策略完善之后，双电机的动力总成或将成为主流。