相較于燃油車，電動汽車優勢明顯，比如低碳環保、起步時更迅捷的動力響應，以及正常運行時更安靜舒适的NVH等。

當然，衆所周知電動汽車也還有很多問題沒有解決，比如電池續航與自燃問題，比如補能問題，比如在高速工況下的高能耗，以及電動汽車普遍無法和燃油車媲美的最高速度。

而這其中的許多問題，都可以通過電驅系統的發展來彌補。

比亞迪汽車工程研究院的淩和平副院長認為，作為新能源汽車最核心的一個系統，電驅系統整個成本大約占到新能源汽車的10%。

新能源汽車的快速發展也帶動了電驅産業的快速發展。去年，經初步測算電驅産業整個産值大概在300多億，“今年翻番肯定基本上是闆上釘釘的事情”，淩和平表示。

在8月8日于青島召開的第十四屆國際汽車變速器及驅動技術研讨會（TMC2022）上，多位專家就電驅系統發展的趨勢進行了分享。

電驅系統包括電機、電機控制器和減速器等組件。

其中電機是整車的動力核心，通過電池提供的電能将其轉換成動能，通過減速器、半軸驅動電動汽車行駛。

電機控制器是根據制動踏闆和加速踏闆的輸入信号，發出相應的控制命令來控制電機的轉速及轉向，從而驅動電動汽車行駛。

減速器則是将電動機的高速運轉通過齒輪傳動變成低速大扭矩的裝置，目前大部分電動汽車減速器都隻有一檔速比。

以下，我們先來看一下當前電驅系統的發展趨勢。

01. 電機性能全面提升

首先，從電機方面來看，扁線電機是近兩年的發展趨勢。淩和平表示，“去年基本有20%左右的電機都采用了扁線電機，今年扁線電機有望突破40%—50%，當然在未來可能百分之百都會是扁線電機，這是整個的發展趨勢。”

目前市場上的新能源車主要用的都是永磁同步電機和異步電機，而國内永磁同步電機的裝機量更是高達94%。其主要原因就是永磁同步電機低速性能好，轉化效率高。

此前，永磁同步電機一直使用的是傳統的圓線技術，而圓線電機在市區頻繁啟停的工況中是低效率運轉的。

而且，圓線電機的槽滿率偏低，僅有40%左右。槽滿率指的是線圈放入槽内後占用槽内空間的比例。槽滿率偏低意味着電機的功率密度偏低、重量偏大、電動車的動力也就偏弱。

扁線電機指的是導線橫截面為扁平矩形的電機。

圓線之間存在空隙，扁線則更加緊密。将導線從圓線改為扁線後，槽滿率可從40%提升到70%，電機轉化效率提升1.12%。這意味着在低轉速高扭矩的擁堵工況中，扁線電機的工作效率比圓線高出10%。

同時，槽滿率的提升也代表着線圈中導線增多，産生的磁場會更強，從而進一步提升電機的功率以及整車的動力。

此外，為了實現電動汽車能像内燃機一樣長時間輸出高動力，用于持續爬坡及連續加速等場景，就需要電機的持續扭矩時間增長。

此時，目前的水冷冷卻就不夠充分，因而也催生了油冷需求。關于油冷技術在電機中的應用智駕網此前也寫過一篇報道，參看《可以完全替代内燃機的電機出現了？》。

同時，油冷電機也能有效降低電機本身的體積和重量，因而這幾年油冷電機的發展也非常迅速。

此外，扁線技術同樣也能在一定程度上實現電機的輕量化和小型化，從而促進整體電驅系統的集成化。

02. 從三合一到多合一

集成化也是電驅系統發展另一個大的趨勢。

淩和平表示，從去年到今年，基本上整個行業都已經做到了三合一。三合一即指電機、電機控制器、減速器等部件的集成。電驅系統實現集成後，可省掉各部件之間的線束連接，減少電磁幹擾，同時可明顯縮小體積，使車輛内部空間布局更靈活。

同時，集成化後的電驅系統也更容易标準化和模塊化，方便在整車上面布置。而且，集成化的電驅系統功率密度也更高。

去年，比亞迪又在其E 3.0平台推出八合一電驅系統。八合一指的是集成了電機、減速器、電機控制器、高低壓直流轉換器（DCDC）、雙向車載充電器（OBC）、高壓配電箱（PDU）、電池管理器（BMS）和整車控制器（VCU）八大模塊。相較于三合一系統，八合一具有更高的功率密度，在整體重量和體積上也能實現更進一步的壓縮。

此外，長安也于2020年提出了多合一的超集電驅第三代。中國工程院院士，香港大學教授陳清泉表示，采用超集技術，可使工況效率提升5%，加之采用高效的功率器件、油冷系統，可使工況效率超過90%，總成最高效率超過95%，單車10年30萬公裡排放較燃油車降低20噸。

03. 電控系統的進化

在電控方面的發展則主要是第三代半導體碳化矽技術的規模化應用。

碳化矽在功率半導體層級有顯著的性能優勢。相比矽半導體，碳化矽的禁帶寬度是矽的3倍，電場強度是矽的15倍，電子飽和率是矽的2倍，因而在高溫下更加穩定，導通阻抗低，同時導通能耗也随之降低。

此外，碳化矽有更快的開關速度，可降低開關能耗，且其導熱系數是矽的3.5倍，可帶來更好的散熱性能。

因而，碳化矽電容器的元件體積可以做到更小，同時損耗降低，提升整車的系統性能。

而且，因為碳化矽的這些特性，其在800V高壓系統中也有着天然的優勢。

800V高壓系統主要是為了實現高壓快充。日前，小鵬剛剛發布其基于800V高壓技術的快充技術。

我們知道，功率等于電壓乘以電流，快充需要在盡量短的時間内充入更多功率，因此，實現快充的方式是增加電流或者電壓。但加大電流意味着更粗的線束，發熱更多，需要更多附屬設備，而充電電壓提升則有更大的設計自由度。因而，800V高壓系統也成為近年的發展趨勢。

