1、1商用车电驱动系统发展趋势 北斗航天汽车（北京）有限公司 吴庆国 2019年7月15日2一国内新能源汽车发展概况二纯电动商用车电机系统现状及发展趋势三新能源商用车电控系统现状及发展趋势目录目录四插电式混合动力商用车电驱动系统现状五总结与建议31.1 国内新能源汽车市场销量一.国内新能源汽车发展概况数据来源：中国汽车工业协会2016年2.21.42.33.23.54.43.63.84.44.46.510.42017年0.61.83.13.44.55.95.66.87.89.111.916.32018年3.83.46.88.210.28.48.410.112.113.816.922.52019年9
2、.65.312.69.710.415.21月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月9.65.312.69.710.415.20510152025（万辆）（万辆）新能源汽车月度销量p 2019年6月新能源汽车产销分别完成13.4万辆和15.2万辆，同比分别增长56.3%和80%。p 1-6月，新能源汽车产销分别完成61.4万辆和61.7万辆，同比分别增长48.5%和49.6%。p 1-6月，新能源商用车累计销售5.2万辆，比上年同期相比下降11.6%。42017年 0.51.42.52.93.94.84.55.66.47.7 10.5 10.22018年 2.72.35.26.58.
3、26.267.39.4 11.1 13.8 19.22019年 7.549.67.18.3 12.91月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月12月0510152025（万辆）（万辆）纯电动汽车月度销量2017年 0.10.40.60.60.71.11.21.21.41.41.72.12018年 1.21.11.61.122.22.42.82.72.73.13.22019年 2.11.332.62.12.21月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月12月01234（万辆）（万辆）插电式混合汽车月度销量p1-6月，纯电动汽车产销分别完成49.3万辆
4、和49万辆，同比分别增长57.3%和56.6%。p1-6月，插电式混合动力汽车产销分别为11.9万辆和12.6万辆，同比分别增长19.7%和26.4%。p燃料电池汽车产销分别完成1170辆和1102辆，比上年同期分别增长7.2倍和7.8倍。p从销量数据上看，纯电动汽车仍是目前市场上主流技术路线，其占比达79.6%，与去年基本持平。1.2 国内新能源汽车市场结构一.国内新能源汽车发展概况数据来源：中国汽车工业协会51.3 商用车技术路线分析一.国内新能源汽车发展概况p1-6月，新能源纯电动商用车累计销售4.8万辆，同比累计增长-12.4%，占新能源商用车市场份额的92%。p1-6月，插电式混合动
5、力商用车累计销售0.3万辆，同比累计增长-28%，占新能源商用车市场份额的8%。p根据市场的需求趋势，纯电动商用车在未来几年仍将是主流的技术路线。p受国家政策影响，燃料电池商用车保持快速增长，有望赶超插电式混合动力商用车成为第二热门技术路线。p受国家治理“大吨小标”力度加大，轻型货车产销环比和同比均呈现了10%以上的下降，从而影响到商用车产销的增速。数据来源：中国汽车工业协会62.32.646.671.152.180.320.743.254.3110.353.353.774.394.415.056.36.636.917.9122.490510152025方正电机上海电驱动合普动力华域汽车大郡控
6、制大洋电机大地和联合电子精进电动比亚迪万套万套2018年驱动电机企业TOP102018年2017年1.4 2018年电驱动零部件配套企业TOP10一.国内新能源汽车发展概况1.81.044.384.630.732.428.579.537.1310.762.953.144.24.396.056.4410.2312.716.8422.830510152025英博尔巨一动力上海电驱动汇川技术大地和麦格米特大郡控制电装联合电子比亚迪万套万套2018电控企业TOP102018年2017年来源：新能源汽车合格证数据p 受益于自主品牌新能源车型的热销，自主品牌电驱动零部件目前占据市场领先地位。前十的电控厂家
