解讀電動汽車三合一電驅(qū)系統(tǒng)技術(shù)

電動汽車三合一電驅(qū)系統(tǒng)技術(shù)是指將電控、電機和減速器集成為一體的技術(shù)，隨著電動汽車技術(shù)的不斷演進，集成化設(shè)計將無可爭辯地成為未來發(fā)展的趨勢，在這一領(lǐng)域國內(nèi)廠商也有涉及，國外的GKN、ZF和BOSCH相對走在前列，并已在部分車型上有所應(yīng)用。

1GKN吉凱恩（納鐵福）

GKN吉凱恩中國合資企業(yè)（納鐵福）將在上海工廠進行最新電驅(qū)動橋(eDrive) 技術(shù)的生產(chǎn)，將電動機、逆變器和eAxle減速箱置于同一封裝空間。

▲GKN吉凱恩三合一電驅(qū)系統(tǒng)（電控+電機+減速器）

▲GKN雙速三合一電驅(qū)系統(tǒng)

埃隆·馬斯克(Elon Musk)最近將Model S P85D的最高速度提高到了155英里每小時，3.2秒的沖刺速度達到了60英里每小時，但它仍然采用了單速的固定齒比減速器。但寶馬i8使用了一個緊湊的雙速變速箱，除了提升最高車速作用明顯以外，雙速減速器對速度、扭矩的調(diào)節(jié)，也節(jié)省了電機的能量，使其動力輸出曲線更加合理，使得續(xù)航里程有了明顯增加。

2BOSCH博世

博世Bosch近日發(fā)布了新動力系統(tǒng)e-axle電動軸，使電動軸驅(qū)動可提供更佳的續(xù)航力。

BOSCH e-axle將3個動力系統(tǒng)零件：馬達、電力電子及變速箱合而為一，形成精實的單一機組。由于這些零件具備極高的靈活性，電動軸可安裝在油電混合動力車和電動車、小型車、SUV，甚至是輕型卡車上

博世BOSCH eAxle電驅(qū)動橋產(chǎn)品系列按照平臺設(shè)計可實現(xiàn)輸出功率從50kW到300kW，扭矩從1000NM到6000NM不同的變型產(chǎn)品。產(chǎn)品輸出功率為150kW，扭矩3800NM。

從展示剖面照片和左右特寫可以看到左側(cè)為大功率永磁同步電機。

電機上部為電機功率控制逆變器。中間黑色接插件為低壓通訊控制信號接插件。右側(cè)橘紅色接插件為高壓直流母線。從左側(cè)的特寫中可以看到電機功率控制逆變器的大功率交流驅(qū)動母線已被集成到電機左側(cè)，長度大幅減短。電機的右側(cè)為變速箱（減速齒輪結(jié)構(gòu)）和輸出軸。

博世BOSCH電驅(qū)動橋特點：

扭矩范圍1000~6000牛米

功率范圍50~300kW

重量約90kg（e.g。輸出功率150kW）

可用于總質(zhì)量7.5噸以內(nèi)的車型

三合一電驅(qū)系統(tǒng)將原來獨立的電機、變速箱和包括逆變器在內(nèi)的功率電子模塊集成到一個外殼當中將使得整個電驅(qū)動橋成本更低、體積更小和效率更高。生產(chǎn)成本降低的同時，其體積將降低超過20%。

博世BOSCH在法蘭克福車展宣布與Nikola電動卡車合作，率先將其電驅(qū)動橋產(chǎn)品應(yīng)用在重型新能源卡車之中。該車型將配備雙電驅(qū)動橋，動力電機確定延續(xù)至博世BOSCH的SMG(separate motor generator)高性能動力電機并集成入電驅(qū)動橋eAxle。

3ZF三合一電驅(qū)系統(tǒng)

采埃孚(ZF)在傳動系統(tǒng)電驅(qū)化領(lǐng)域的貢獻頗豐：采埃孚(ZF)研發(fā)的適用于小型和中型轎車的電動車驅(qū)動產(chǎn)品，能很好的適應(yīng)未來的城市交通狀況。

其驅(qū)動單元安裝于車橋中部，最大輸出功率為120千瓦，能保證在低速情況下就能輸出高扭矩值。并且，其動力電源是與電驅(qū)裝置集成為一體的。

采埃孚(ZF)推出了全新配置的驅(qū)動概念即功能增強版：電源被集成在電驅(qū)橋中，輸出功率增至120千瓦。輪邊電驅(qū)動電動扭轉(zhuǎn)梁(eTB)是采埃孚(ZF)研發(fā)的另一項電驅(qū)技術(shù)，它將半獨立懸掛系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)集成為一體，左右輪各擁有一套緊湊的驅(qū)動系統(tǒng)，將變速器和電機集成在一個單獨的鋁制外殼中。

采埃孚(ZF)的電驅(qū)模塊的核心是一個異步電機，無需使用帶釹或鏑等稀有元素的接地材料。此外，這樣裝置還包括了一個結(jié)構(gòu)緊湊的單速比傳動機構(gòu)、動力電源和一套控制程序。