但當電壓系統從400V升高到800V時，矽功率器件的導通損耗和開關損耗都會明顯增加，此時，使用損耗更低，更耐高壓的碳化矽功率器件是目前最好的選擇。

而且，據淩和平表示，随着碳化矽大規模的使用後，整個成本也在降低。并且因為碳化矽帶來了系統效率的提升，整車所需裝備的電池量也在減少，因而其綜合成本和矽基的持平度或者差距正越來越小。因而，淩和平認為兩者成本預計在2024年左右可能會達到一緻，“一緻之後可能會讓車的重量、效率、綜合性能都會達到大幅度提升。”

此外，據緯湃科技投資（中國）有限公司新能源科技事業部亞洲區創新總監李智文表示，提高電機的轉速也是提高電驅系統功率密度和效率的又一有效方法。“目前我們在研的電機轉速要求已經達到18000轉—20000轉的水平，下一代電機轉速很可能就會奔着25000轉的水平裡邁進。”

04. 兩擋減速器提高能效

在減速器方面，為了提高能量的利用效率，目前兩擋速比的減速器也正成為電驅系統發展的一個趨勢。

由于車輛的工作特性，在低速時需要輸出大扭矩，實現加速，而在高速時則需要輸出恒功率。傳統内燃機的特性無法與車輛直接匹配，因而需要加一個多擋變速器。電機的特性則正好與車輛工作特性吻合，因而無需增加多擋變速器，隻需要一個單級減速器或兩擋變速器即可。

目前，大部分電動汽車采用的都是單級減速器。其優點是傳動效率高、開發難度小，但其缺點是要求電機扭矩較大，同時轉速又較高。

而且，單一速比的設計無法兼顧電動汽車對低速起步時的加速性、高速巡航時的速度以及爬坡時的性能的要求。同時，電機高效工作區間有限，會導緻高速行駛時車輛耗電量明顯增加，尤其是當車速超過80km/h時，也會出現動力加速薄弱的現象。而電機如果一直保持高速運轉，對電機本身的可靠性也提出了較高的要求。

舍弗勒48V P4模塊的兩擋齒輪設計

使用兩擋變速器時，利用速比調節，可擴大電機的高效區間，降低電機工作轉速，有效提高能量利用效率。例如，在起步、超車、爬坡等需要較大動力時，使用一擋低速比，可以實現較大的扭矩，減小百公裡加速時間，提高最高速度，也能保證最大的爬坡度。

而在高速巡航時則使用二擋高速比，保證駕駛平穩，并提供良好的NVH體驗。

但兩擋變速器涉及換擋，由于換擋過程中，減速器輸出軸扭矩的變化并不是連續的，因而就需要面對換擋平順性的問題。

在TMC 2022大會上，法雷奧展示了其換擋控制策略。換擋控制的目标是在換擋時保持至少一個驅動單元連接車輪，以維持車輛在加速換擋過程中的加速度。

法雷奧的高性能電驅動方案是采用高壓前驅來為換擋過程中加速度下降的瞬間提供額外的動力。當後驅換擋過程中加速度下降過大時，前驅可在2s内提供更高的驅動峰值功率，盡量減小後驅換擋過程中的加速度下降。由于前驅動力可以維持車輛加速度水平，車輛仍可以實現平順的自動換擋品質。

目前，包括采埃孚、麥格納、舍弗勒、吉凱恩等企業均已發布兩擋減速器産品。

保時捷2020款Taycan是全球首款在後橋配備兩擋減速器的電動汽車。此外，包括魏牌Wey P8，長安CS75插電式混動SUV，廣汽埃安LX Plus等車型也均搭載了兩擋減速器。

廣汽埃安兩擋雙電機“四合一”集成電驅

05. 電驅系統影響智能化

淩和平表示，在物理結構上，電驅系統發展的終極目标是要把整個功率密度提高，把整個體積做小，把整個功能複用好，成本降低。

而另一方面，淩和平認為，電驅系統在軟件上也有很大的潛力。

“因為電機本身的響應速度就比底盤系統高，比如電機的旋變響應速度和分辨率就比流速傳感器高很多，這個時候怎麼利用好電機的響應？并且電機本身就是一個正負扭矩特性的一個部件，既然可以驅動完全也可以采取制動，怎麼樣把整個制動的功能從底盤轉移到電機上來，減少底盤的作用，這是我們電驅動系統未來要做的方向。”

此外，淩和平表示，把底盤控制和整個動力系統的控制融合好之後響應會很快，在複雜路面上的控制系統以及車的感覺都會更好，并且安全性會更高，這同時也是對智能化的賦能。

目前，因為智能駕駛的大邏輯都是以攝像頭、雷達等遠距離感知為主，很難知道路面的真實情況，傳統的流速傳感器反應又慢，因而前面看到的和腳下的就不合拍。而當把整個電機的控制和底盤控制融合完以後，借助于電機，對路面的識别就會變得很快。此時将其與上層眼睛的感知結合起來，就能達到很好的統一。

因此，電驅系統的發展趨勢也包括把電驅動系統和底盤的控制與智能駕駛的整個融合做得更好。

可以說，雖然電動汽車還存在着一定的缺陷和弱勢，但随着其在電驅系統上的發展，電動機相較内燃機的差距正在逐漸縮小，而其優勢也在漸行擴大。

另一方面，得益于電氣化的天然優勢，電動汽車在整車的智能表現上也将有更大的想象空間。

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