| 集中式驱动形式
M:电机 T:变速器(减速器) D:差速器
(a)单电机前置前驱
部分代表车型:
BYD e6\Tang EV600
Nissan Leaf
Hyundai IONIQ EV
Chevy Bolt
Weltmeister EX5 400
Xpeng g3
GAC Aion LX
VW e-Golf
(b)单电机中置后驱
(c)单电机后置后驱
部分代表车型:
Tesla Model S/3
Xpeng P7
Roewe Marvel X
VW ID.3/ID.4/ID.6X
Audi Q4
Benz EQS450
BMW i3\iX3
(d)双电机四驱
部分代表车型:
Tesla Model S\X\3
NIO ES6\ES8\EC6\ET7
Audi e-tron\PPE
VW MEB\ID.4
Benz EQS580 4MATIC
(e)双电机前置前驱
(f)双电机后置后驱
| 分布式驱动形式
(h):Audi R8 e-tron
(i):BYD K8/K9/K9F/K12A
| 三电机驱动
M:电机 T:变速器(减速器) D:差速器
(b)三电机四驱:单电机前置前驱+轮边电机后驱
代表车型:
Faraday FF91
Audi R8 e-tron
(c)三电机四驱:单电机前置前驱+双电机后驱
Roewe Marvel X
| 四电机驱动
M:电机 T:变速器(减速器) D:差速器
(a)四电机四驱:双电机前驱+双电机后驱
(b)四电机四驱:轮边电机前驱+双电机后驱
(c)四电机四驱:双电机前驱+轮边电机后驱
(d)四电机四驱:轮边电机前驱+轮边电机后驱
Audi R8 e-tron
| 前后驱不同电机种类搭配
前永磁\后感应
Tesla Model S\3
NIO ET7
(注:此处有误,Tesla Mode 3/Y是前感应、后永磁)
前感应\后永磁
VW MEB
Audi Q4 40 e-tron
| 能量经济性不断提高
| 续驶里程不断提高
| 最高车速基本不变
| 比功率随总质量增加而增加
| 比功率不断提高
| 速比逐渐变大
| 电驱动总成技术水平 – 紧凑性
| 电驱动总成技术水平 – 高速化
| 电驱动总成技术水平 – 多挡化
| 电驱动总成技术水平 – 冷却润滑
| 电驱动总成技术水平 – 一体化
| 电驱动总成技术水平 – 多合一
第二部分
前沿技术深度剖析
| SiC电机控制器
技术难点
| SiC器件和模块
意法量产平面型MOSFET在特斯拉Model 3率先应用,已量产第三代, 收购Norstel已交付8寸SiC晶圆,Cree明年投产8寸SiC晶圆
英飞凌车规级HybridPACK Drive全SiC模块,沟槽栅MOSFET,1200V/ 400A、1200V/200A版本,6月开始销售
| SiC电机控制器封装
特斯拉Model 3,每个开关由4颗单管并联,银烧结,功率模块散热器 为pin-fin结构+搅拌摩擦焊,AC端子激光焊
比亚迪SiC电机控制器,单面直接水冷, 铜夹互联技术,高EMC等级 (Class 3~5)
北汽极狐搭载测试正在进行
蔚来SiC电驱系统C样下线,将搭载ET7
| 氧化镓(β-Ga2O3)– 第四代超宽禁带半导体
东北大学吉川彰教授研发出制造新技术
铜质容器代替铱容器
成本降99%
2年内制造出直径6英寸结晶
| 电压平台升压技术
特斯拉Model 3采用650V SiC MOSFET
比亚迪汉目前采用650V SiC MOSFET
保时捷Taycan宣布采用800V电压平台
2019年德尔福率先量产800V SiC电机控制器
| 扁线技术
2010年Remy量产扁线电机,搭载雪佛兰Volt, 4层扁线,2017年Bolt上为6层扁线
上汽ER6搭载华域电动的8层扁线电机, 槽满率90%以上
| 冷却技术
特斯拉Model 3油冷电机 采用电子油泵主动油冷,喷淋
通用绕组喷淋技术, 绕组端部内外表面都得到喷油冷却
| 精进电动无泵油水复合冷却技术
效果好于单独水冷或油冷,特别适合高速连续功率车辆
油从减速器进入电机,消除油泵损耗,降低成本,有利于布置
| 高功率密度技术
FEV超高功率密度电驱动技术
YASA轴向磁通电机, 匹配行星齿轮2速PST
| Lucid Air三合一高速电驱动系统
首个量产20000rpm同轴行星齿轮三合一
900V IGBT
混合磁通技术,连续波绕组扁线PMSM电机
定子核心区直接油冷,由零磁通区导入冷却液,轴向射流冷却
| 欧洲H2020 FITGEN项目(为量产市场准备的第三代电动汽车电驱动桥的功能集成)
六相内嵌式PMSP,采用成型Liz线绕组,槽满率超过50%,5.2kW/kg
最高转速22500rpm,可持续超速至27000rpm,效率超过96.5%
SiC MCU,效率超过99%,22-25kW/L
135kW/170Nm,2000欧元/套
| 高速电机技术
国外多个厂商推出高速电机
电磁设计、转子强度和转子系统动力学分析、冷却系统设计与温升计算、 高速轴承等技术