7、共销售89.77万套，占市场份额的70%以上。71.5 2018年电驱动零部件配套市场特点一.国内新能源汽车发展概况p 随着电驱动系统的集成度不断提升，将会出现系统供应商取代原有的电机、电机控制器、减速器等部件供应商。没有系统匹配能力供应商将会逐步失去市场机会。p 随着外资车型的陆续投放市场，外资龙头电驱动系统供应商（如联电、大陆、博世、博格华纳、舍弗勒、采埃孚等)的市场份额将逐渐增大，有可能占据主流市场份额，竞争将会非常激烈。自主非车企关联电驱动零部件公司将会受到冲击。p 整车企业自建三电开发和生产体系的公司（如比亚迪、长城易创、华域电动等），已拆分并开发三电零部件体系供应商，使其参与市场化
8、竞争，这无疑进一步压缩了独立供应商的市场机会。p 随着补贴的逐步退坡，主机厂将成本压力必然转嫁给零部件供应商，以及行业参与者增加带来的竞争加剧，导致电驱动价格会快速下降，电驱动供应商的财务状况将日趋恶化，伴随着政策驱动向市场驱动转变的这一过程，新能源汽车行业重组淘汰会加快。p 2019年新能源汽车预计销量150万辆，其中商用车预计销量12.7万辆，将有230多家电机电控企业抢夺有限的市场份额。p 电驱动系统成本在整车成本中占比20%，而据2017年5月由三部委联合印发的汽车产业中长期发展规划显示，2025年我国新能源汽车产量达到700万台，按照每辆车装配一套电驱动计算，给企业带来的可观的利润。
9、8布置形式集中式驱动分布式驱动电机布置电机纵置电机横置集成电驱动桥轮边电机驱动桥轮毂电机驱动桥适用车型除低地板公交车外的所有商用车轻型物流车对舒适性要求不高的商用车低地板公交，客车等重型卡车，低地板公交，客车等方案描述用电机取代发动机，或搭配新的减速器进行输出采用乘用车布置方案，电机后置双半轴扭矩输出将驱动电机集成在中心驱动桥上电机与减速器、传统驱动桥高度集成电机与轮毂、驱动桥进行高度集成布置简图应用厂家绝大多数整车厂北汽新能源、长安、一汽吉林陕汽、长安上汽大通、比亚迪比亚迪、方盛车桥、法士特湖北泰特ZA wheel2.1 纯电动商用车电驱动系统布置形式二. 纯电动商用车电驱动系统现状及发展趋
10、势92.2 集中式驱动布置方案解析项目电机集成减速器纵置电机集成减速器横置垂直轴电驱桥平行轴电驱桥同轴电驱桥图片开发方案驱动电机与变速器集成，替代原车发动机和变速箱，发挥电机的高速优势。电机与减速机集成一体，通过悬置支架布置在后轴，通过双半轴进行动力传输。驱动电机与驱动桥以垂直的角度进行连接传动。电机与驱动桥呈平行状态布置，电机多偏置。适用于舒适性要求低的物流车型。电机与驱动桥同轴集成布置，占用空间小，多用于轻载物流车型。厂商绝大多数整车厂，适用几乎所有改制车型北汽新能源、一汽吉林轻型汽车厂、长安美驰、Axle Tech东铭车桥、德纳、汉德车桥、越博动力、比亚迪采埃孚、比亚迪、长江新能源、美驰
11、特点节省传动轴、悬置支架等零部件，重量小，装车成本低；传动效率高；占用空间小，便于动力电池包布置；NVH效果比平行轴电驱桥还差；速比小，功率密度一般。系统效率低；开发难度小、制造成本高；占用空间大，动力电池包布置困难；整车NVH效果好；重量大。装车成本低；传动效率高；多用圆柱齿轮传动，速比高，功率密度高；占用空间小，便于动力电池包布置；NVH效果差；簧下重量大且偏置，不利于整车操控性。系统效率低；开发难度大和制造成本高；占用空间大，动力电池包布置困难；整车NVH效果好；离地间隙小，通过性差；重量大。装车成本低；传动效率高；占用空间小，便于动力电池包布置；NVH效果差；采用双曲面齿轮减速方式，速
12、比较小，系统功率密度低；通常应用于中重型商用车型。二. 纯电动商用车电驱动系统现状及发展趋势102.3 集中式驱动布置方案产品展示电机集成减速器纵置同轴电驱桥垂直轴电驱桥平行轴电驱桥由单电机向双电机进化，配4挡AMT。可适配10-12m城市客车、13m及以 上公交等，成本比单电机高三分之一。由单速比向多档位（目前8挡可用）进化，是目前电动重卡主要的驱动选型方案。25t-99t机型可选。由同轴单速比向同轴多挡自动变速箱，同时集成电控方案进化。应用高速电机使之具备集成化、轻量化、高效率等技术优势。双电机并联垂直轴电驱桥，通过扭矩耦合的方式增加输出扭矩，适用吨位稍大一点儿的卡车车型。双电机对称布置，
