與傳統(tǒng)汽車相比，易于實(shí)現(xiàn)集成化成為新能源汽車的一大優(yōu)勢。目前，新能源汽車電機(jī)、控制器、減速器等關(guān)鍵零部件正在向高度集成化方向發(fā)展。它可以實(shí)現(xiàn)用更小的體積去實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的動(dòng)力總成。另外，由于智能化和網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，集成化的趨勢更是從汽車的硬件擴(kuò)展到軟件。從國內(nèi)外市場看，無論是整車企業(yè)，還是零部件供應(yīng)商，都不約而同走上了集成化發(fā)展之路。
動(dòng)力系統(tǒng)青睞“三合一”
電動(dòng)汽車發(fā)展初期，不少車型的電驅(qū)系統(tǒng)集成比較簡單，但是尺寸、重量以及功率密度都不理想。在這樣的背景之下，高度集成一體化的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)便有了“用武之地”。新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成化發(fā)展已經(jīng)有一段時(shí)間，從分體式驅(qū)動(dòng)單元、到簡單的物理集成、現(xiàn)在已經(jīng)走向多合一智能化集成和標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)方向。電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的集成化發(fā)展有不同的方案，其中有“二合一”，即電機(jī)＋減速器的方案、有“三合一”，即電機(jī)＋減速器＋電機(jī)控制器的方案、有“多合一”，即包含電機(jī)、減速器、電機(jī)控制器、充電機(jī)、支流變換器、高壓分線盒和部分整車控制器的方案。從目前市場上的應(yīng)用情況來看，“三合一”電驅(qū)動(dòng)總成方案已經(jīng)成為主流。
在“三合一”的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)下，電機(jī)、控制器和減速器可以共用部分殼體，減少傳動(dòng)部件。東南汽車研究院副院長王孝全在接受《中國汽車報(bào)》記者采訪時(shí)說：“毫無爭議，發(fā)展集成化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)成為整車和零部件供應(yīng)商的共識(shí)。”這樣做的好處顯而易見：減輕系統(tǒng)重量、縮小系統(tǒng)尺寸，有效提升電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率密度；零部件的數(shù)量減少后，系統(tǒng)整體耐用度大大提高，系統(tǒng)NVH值也能夠得到有效控制，降低制造成本，也更有利于企業(yè)進(jìn)行組裝生產(chǎn)。
比亞迪打造的“e平臺(tái)”涵蓋電機(jī)、電控、變速器高速集成的“三合一”電驅(qū)動(dòng)總成，此外還有DC-DC、充電器和配電箱“三合一”的高壓系統(tǒng)。市場上比亞迪元EV360這款純電動(dòng)小型SUV便是“e平臺(tái)”下的首款車型。根據(jù)官方發(fā)布的數(shù)據(jù)，“e平臺(tái)”驅(qū)動(dòng)總成綜合效率達(dá)到88％，重量下降35％，功率密度提升40％，電機(jī)成本下降40％。此外，長安第二代電驅(qū)動(dòng)總成也是“三合一”方案，該電驅(qū)動(dòng)總成成本下降30％，重量降低15％，體積降低接近20％。值得注意的是，今年4月長安汽車和比亞迪汽車在重慶正式簽署了聯(lián)合開發(fā)電驅(qū)系統(tǒng)的合作框架協(xié)議，進(jìn)行電驅(qū)“三合一”產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、匹配、試驗(yàn)、生產(chǎn)等。合作的成果最快將于明年達(dá)到量產(chǎn)批準(zhǔn)狀態(tài)。
集成化促進(jìn)降本增效
新能源汽車集成化能帶來高效化、輕便化和低成本化等優(yōu)勢。零部件的集成化設(shè)計(jì)，一方面可以簡化整車廠的裝配，提高產(chǎn)品合格率；另一方面可以大規(guī)模削減供應(yīng)商數(shù)量，達(dá)到規(guī)范和精簡產(chǎn)業(yè)鏈等目的。
