新能源汽车的电驱动系统里,最核心的技术的是什么?

赋能高科 2024-10-02 15:42 新能源 219 次浏览

一、新能源汽车的电驱动系统里,最核心的技术的是什么?

先放一张电动汽车电驱系统 Powertrain 组成图,方便认知本文都讲了啥!(内容比较干)

电驱系统主要包含电机、电机控制单元、减速器三部分,电驱系统的核心技术Knowhow就包含在这里面了。

△ 电动汽车电驱系统组成
上图为奥迪e-tron Sportback 双电机动力单元。

但似乎看上图并不太能看出电驱系统的核心技术在哪,毕竟都是被金属外壳包着,我们不妨换一个角度来思考这个问题!

多数时候,用户需求决定了产品技术的演进方向。

比如电车续航短就用容量更的大电池,提高能量密度;车机卡顿就上高通 8155 芯片,再不行就2颗;辅助驾驶感知有局限就上激光雷达等等...电驱系统也不例外!

人们对动力单元的核心需求无外乎是:

①响应要快,动力要猛;

②效率要高,能耗要省;

③故障率低,皮实耐用,稳定可靠。

更多的潜在需求在于:

①集成度足够高,给车内及前后备箱腾更多空间;②成本合理(最终会反映到车价上);③高转速时不要啸叫吵人;

下图汇总了电车动力单元的核心要素,其实电驱系统的技术和进化都是围绕着这几个方面展开的。

△ 电驱系统核心要素

1、电机动力目前已经够用,压榨潜力和必要性不大

在电驱最重要的“动力”属性上,目前大多数的电车都存在动力过剩现象,以36w+的特斯拉 Model3P 为例,加速可以秒掉200w左右的性能油车,3w的宏光MiniEV 起步提速甚至要比很多油车要直接。

△ 部分高性能电机功率参数

也就是说,电机动力在目前在多数电车上已经够用,传统油车的大马力溢价,在电车上已经变得不值钱。上图列出的高功率密度电机,给人的感觉就是电车马力跟白给似的...

车企与其在现有绰绰有余的电机功率上,再花大成本研发新的动力品台,提高动力参数,倒不如把成本分摊到其他用户更能感知的地方。

△ ModelS Plaid 和 Lucid Air 蓝宝石版参数对比

当然,对于少数追求绝对动力加速的性能电车,如特斯拉ModelS Plaid、Lucid Air sapphire、悍马EV、保时捷Taycan TurboS等车型。

这里面有一些新的提升动力的关键技术:

如扁平绕组线圈、端部换位提高槽满率、优化转子结构等方法提高磁满率,进一步提高电机功率和功率密度。

近几年也越来越多车型搭载直瀑式油冷电机,让电机冷却降温更高效,帮助功率输出连续不衰减。

也有通过智能算法优化电机动力输出,来实现更好的动力、能耗、操控稳定的。

个人觉得认为上面的技术都算是电驱核心技术!

△ 部分电机新技术梳理

2、电机能效已接近瓶颈,提升能效需要指望碳化硅的应用

基于第1部分,电机动力对多数用户已经够用甚至过剩的前提,下图是某电机能效Map图,可以清楚看到,在多数日常使用转速区间内,电机的能效都是在90%以上的。

而且目前多数新能源车型搭载的电机最佳能效在90%~95%,甚至部分高效电机达到了96%,此时想要在现有基础上继续提升电机能效,付出的成本将是倍数级增加,对于车企和用户都不那么太划算。

△ 某电机能效MAP图

于是提高电机控制单元中的主逆变器能效,成为提升整个电驱系统能效的新方向。

也就是用SiC碳化硅模块替代目前主流的IGBT模块!

△ 碳化硅材料优点

碳化硅SiC MOSFET 的优点有很多,体积小利于封装和集成、开关/导通响应快且损耗更小、耐压值高(是硅基的10倍)、导热率高利于散热,及更高的功率密度等。

△ 碳化硅优势原理解析

最重要的是使用SiC碳化硅模块的电机控制单元,相比IGBT模块方案,可以实现从电池到电机路径,约5%的效率提升,也就是能给整车省去约5%的能耗。

相比车企多用5%续航所对应的电池成本,还徒增车重带来的负面影响,即便是当前成本相比IGBT更高的碳化硅模块,也是最好的选择!

△ 特斯拉Model3 逆变器采用24颗SiC模块
△ 搭载碳化硅模块的车型
上图基于水印图源做二次整理。

另外相比IGBT,碳化硅更耐高压的优势(千伏以上),更适用于后续更多新能源车型将要搭载的800v电气架构,不止用在主逆变器上,还可以应用到高压充电桩、高压电池Pack、OBC充电机、DC-DC转换器上,将有更大的用武之地,能给整车能效和充电体验带来进一步提升!