13、功率强劲，最主要的是避免电机因偏心布置和低频振动导致的板簧连接处形变，提高了驱动桥的耐久性。二. 纯电动商用车电驱动系统现状及发展趋势经典方案图片进化方案图片进化方案解析112.4 集中式驱动系统发展趋势项目单电机集成减速器纵置电机集成减速器横置平行轴/同轴/垂直轴电驱桥图片目标电机集成控制器及多挡AMT行程三合一高速永磁电机集成控制器及2挡AMT的三合一双驱动电机电控集成2/4挡AMT奥地利AVL公司的这款车桥集成了永磁同步电机、两档自动变速箱、差速器、电机控制器、驱动桥。方案解析采用这种方案的商用车，电驱动系统通常布置在地板下部，属于中置/后置后驱。此方案生产高，系统复杂，估计将被市场所淘
14、汰，不推荐！适合重卡、特种车辆等舒适性要求低的车型应用。方便动力电池包的整车布置。是低成本的重卡车型改制方案。这是一款成功的商用车电驱动动力总成模块，符合电驱动系统集成化，轻量化、高效率的发展趋势，是值得借鉴学习并加以推广的产品。该永磁电机最高转速达到了16000rpm，额定功率可达148kW；3挡AMT扩展了电机的高效率区间；采用圆柱斜齿轮来提高传动效率，降低系统噪音。趋势1、电机永磁化；2、电机高速化；3、系统集成化；4、减速系统多挡化；5、电机及减速机冷却系统多样化；6、电驱系统轻量化；7、模块化，标准化。客车、轻型货车使用单电机或者搭载2挡AMT应用。重型、大型车辆搭载2-8挡AMT进
15、行节能降耗，采用高速电机进行减重增效降本的趋势已经确立。二. 纯电动商用车电驱动系统现状及发展趋势122.5 电动箱式物流车布置方案对比分析集中式电机纵置布置方案：与燃油车驱动系统结构相同：用驱动电机和减速机替代发动机和变速箱，为了扩大电池组的布置空间，通常会缩减传动轴的尺寸，通过原车驱动桥进行动力传输。p 用传统燃油车车身改制，改制难度小，风险低；p 开发周期短，制造成本高；p 占用车辆X向空间大，不利于电池包布置；p 因电池靠前布置，轴荷分配不合理，前重后轻；p 驱动系统轻量化水平不高；p 应用此种改制方案的商用车辆整车EKg值在0.45左右，不满足国家最新补贴标准（0.35）。p 整车N
16、VH效果优异。p 集成度高，结构紧凑；p 完全释放地板下X向空间，有利于电池包布置；p 由于占用空间小，方便调整整车轴荷；p 系统重量比传统中心驱动方式轻；p 簧下质量稍大，对操控性略有影响；p 开发难度小，制造成本低；p 系统传动效率高；p 整车NVH表现逊于前者；p 整车动力性、经济性、Ekg值等指标均优于前者。电驱动桥布置方案：高速永磁同步电机与2挡变速箱直接集成在驱动桥上，安装简单方便。与左侧布置方案相比较，零件减少11种，重量降低约33kg，估算单车装车成本可降低2000多元。（以总重2.35t的电动箱式物流车为例）二. 纯电动商用车电驱动系统现状及发展趋势132.6 电动轻卡车型布
17、置方案对比分析集中式电机纵置布置方案：p 用传统燃油车车身改制，改制难度小，风险低；p 开发周期短，验证成本低；p 占用车辆X向空间大，不利于电池包布置；p 驱动系统轻量化水平不高；p 生产投资少；p 整车生产成本高；p 整车NVH效果优异。p 整车动力性、经济性、Ekg值等指标均优于前者；p 占用空间X向空间小，有利于电池包布置；p 由于占用空间小，方便调整整车轴荷；p 系统重量比传统中心驱动方式轻很多；p 簧下质量稍大，对操控性略有影响；p 开发难度中等，制造成本低；p 系统传动效率高；p 整车NVH表现逊于前者；p 集成度高，结构紧凑。电驱动桥布置方案：二. 纯电动商用车电驱动系统现状及
18、发展趋势142.7 分布式式驱动布置方案解析项目轮边电机桥方案概述优点缺点适用车型图片电机与减速器、传统驱动桥高度集成，释放下底板空间，取消传动轴，有利于整车布置。一是降低了地板高度，因为两个电机布置在车辆两侧，也就是出现了比较低的地板通道；二是缩短了传动链长度，取消了传统差速器，传动效率得以提高。电子差速的技术门槛高，匹配不好会出现轮胎过度磨损的问题。减速器打齿、漏油情况频发，主轴承磨损严重，耐久性堪忧。公交车及中型、大型客车。项目轮毂电动桥方案概述优点缺点适用车型特点电机与轮毂、驱动桥进行高度集成，电机直接驱动车轮进行动力传输，是未来驱动的发展方向。分为外转子轮毂电机和内转子轮毂电机两种结