随着峰值转速提高,定子转子成本下降,而轴承、油封、润滑成本上升
减小高速轴承保持架径向变形,采用全封闭脂润滑轴承,Turson Varilip接触式油封
电机和减速器之间内腔隔离,以减小风阻及定子和转子间的粘性阻力
压力油润滑
齿轮采用直接射流喷射润滑
| 高性能感应电机技术
蔚来240kW高性能感应电机
国内首个采用铜转子技术,导热性相比铝转子高出40%,提升转子效率 并减少损耗
15 kW高功率激光焊接技术熔焊铜片,保证转子较好的导电性和一致性
| 两挡AMT技术
国内外多个厂商量产2挡AMT 前沿技术深度剖析
| 2021年NSK发布2速e-Axle(二代)
150kW,输入130Nm,输出4000Nm
30000rpm,Traction Drive减速比5.0,行星齿轮减速比2.5,静音性好
最高车速250km/h,电机小型化,TD最高传动效率98.5%
清华苏研院与澳洲Ultimate Transmission合作,Timken
| 清华大学新型电子换挡电机
可变绕组技术:大幅拓宽电机高效区范围,>88%区域占比>88%,有效增加车辆的续驶里程
扭矩提升设计:扭矩提升低速区>10%,高速区>30%,恒功率区扩展至13500rpm,提高车辆带载、加速和爬坡能力
智能换挡技术:电子换挡控制器自动根据车辆行驶状态“无感”换挡,换挡时间<20ms,采用效率梯度自寻优策略,进一步拓宽电机高效区范围
| 电驱专用DCT技术
国内外多个厂商发布多挡DCT 前沿技术深度剖析
2018年FEV发布干式2速DCT变速器
干式双离合器,最大输入转矩300Nm
机电式作动系统
| 多挡行星轮系统技术
国内外多个厂商发布多挡行星齿轮PST
2018年FEV发布2速PST变速器
| 飞轮助力技术-GKN
飞轮式电机,120kW峰值功率
多层陶瓷缠绕碳纤维外转子(8000万股航空级)
12kg,36000rpm,表面速度1.8Mach
高功率密度,循环寿命长,工作温度范围大
制动能量回馈提升25%,已在伦敦公交车应用
| 飞轮助力技术-海科
电机通过经行星齿轮控制飞轮
在矿卡上应用可使电池容量降低、电机功率减小
| 其他电驱传动技术
2020年Inmotive 发布2速Ingear变速器
变形链轮+链条传动
| 降低寄生损失技术
缩短油泵工作时间
仅在换挡过程需要油泵
挡位保持阶段犬牙离合器啮合,传递扭矩
| 解耦机构
GKN单速eAxle电子断开差速器(EDD)
Magna三合一单速eRAD电子断开离合器(EDC)
| 扭矩矢量分配技术
舍弗勒2速同轴扭矩矢量AMT
吉凯恩2速同轴PST电桥eTwinsterX概念
| 一体化技术
通用雪佛兰Bolt
大众MEB平台
宝马iX3第五代edrive电驱动系统
第三部分
发展趋势概述
| SiC电机控制器技术
车规级SiC功率器件设计制造
封装技术 - 发挥SiC在高温下输出大电流的性能优势,提高散热性能
功率模组技术 – 高开关频率(>20kHz)下减少导通损耗和寄生电感
大电流互联方法,取消\减少引线键合,扩散焊接工艺,无焊接弹簧压接等
回路低杂电感设计,降低尖峰电压
短路保护设计,提高可靠性
门极PCB设计,减少门极串扰
高开关频率下的EMC设计,减少电磁干扰
热模型,高温防护
2025年前电压平台达800V,功率密度90 kW/L, 效率99.7%
| 扁线电机
高速化适应性,克服高速时集肤效应
层数增加到8,未来可能超过10层,降低涡流损耗
匝数少造成的系列化难点,提高生产效率
材料质量、铜线良率
绕组端部冷却
| 油冷电机
优化润滑结构,减小寄生损失
| 无(少)稀土电机
IPM转子的凸极率比较
永磁— 磁阻同步电机技术
| 可变功率转矩技术 – 适应平台多车型需求
| 一体化集成技术
结构一体化和控制器一体化
| 多挡传动技术
| 换挡控制技术
粒子群(PSO)、动态规划(DP)、线性二次型(LQR)换挡最优控制
| 降低寄生损失技术
综合治理
| 高速、低摩擦力矩和长寿命轴承技术
研究合理的高速低摩擦力矩轴承的结构形式与润滑方式
开展电机-轴承性能耦合分析,以确定合适的轴承内部几何参数设计原则
探讨高承载能力、低摩擦力矩、长寿命与轻量化技术措施
| 低成本技术
避免使用高成本零部件
TCU硬件,元器件国产化
| 高速系统降噪技术
被动降噪
主动降噪
| 电动力传动技术总趋势
| 电驱动技术总趋势
第四部分
结语
动力性、经济性要求不断提高,成本不断下降
电动力总成技术趋向高速化、多挡化、一体化、小型化
SiC控制器渐成声势,高压化趋势显著
第四代功率半导体布局应得到重视
扁线电机(多层)、油冷电机、无\少稀土电机蓬勃发展
高速、多挡各有优势,将会在相当长时间内共存
高速化技术国内尚有短板,但产业化已势不可挡
多挡化技术产业化需要解决多项技术问题
一体化技术以共壳体、取消三相线、三合一为主要趋势
高安全性,ASIL Class C以上
高舒适性,噪声级<68dB
低成本,减少稀土用量,简化结构
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