△ 碳化硅器件在新能源车中的应用

这里要特别表扬下国产品牌比亚迪,BYD是全球唯一实现碳化硅器件自研自产的车企!


3、集成化大有可为,已是大势所趋,跨系统整合能力会是最核心的技术竞争力,用户价值更高!

上面主要谈的是电驱系统单个零部件的升级和优化,电驱系统零部件的多合一大集成目前已是行业大势所趋!

△ 比亚迪八合一电驱总成

高度集成的电驱系统,优势有很多:

大大节省体积和减重、降低整体BOM成本、提高一体化装配效率、提高电驱系统整体功率密度等...

对于用户的价值在于,小体积省去更多Layout空间,能得到更大的车内空间和前后备箱容积;减轻重量意味着相同电量能跑更长的续航里程;同时BOM降本也间接降低了用户的购买成本。

电驱系统的演进历史,大致可以分为3个阶段:

15~17年的分体式三大件→18~20年三合一成为主流→21~现在的多合一大集成阶段。

下图整理了电驱系统的演进路线,更加直观易懂!

△ 电驱系统发展演进路线

虽然多合一只是多系统零部件的组合集成,但跨部件、跨领域的系统集成,是非常考验技术和工程能力的,目前只有为数不多有积淀的大厂能够做到。

相比于电机功率提升和能效优化,多合一大集成的所带来的综合收益会更加明显,是当之无愧的新能源汽车电驱系统最重要的核心技术之一!


4、写在最后的一些感想

正如文中所看到的,中国新能源汽车换道超车在近5年内,无论在电池领域 、电驱领域、以及核心零部件、及核心技术领域,其实已经走在世界前列,成效显著,令人振奋!

就电驱系统领域而言,国外车企中特斯拉和Lucid在这个领域相对领先,Tire1中博世、大陆、博格华纳、采埃孚等有很多产品和布局,但我们国内有如比亚迪、华为、精进、蔚来XPT等企业也同样掌握诸多Knowhow,甚至还领先半个身位。

国内日渐成熟完善的新能源汽车配套生态,将会成为国产新能源汽车崛起,领先全球的重要推力。

可以预见的是,随着新能源汽车渗透率的不断提高,国产新能源车将不断替代动作缓慢的合资/外资品牌,同时打破合外资品牌的溢价,抢占到更多市场占有率!

关于电驱系统的核心技术,这篇内容做了很多梳理和延展,整理不易,想必也对你会有所帮助,请不要吝啬点赞关注~

二、新能源汽车电驱系统原理?

新能源汽车电驱系统主要由电动机、控制器、变速器和驱动桥组成。电动机将电能转化为机械能,驱动汽车行驶;控制器控制电动机的转速和扭矩,以实现汽车的加速、减速和制动;变速器将电动机的输出扭矩放大,以满足汽车在不同工况下的动力需求;驱动桥将变速器的输出扭矩传递给车轮,使汽车行驶。

三、新能源电驱动传动系统的工作原理?

电池存储能量,电机控制器根据驾驶需求(加速踏板)将直流电变频变压,驱动电机按照设定的转速、扭矩驱动。变速器或减速器变速变扭后通过差速器、传动轴驱动车轮。

四、新能源汽车驱动系统: 未来汽车科技发展的引擎

引言

随着全球对环保意识的增强,新能源汽车的发展已成为汽车行业的热点。新能源汽车的核心技术之一就是驱动系统,它直接关系到车辆的动力性能、能源利用率和环境友好性。本文将深入探讨新能源汽车驱动系统的相关内容,带您了解这一引领未来汽车科技发展的重要领域。

电动汽车驱动系统

电动汽车的驱动系统包括电动机、电池组、控制系统等组成部分。其中,电动机是电动汽车的动力源,根据不同的驱动方式可分为直流电机、交流异步电机和永磁同步电机。电池组则存储电能,目前常见的电池类型有锂电池、镍氢电池等。而控制系统则负责监测电池状态、控制电机转速等。新能源汽车的电动驱动系统相比传统汽车具有零排放、低噪音、高效率等优点,逐渐成为主流发展方向。

混合动力汽车驱动系统

混合动力汽车集传统内燃机和电动机于一身,其驱动系统相对复杂。混合动力汽车的内燃机可以是汽油发动机或柴油发动机,而电动机则通过电池或发电机提供动力。驱动系统中的控制单元则根据车辆状态实时调节内燃机和电动机的工作模式,以达到最佳的燃油经济性和动力输出。相比纯电动汽车,混合动力汽车在续航里程和加注便利性上具有一定优势,因此在特定市场仍然具备竞争力。