19、构形式。外转子轮毂电机结构相对简单、传动链条少、效率高；内转子轮毂电机在高转速下运转，故具有较髙的比功率和效率，而且体积小，质量轻，通过减速结构的增矩后，输出转矩大,爬坡性能好，能保证汽车在低速运行时获得较大的平稳转矩。外转子轮毂电机体积大、重量大；内转子轮毂电机润滑困难，会使行星齿轮减速结构的齿轮磨损较快,使用寿命变短，不易散热，噪声比较大，因此目前暂未有量产产品问世。受限于体积和重量，目前量产的外转子轮毂电机仅适用于大型客车、公交车。但随着技术的进步，轮毂电机功率密度的提升和尺寸的减小，未来将适配所有新能源车型。二. 纯电动商用车电驱动系统现状及发展趋势152.8 分布式电驱动系统布置方案
20、对比p 集成度高，结构紧凑；p 完全释放地板下空间，有利于电池包布置；p 特别适合低地板纯电动公交车使用；p 重量比传统中央驱动方式轻；p 簧下质量较大，对操控性略有影响；p 开发难度大，制造成本较高；p 系统传动效率高。轮边电机驱动桥：驱动桥总成通过四处空气悬架与车身连接；长江新能源、比亚迪、汉德车桥、方盛车桥均开发出了轮边电驱动桥产品；这种结构常应用于8-12米大巴客车车型。轮毂电机驱动桥：驱动电机和减速机集成在车轮轮毂内部空间。布置方式与轮边电机驱动桥相同。p 高度集成，零件数量少，结构紧凑；p 释放地板下空间，有利于电池包布置；p 理论上适合所有车型使用；p 没有减速机构，比前者系统重
21、量轻；p 簧下质量和转动惯量大，对操控性影响大；p 传动效率高，能耗少；p 开发难度大，制造成本最高。ZA wheel 轮毂电机驱动桥ZF AVE130 轮边电机驱动桥二. 纯电动商用车电驱动系统现状及发展趋势162.9 轮毂电机技术优缺点分析p 省略大量传动部件，让车辆结构更简单，有利于电池包布置，使车辆地板结构更简单；p 传动效率高；p 重量轻；p 可实现多种复杂的驱动方式：由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱，全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实现起来非常容易。p 同时轮毂电机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似履带式车辆的差动转向，大大减小车辆的转弯半径，在特殊情况
22、下几乎可以实现原地转向，对于特种车辆很有价值；p 理论上适用于几乎所有车型。轮毂电机的技术优点：p 轮毂电机较大幅度地增大了簧下质量，同时也增加了轮毂的转动惯量，这对于车辆的操控性能是不利的。p 电制动性能有限，维持制动系统运行需要消耗不少电能： 由于轮毂电机系统的电制动容量较小，不能满足整车制动性能的要求，都需要附加机械制动系统；但由于空间有限，设计机械制动系统十分困难。 没有了传统内燃机带动的真空泵，就需要电动真空泵来提供刹车助力，但也就意味着有更大的能量消耗。p 轮毂电机工作的环境恶劣，面临水、灰尘等多方面影响，在密封方面也有较高要求，同时在设计上也需要为轮毂电机单独考虑散热问题。轮毂电
23、机的技术缺点：二. 纯电动商用车电驱动系统现状及发展趋势173.1 电控系统的应用现状单电机控制器多合一电控系统三. 新能源商用车电控系统现状及发展趋势 出于成本考虑，商用车电机控制器多采用的是引线键合、单面冷却的第一代IGBT。商用车对功率密度的要求没有乘用车那么严格，产品的功率密度普遍偏低，但价格却便宜很多，主要是IGBT模块节省出的费用。 目前看商用车电控系统的发展趋势是：MCU大哥，带着一群小弟（DC/DC、PDU、OBC）住在一个大房子里比较吃香；与电机集成的方案不是主流。多合一控制器标配：电机控制器、DC/DC；选配：高压配电箱（PDU）、空调控制器、整车控制器（VCU）、DC/A
