[汽車之家 技術(shù)]  集成化設(shè)計(jì)，用白話說(shuō)就是“多合一”，在汽車領(lǐng)域，集成化設(shè)計(jì)比較普遍，比如我們今天要聊的集成化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；千萬(wàn)不要小看電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成式設(shè)計(jì)，它能讓我們獲得更大的乘坐、儲(chǔ)物空間，甚至還能為我們省電；那么究竟什么樣的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)才算集成式設(shè)計(jì)呢？它不會(huì)給我們帶來(lái)弊端嗎？這又是不是未來(lái)的正確發(fā)展方向呢？

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1、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電控系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、逆變器、減速器等部件組成；

2、集成化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由最初的二合一設(shè)計(jì)，演變成三合一設(shè)計(jì)、集成式電驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)；

3、集成化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有效降低了生產(chǎn)成本，減小了系統(tǒng)體積、重量，也使其布局更加靈活；

4、集成化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的熱管理更加復(fù)雜、維修不便利、故障率可能增加；

5、集成化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是發(fā)展趨勢(shì)，但日后電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如何集成充滿各種可能性。

● 老說(shuō)電驅(qū)，電驅(qū)都有啥？

　　電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含的部件較多，比如電控系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、逆變器、減速器等等，電動(dòng)機(jī)大家一定非常熟悉，但電控系統(tǒng)、逆變器、減速器這些部件的作用都是什么呢？它們?cè)谡麄�(gè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中充當(dāng)了什么角色呢？

　　首先整個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊的“大領(lǐng)導(dǎo)”就是電控系統(tǒng)，若沒(méi)有電控系統(tǒng)的“指揮”，驅(qū)動(dòng)模塊的各部件就像一群無(wú)組織的孩子，根本不知道如何做到有條不紊。而電控系統(tǒng)又可分為四個(gè)模塊，分別是整車決策模塊（VCU）、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模塊（MCU）、電池控制模塊（BMS）以及電子管理模塊（BMU）。

　　負(fù)責(zé)指揮電機(jī)如何工作、如何輸出動(dòng)力的模塊即MCU（驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模塊），其可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)功率單元、扭矩、功率、轉(zhuǎn)速、電流轉(zhuǎn)換的控制。MCU將控制指令轉(zhuǎn)換為信號(hào)傳遞給IGBT，IGBT再接收、執(zhí)行這些指令。

　　IGBT是MCU的“下家”，同時(shí)又是逆變器的核心、執(zhí)行單元，IGBT的作用即是指揮逆變器對(duì)電流做出正確的轉(zhuǎn)換；逆變器又有什么作用呢？由于電機(jī)需要的是交流電，而動(dòng)力電池所提供的電流為直流電，所以這中間就需要逆變器來(lái)轉(zhuǎn)換——將電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電傳遞給電機(jī)。

　　逆變器將電池中的電流傳遞到電機(jī)，電機(jī)是不是就可以直接驅(qū)動(dòng)車輪了呢？如下圖所示，電機(jī)的動(dòng)力輸出特性為：從0rpm/min開(kāi)始輸出峰值扭矩，但當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于恒扭矩區(qū)間時(shí)，電機(jī)扭矩就會(huì)有所下降，所以這時(shí)就需要減速器的介入，減速器通過(guò)多級(jí)齒輪的傳動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速、提升扭矩的效果，從而滿足車輛高速行駛時(shí)對(duì)扭矩的需求。

● 什么樣的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)算是集成化？

　　我們說(shuō)完了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的幾部分，那是不是直接把這幾部分用連接線連起來(lái)就行呢？最初的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)確實(shí)不存在集成式設(shè)計(jì)，其電機(jī)、逆變器、充配電系統(tǒng)等部件均單獨(dú)布置，各部件間靠線束連接即可，這也導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如下圖所示，看起來(lái)十分復(fù)雜。集成化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)呢？雪佛蘭Bolt(參數(shù)|詢價(jià))就采用了二合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，二合一也是最初的集成式設(shè)計(jì)。

　　雪佛蘭Bolt將永磁電機(jī)、減速器與車橋集成在一起，形成了簡(jiǎn)單的集成式電驅(qū)動(dòng)橋。雖然雪佛蘭Bolt結(jié)構(gòu)圖中各部分看起來(lái)還是比較復(fù)雜，但至少其驅(qū)動(dòng)橋做到了二合一，如果單看驅(qū)動(dòng)橋的話，如此集成化設(shè)計(jì)確實(shí)縮短了各部件間的距離，使整體結(jié)構(gòu)變得更加緊湊。

　　除了雪佛蘭Bolt的電驅(qū)動(dòng)橋，零部件供應(yīng)商博格華納、采埃孚的集成式電驅(qū)動(dòng)橋也是當(dāng)今電動(dòng)車領(lǐng)域集成化應(yīng)用的例子，它們所做的集成化系統(tǒng)由二合一升級(jí)成了三合一、多合一；以博格華納的31-01型eGearDrive電驅(qū)動(dòng)橋?yàn)槔�，其將電機(jī)、電控、減速器等部件與車橋相結(jié)合，相比普通電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它同樣做到了結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕，特斯拉Roadster搭載的就是該電驅(qū)動(dòng)橋，且目前該產(chǎn)品已被特斯拉買斷。

　　除了國(guó)外的產(chǎn)品，目前許多中國(guó)品牌電動(dòng)車也趨向于采用高度集成化的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。比如蔚來(lái)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、比亞迪e平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)模塊，它們采用不同形式將電機(jī)、電控、逆變器、減速器中的三種集成在了一起，業(yè)界也稱之為三合一集成式設(shè)計(jì)，目前三合一也是比較常見(jiàn)的集成化方式。

　　我們以蔚來(lái)汽車的“三合⼀”⾼度集成化電驅(qū)動(dòng)單元（PEU,GB,EM）為例，PEU即逆變器，GB即Gearbox減速器，EM即E-Motor一體集成電機(jī)，此外其逆變器本身還集成了電機(jī)控制器、IGBT，所以其整個(gè)驅(qū)動(dòng)單元實(shí)際包括了電動(dòng)機(jī)、減速器、逆變器、電機(jī)控制器、IBGT。

　　再以比亞迪e平臺(tái)的多合一動(dòng)力模塊為例，其三合一動(dòng)力模塊集成了電機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電控；此外，其高壓充配電系統(tǒng)也是通過(guò)集成了車載充電器、逆變器、配電箱而實(shí)現(xiàn)的高壓電三合一模塊，甚至其各種車身控制器也都集成在了一塊PCB板上，這些集成化模塊組合起來(lái)也就誕生了比亞迪e平臺(tái)的“33111”（驅(qū)動(dòng)3合1、高壓3合1、1塊多合一控制器、1塊配備DiLink系統(tǒng)的屏幕、1塊高性能電池）。

　　既然如今國(guó)內(nèi)外有這么多制造廠商都在做集成化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，證明“集成式”設(shè)計(jì)確實(shí)有其獨(dú)到之處，那么我們就聊一下它為何如此受歡迎，再聊聊它存在哪些弊端呢？