燃料电池汽车驱动系统

燃料电池汽车将氢气与氧气在燃料电池中进行化学反应,产生电能驱动电动机,水蒸气则为唯一的排放物质。该驱动系统相比电动汽车充电便利、续航里程长,但氢能源制备、储存、输送等方面仍存在挑战。目前燃料电池汽车的商用化进程相对较慢,但在特定领域如商用车辆等仍有广阔应用前景。

总结

新能源汽车驱动系统的不断创新与突破,推动着整个汽车行业朝着更加环保、高效的方向发展。电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车各自的驱动系统在技术上都还有待进一步完善,但无疑都为汽车产业注入了新的活力和发展动力。在未来,随着技术的不断成熟和应用的推广,新能源汽车驱动系统必将成为引领汽车产业未来发展的核心引擎。

感谢您阅读本文,希望通过本文的介绍,您能对新能源汽车驱动系统有更进一步的了解。

五、新能源电驱动系统十大排名?

1、弗迪动力

2019年成立,为比亚迪子公司,由原负责电机、电控、电源三大核心部件研发生产的第十四事业部与负责发动机、变速器、减速器和车桥研发生产的第十七事业部合并而成。旗下驱动电机主要配套比亚迪使用。

2、特斯拉

美国汽车生产商,特斯拉原先是采购其他电机生产商的,后续开始自行生产,不过驱动电机零部件的国产化率非常高,旗下驱动电机为自用,供Model 3、ModelY使用。

3、方正电机

2001年成立,A股上市公司,加工、制造、销售新能源汽车用电机及控制器,2021年销售数据显示,旗下产品主要配套五菱、小鹏、吉利等车企,主要配套车型是五菱宏光mini(73%)、小鹏P7(13%)、吉利帝豪(3.4%)等。

4、上海电驱动

2010年成立,2015年并入大洋电机,成为其子公司,大洋电机为A股上市公司。2021年销售数据显示,上海电驱动旗下产品主要配套长安汽车、长城汽车、北汽、雷丁等车企,主要配套车型奔奔E-Star(23%)、黑猫(17%)、北汽EU5(16%)、逸动(8%)、白猫(6.4%)、奔奔(6.4%)、芒果(6%)等。

5、蔚来驱动科技

2015年成立,智能动力解决方案的科技公司,为蔚来汽车子公司,旗下产品只配套蔚来汽车使用,主要车型包括蔚来ES6、蔚来EC6、蔚来ES8、蔚来ET7。

6、日本电产

1973年成立,日本上市公司,主要生产电机等相关产品。2021年中国销售数据显示,旗下产品主要配套广汽、吉利等车企,主要配套车型Aion S(43.8%)、AionY(19%)、AionV(11%)、几何A(6.4%)等。

7、双林汽车

1987年成立,A股上市公司,双林股份是集研发、设计、生产、销售及服务为一体的汽车零部件制造企业,分设汽车饰件、汽车机电、轮毂轴承、动力总成、新能源驱动五大业务板块。2021年销售数据显示,其主要客户是五菱汽车,主要配套车型五菱宏观mini(99.9%)、宝骏E100(0.1%)。

8、联合电子

1995年成立,为中外合资企业,是中联汽车电子有限公司和德国罗伯特•博世有限公司联合成立。2021年销售数据显示,旗下产品主要配套理想、大众等车企,主要配套车型理想one(48%)、好猫(33.8%)、ID.6Crozz(6.4%)、ID.6 X(5%)等。

9、巨一动力

2005年成立,A股上市公司,汽车智能制造成套装备和新能源汽车电驱动系统解决方案提供商。2021年销售数据显示,旗下产品主要配套奇瑞、江淮、本田等车企,主要配套车型奇瑞eQ1(61%)、思浩E10X(21.4%)、思浩M-HV(4.1%)、理念VE1(2.5%)、思浩E20X(1.8%)、思浩E50A(1.8%)、江铃E300(1.6%)、思铭X-NV(1.3%)、奇瑞eQ5(1.1%)等。

10、汇川技术

2004年成立,A股上市公司,专注工业自动化和新能源汽车领域。2021年销售数据显示,旗下产品主要配套理想、威马汽车等车企,主要配套车型理想one(73.3%)、威马EX5(11.5%)、威马W6(4.5%)、鑫源X30L(3.2%)、五菱荣光(2.5%)等。

六、新能源汽车驱动系统价格分析及趋势预测

新能源汽车驱动系统价格分析:

随着环保意识的增强和政府对清洁能源的支持,新能源汽车市场呈现快速增长的势头。而在新能源汽车中,驱动系统是其中最关键的部分之一。驱动系统的价格直接影响新能源汽车的成本,同时也是消费者购买新能源汽车的一个重要考虑因素。