得益于兩級減速的傳動機構(gòu)和創(chuàng)新的高轉(zhuǎn)速設(shè)計，采埃孚(ZF)電驅(qū)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速可達21,000 轉(zhuǎn)/分鐘，同時還具備電能轉(zhuǎn)化效率高和性能優(yōu)異的特點。在車輛剛起步時，電驅(qū)系統(tǒng)就可產(chǎn)生17,00 ?！っ椎呐ぞ兀管囕v可在9 秒內(nèi)完成百公里加速。該電驅(qū)系統(tǒng)的峰值功率為90 千瓦。

對于許多純電動車來說，電動馬達和逆變器共同運行在一個特定行駛工況時會產(chǎn)生一定的能量損失，而采埃孚(ZF)推出的電驅(qū)裝置則解決了這個問題。采埃孚(ZF)通過對整套電驅(qū)系統(tǒng)的性能優(yōu)化，使得電能轉(zhuǎn)換效率提升6%。這款電驅(qū)裝置的重量約45 公斤，在同等輸出產(chǎn)品中設(shè)立了重量標桿，而采埃孚(ZF)還在對此不斷研發(fā)以進一步提升其輸出/重量比。

采埃孚(ZF)采用了全新配置的增強版電驅(qū)系統(tǒng)：電動馬達的輸出功率增至120 千瓦和2,500 牛?米的扭矩。集成化的動力電源是這款裝置的一大特點。同時，采埃孚(ZF)也在研發(fā)適用于各個輸出級別的模塊化系統(tǒng)，以更好的滿足不同客戶和車輛的需求。未來，采埃孚(ZF)的電驅(qū)系統(tǒng)將不再僅僅適用于小型車和緊湊型車，而將依托車橋混合動力模塊，將產(chǎn)品線進一步拓展到中高級別的前輪驅(qū)動轎車。

采埃孚已經(jīng)開發(fā)了輪邊電驅(qū)動電動扭轉(zhuǎn)梁的原型，其核心系統(tǒng)都已完成調(diào)校。輪邊電驅(qū)動電動扭轉(zhuǎn)梁的核心在于半獨立懸掛系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)的集成：左右輪各擁有一套緊湊的驅(qū)動系統(tǒng)，將變速器和電機集成在一個單獨的輕量化鋁制外殼中。另外，利用多面壓合連接技術(shù)來實現(xiàn)鋁制推力桿與鋼制橫結(jié)構(gòu)的鏈接，也是這個項目的另一大亮點設(shè)計。

采埃孚的這項創(chuàng)新技術(shù)是專為微型車和小型車研發(fā)的。其單個電機裝置可提供40千瓦的動力，總輸出動力為80千瓦。該輪邊電驅(qū)可與后橋集成一體，擁有高度模塊化的機構(gòu)，并可以實現(xiàn)左右輪不同的扭矩分配。

輪邊電驅(qū)動電動扭轉(zhuǎn)梁的設(shè)計沿襲了采埃孚中央電驅(qū)模塊的輕量化和高速設(shè)計。同時，在場工程師表示，相對輪上電驅(qū)裝置，輪邊電驅(qū)的裝載方式對車輛的非簧載質(zhì)量不會產(chǎn)生明顯的影響，即輪邊電驅(qū)相對輪上電驅(qū)能抗擊震動，帶來駕駛平順性。

▲ZF低地板客車電驅(qū)動橋（系統(tǒng)）

（1）傳承ZF公交車橋一貫的輕量化設(shè)計理念

（2）內(nèi)置一體式電機設(shè)計，高度集成在車橋內(nèi)部，沒有獨立的電機外殼

（3）水冷高轉(zhuǎn)速電機與大減速比減速機構(gòu)的設(shè)計，使得電機尺寸更小，系統(tǒng)高效區(qū)更寬

（4）在整車設(shè)計應(yīng)用時，不需要傳動軸等機械硬連接，經(jīng)測算重量一般能輕250-500kg

▲ZF電驅(qū)系統(tǒng)

輪邊電驅(qū)動電動扭轉(zhuǎn)梁的集成化設(shè)計有效節(jié)約了安裝空間，電機直接固定在車體上，不再需要額外的機械驅(qū)動部件，因此有效釋放了車輛中央的裝載空間，為汽車制造商們進行個性化的設(shè)計提供發(fā)揮的空間。這套裝置與車身的連接點與傳統(tǒng)的車橋系統(tǒng)相似，因而可以輕松實現(xiàn)與現(xiàn)有的技術(shù)模塊的對接，此外，它也可以匹配傳統(tǒng)車型所用的制動系統(tǒng)和標準輪彀尺寸。

▲ZF三合一電驅(qū)系統(tǒng)（前置前驅(qū)）

4其他電驅(qū)系統(tǒng)

▲HONDA三合一電驅(qū)系統(tǒng)

▲Porsche保時捷

▲Daimler Benz 前置前驅(qū)三合一電控系統(tǒng)