24、C、车载充电机（OBC）、油泵控制器等。根据整车厂的需求可定制组装，下图是一款5合1组合电机控制器，包括：MCU+DC/AC*2+DC/DC+PDU等。18控制线束接插件上盖橡胶密封圈薄膜电容共模电感阻尼橡胶安装脚两芯直流快插接头座螺纹式通气塞电流传感器三相交流母排冷却水管接头两芯直流快插接头预留孔及密封盖板三. 新能源商用车电控系统现状及发展趋势3.2 乘用车电控系统技术发展趋势电控系统硬件技术发展趋势序号特性1功能安全：ISO262622转矩高精度控制3完善的故障保护机制4成熟的抖动抑制算法5UDS诊断与远程加载6稳定的主动放电控制7NEDC效率优化8智能化波形控制策略电控系统软件技术发展
25、趋势IGBT双面水冷双面水冷结温检测结温检测单晶圆设计单晶圆设计大通流量大通流量母线电容水冷薄膜电容水冷薄膜电容集成化集成化封封装设计装设计EMC电容集成电容集成PCB合板合板设计设计连接器减少连接器减少抗干扰抗干扰MCU模块化模块化通用化通用化简单化简单化来源：华为公开资料19p打破传统塑料外壳电容的封装形式，采用铝压铸金属外壳作为薄膜电容的承载壳体，将电容与壳体融为一体。电容处于水道周围，散热效率获得极大提高；共模电感、直流母排与接插件等均置于电容的封胶范围，这样做的好处是：封胶工艺使内部零件装配牢固，热传导性好，散热效率高；壳体空间利用率最大化，将电容安装脚等闲置空间充分利用起来。直流高
26、压端子与电容铜排直接连接，节省转接铜排，同时处于电容封胶区域，提高接插件的散热能力；全汽车及元件，最高耐温125（薄膜电容105）功率上限大幅提升；薄膜电容内部设置温度传感器，将电容的温控纳入到监控范畴，增加电容的自我保护功能，增加薄膜电容的耐久性。薄膜电容富士M653控制板驱动板橡胶密封圈通气塞3.3 一种高密度水冷电容电机控制器的技术设想三. 新能源商用车电控系统现状及发展趋势名称名称典型值典型值名称名称典型值典型值额定输入电压500V峰值工作电流720A额定输出容量225kVA体积6L峰值输出容量360kVA重量6kg额定工作电流450A长宽高193.6202152.5mm20 精进电动
27、双电机混动方案介绍四. 插电式混合动力商用车电驱动系统现状 由于受国家补贴政策的影响，插电式混合动力商用车在2018年的市场表现并不如插电式混合动力乘用车市场那般春风得意，但作为一种成熟的技术路线之一，在此应有一席之地。由于笔者对插电式混动商用车领域接触不多，素材有限，下面只简单介绍一下笔者前东家“精进电动”的双电机混联方案。 该系统由ISG发电机+干式电磁离合器+驱动电机+电磁换挡两挡自动变速器（选装）组成，精进电动最具创新性的贡献莫过于将电磁操作引进到离合器和变速器之中。成功地用电磁操作机构取代了传统AMT变速器所需的直流电机驱动、气动或液压操作的换挡机构，也删除了拨叉、齿套、同步器等机构
28、，显著地改善了变速器的可靠性，降低了成本。据精进电动的产品宣传资料宣称：该电磁换挡变速器直接挡传动效率99.5%，减速挡效率98.5%。4合1控制器包含双MCU+DC/DC+电磁离合器控制器215.1 技术发展趋势五. 总结与建议高功率集成化网联化轻量化节能多合一平台化通用化智能化高密度高压化电机电控技术正在继续快速发展，产品迭代速率加快，目前仍是外资企业主要引导着前瞻技术的发展方向。来源：NE研究院225.2 行业现状及应对建议五. 总结与建议u 行业洗牌加剧，整车企业兼并重组加快。“”做好客户背景调研，选择优质可持续发展客户。u 新能源车企众多且技术布局各异，但市场小无法规模化降本。“”柔
29、性化生产来应对小批量多样化。u 零部件行业提前进入价格战，产业链降本压力白热化。“”精益化生产，降本增效。u 整车厂自建供应链导致市场机会被压缩。“”发掘市场需求空白点或者向整车厂出让部分股权，成为整车厂供应链的一员；入不了整车厂法眼的中小企业加强深度合作或建立产业联盟。u 市场换挡结构升级多技术路径探索使企业不堪重负。“”简化审批流程，提高研发效率，缩短研发周期，以适应快速多变的市场需求。u 新能源技术路线的不确定，尤其是集成化路线。“”零部件企业应及时跟踪技术动态，防止提前过多投入或投入滞后。不可完全抄袭，一定要有所优化升级甚至是有一定的技术前瞻性。u 行业变现能力差，普通消费者对新能源商用车不买账。“”供应链企业与地方政府合作成立运营公司，减少客户用车顾虑，增加整车厂销量，盘活供应链产业资本。来源：NE研究院23
