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【技术】电驱动系统迈向集成化 益处颇多

汽车族杂志

41291 2024-04-19

电驱动系统约占整车价值的10%,是仅次于电池的核心部件。在电驱方面卷出高度,符合主机厂和消费者双方的利益。为了让电驱系统向轻量化、高性能、低能耗、低成本发展,电驱集成化逐渐发展为趋势,驱动总成、电源总成和更高级的X合一技术路线先后诞生。

起初,电驱动系统就像一盘散沙一样,呈现出分散式布局。线束、管路冗长,布局复杂,各种壳体和箱体占据了不少体积,影响了电驱动系统的效率和能耗。

2018年,行业提出驱动总成(电驱三合一)概念,尝试将电机、电机控制单元和减速器集成,使用共用件替代了不必要的壳体、线束、管路和箱体。各个部件之间的距离更近,实现紧凑化设计。不仅节省能耗、空间和成本,还提升了功率密度和传输效率。直到现在,电驱三合一也依然是主流方案,整体技术较为成熟。

部分企业没有止步于此,而是进行了更加深入的研究,提出了电源总成(充配电三合一)技术。采用同样的思路将OBC(车载充电机)、PDU(高压配电盒)以及DCDC转换器集成。将驱动总成和电源总成相结合,就变成了电驱六合一方案,实现技术迭代,让电驱集成化在能耗、空间、成本和性能等方面的优势更加明显。

随后,电控系统继续向高度集成化进发。2021年,“X合一”电驱系统概念诞生。这种技术被各家车企在新车发布会上宣传,其实就是将电驱三合一、充配电三合一以及BMS(电池管理系统)/VCU(整车控制器)/PTC(正热敏电阻)/TMM(热管理控制器)等部件集成,实现了整车热管理系统的联动融合,以及机械部件和功率部件的深度融合。

目前,部分企业的电驱系统集成技术已经突破至七合一以上,最高为十合一。

就在电驱系统迈向高度集成化之时,散热和维修方面的挑战也接踵而至。

首先,电驱集成度越高,系统内各个部件的距离就越近,产生的热量更集中。必须具有更强的散热能力才能保证内部的温度正常,将风冷升级为液冷或直冷会取得更好的效果。

其次,多个部件被共用件紧密连接在一起,一旦其中某个部件需要进行维修,需要拆除整个模块,增加维修成本与时间。特斯拉的解决方案比较优秀,其第四代电驱系统的壳体采取的是四段式的设计,使用螺栓将电机壳体、减速箱壳、控制器箱体、控制盖板部分连接。相比于集成化壳体、这种分体思路设计的装配、拆卸和维修过程会更加便利,同时避免了复杂集成壳的重新开发,节省成本和时间。然而,与高度集成的X合一技术路线相比,它在功率密度上稍显不足。

电驱集成化是大势所趋。未来,动力总成模块将继续进行深度融合,演进为高度集成化的动力域控制器。简单的管路集成、电路集成和结构设计将演变为多套热管理系统集成、大规模电路拓扑集成和多功能复合结构设计。随着电驱系统继续深入向高度集成化发展,电动汽车将实现轻量化目标,能耗与性能表现都将更为出色,续航焦虑有望缓解,甚至有可能被完全解决。

声明:本文由车市号作者撰写,仅代表个人观点,不代表网上车市。文中部分图片来源网络,感谢原作者。

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