新能源汽车驱动系统的价格与多个因素相关。首先是电池技术的进步。电池是新能源汽车驱动系统的核心组件,其价格在过去几年中呈现下降趋势,这主要得益于电池技术的进步和规模效应的发挥。其次,新能源汽车驱动系统的其它部件,如电动机、控制器等也在不断降低成本,这进一步推动了整个驱动系统价格的下降。同时,新能源汽车技术的成熟度也会影响驱动系统的价格,随着技术的进步和普及,新能源汽车驱动系统的价格预计将进一步下降。

另外,新能源汽车行业政策的变化也影响着驱动系统的价格。政府对新能源汽车的政策扶持力度、补贴政策等都会直接影响新能源汽车驱动系统的价格。政策的调整和变化将使得驱动系统价格产生一定的波动。

新能源汽车驱动系统价格趋势预测:

根据市场分析师的预测,新能源汽车驱动系统的价格未来有望继续下降。一方面,随着新能源汽车市场的发展和规模扩大,驱动系统的生产规模将进一步扩大,带来规模效应的降低,进而降低成本。另一方面,随着电池技术的不断改进和成本的进一步降低,电池价格有望继续下降,直接推动整个驱动系统的价格降低。

此外,还有一些新技术的应用可能会进一步降低新能源汽车驱动系统的价格。例如,电机的集成化设计、轻量化材料的应用等都有望减少驱动系统的成本。同时,政府对新能源汽车的政策支持力度也会对驱动系统的价格产生影响。如果政府进一步提高对新能源汽车的补贴力度、减少购车税等政策,有助于进一步降低驱动系统的价格。

综上所述,新能源汽车驱动系统价格在未来有望继续下降。随着电池技术的进步、新技术的应用以及政府政策的支持力度增加,新能源汽车驱动系统价格有望实现更多的下降空间,促进新能源汽车市场的进一步发展。

七、上汽乘用车的新能源汽车,在电驱动系统的布局有哪些?自主研发还是依托华域麦格纳、联电?

三电主要的供应商:

电机控制器 :联电,上汽的合资公司。

电机:华域电动,上汽子公司的子公司。

电池:上汽和宁德时代的合资公司。

当然上汽也是参与开发。

虽然华域是上汽的,华域麦格纳其实不是给上汽乘用车配套的,是给大众配套。

八、什么是电驱动系统?为什么说它对电动汽车非常重要?

怎么给你形容呢,通俗点来讲,电动汽车的电驱动系统就像燃油车的发动机和变速箱一样,是电动汽车的动力输出装置。也就是通过它可以将电池中的电能转化成汽车行驶的动能,是决定电动汽车性能的核心部件,也被称为电动汽车的心脏,所以才会那么重要。在这方面,蔚来旗下的XPT蔚来驱动科技公司就做的很好。坚持自研的XPT蔚来驱动科技公司已经研发出了很成熟的三电系统。

九、前轮油驱动后轮电驱动汽车?

大部分家用汽车都是前轮驱动的,也有一些比较便宜的汽车是后轮电驱的。

前驱和后驱区别其实很大的。前驱车的发动机一般是横置的,横置发动机的安装位置在前轴前面,这样大部分重量都集中在车头部位。

前驱车在快速过弯的时候是比较容易出现推头现象的。

前驱车的车内空间更大,所以这种车舒适性比较好。驱动系统结构比较简单,所以这种汽车的成本是比较低的。后驱车的发动机大部分是纵置的,竖着安装发动机可以将发动机放的更加靠后,这样车子的前后重量分配会更加平衡。后驱车的操控更好,提速更快。但是纵置发动机会侵占一部分车内空间,所以大部分后驱车都是比较大的汽车。

十、新能源汽车的三电系统是指什么?

新能源汽车的三电系统是指电池、电机和电控。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车的三电系统介绍:

1、电池

电池是与化学、机械工业、电子控制等相关的一个行业。电池的关键在电芯,电芯最重要的材料便是正负极、隔膜、电解液。正极材料广为熟知的有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元、高镍三元。

2、电驱

电驱由三部分构成:传动机构、电机、逆变器。目前国内外电动车的传动机构都是单机减速,即没有离合、没有变速。未来各电动车企业将会在传动机构上增加复杂性,同时降低对电机、电机变阻器的需求,即提高性能,降低成本。

3、电控

新能源汽车电机、电控系统作为传统发动机(变速箱)功能的替代,其性能直接决定了电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标。同时,电控系统面临的工况相对复杂:需要能够频繁起停、加减速,低速/爬坡时要求高转矩,高速行驶时要求低转矩,具有大变速范围;混合动力车还需要处理电机启动、电机发电、制动能量回馈等特殊功能。