目前，國內(nèi)電驅(qū)動(dòng)企業(yè)在積極布局“三合一”或“多合一”系統(tǒng)，比如精進(jìn)電機(jī)、大洋機(jī)電、方正電機(jī)等，這些零部件供應(yīng)商能為車企提供一系列解決方案。以精進(jìn)電動(dòng)的電機(jī)方案為例，其“三合一”系統(tǒng)中電機(jī)功率有230kW、160kW和90kW幾種方案，可以靈活用于大、中、小型乘用車和輕型商業(yè)車。大洋電機(jī)的“三合一”電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備EMC能力強(qiáng)、NVH表現(xiàn)優(yōu)良等諸多優(yōu)勢。精進(jìn)電動(dòng)在今年發(fā)布了基于OD220平臺(tái)電機(jī)的“三合一”JJE-EDM3000F系統(tǒng)，該系統(tǒng)將于2019年年底在精進(jìn)電機(jī)上海嘉定基地、山東菏澤基地同步投產(chǎn)，預(yù)計(jì)短時(shí)間內(nèi)年供貨量達(dá)將達(dá)到20萬套以上。
相對于國內(nèi)廠商，國外廠商在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成化方面走得更超前。與國內(nèi)企業(yè)單純的“三合一”電驅(qū)動(dòng)方案有所不同的是，博世、博格華納、采埃孚等國際零部件巨頭則推行將電機(jī)、電控、減速器及功率電子模塊等部件，與傳統(tǒng)車橋相結(jié)合，形成一個(gè)高度集成化的電驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品，使得整個(gè)電驅(qū)動(dòng)總成系統(tǒng)成本更低、體積更小、效率更高。據(jù)了解，傳統(tǒng)車橋是一種機(jī)械產(chǎn)品，但由于集成了電機(jī)和電控部分，電驅(qū)動(dòng)橋的難度系數(shù)直線上升，涉及的技術(shù)范圍更廣，技術(shù)要求更高。比如博世的eAxle電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的高度集成化，使得該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的體積較傳統(tǒng)電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)減少了20％；博格華納打造的eGearDrive電驅(qū)動(dòng)橋＋電機(jī)，已經(jīng)應(yīng)用在特斯拉、北汽新能源、長城C30EV等車型上。
其實(shí)從長遠(yuǎn)來看，未來電機(jī)、減速器、電機(jī)控制器、高壓分線盒、DC/DC、DC/AC、充電機(jī)等零部件都會(huì)成為大的動(dòng)力總成。目前國內(nèi)大多數(shù)電機(jī)及電控企業(yè)正在由單一產(chǎn)品供應(yīng)商向“電機(jī)＋電控＋減速器”的動(dòng)力總成提供商轉(zhuǎn)型，但大多數(shù)還在研發(fā)、測試階段?！斑@種集成化發(fā)展趨勢對零部件大集團(tuán)來說更具有優(yōu)勢。無論是電控、電機(jī)、減速機(jī)的‘三合一’，還是別的形式的集成化，都使得原來的零部件供應(yīng)商不再單一地為整車廠供貨。如果多個(gè)零部件由一個(gè)大集團(tuán)統(tǒng)一生產(chǎn)，能夠統(tǒng)一規(guī)劃，非常方便形成集成化。另外在平臺(tái)層面上，可以用盡量少的平臺(tái)來降成本?！毙履茉雌嚜?dú)立研究員曹廣平告訴記者。
集成化方向隨技術(shù)發(fā)展不斷演進(jìn)
隨著技術(shù)成熟度的不斷提高，新能源汽車的電驅(qū)集成方式也在發(fā)生改變。王孝全告訴記者，代表未來發(fā)展方向的電驅(qū)集成化是輪轂電機(jī)，但目前輪轂電機(jī)的應(yīng)用成熟度還沒有那么高。據(jù)了解，輪轂電機(jī)可以把電機(jī)、制動(dòng)器甚至主動(dòng)懸架集成到輪轂很小的區(qū)域內(nèi)，可以節(jié)省相當(dāng)大的空間。但輪轂電機(jī)要想全面應(yīng)用，還需要進(jìn)一步的技術(shù)支持，因?yàn)檩嗇炿姍C(jī)系統(tǒng)集驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、承載等多種功能于一體，目前還面臨著優(yōu)化設(shè)計(jì)難度大等難點(diǎn)。
可以看出，新能源汽車集成化趨勢帶來的好處顯而易見。對于消費(fèi)者來說，整車體積更小、重量更輕、可靠性更高。對于企業(yè)來說，能夠加快整個(gè)行業(yè)的發(fā)展，使得車企可以集中精力放在整體智能控制上。值得注意的是，新能源汽車的集成化發(fā)展趨勢，一方面正在由物理集成向功能集成轉(zhuǎn)變，另一方面也正在由硬件集成向軟件集成發(fā)展。智能化和網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，以及自動(dòng)駕駛技術(shù)的逐漸成熟，使得新能源汽車的集成化方向還包括其所搭載的智能裝備。
比如智能座艙能夠?qū)⒅锌亍⒑笠曠R及儀表盤等硬件數(shù)字化、液晶化之后并入抬頭顯示器HUD、后座顯示器等HMI多屏，利用在底層嵌入的操作系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、內(nèi)容軟件、ADAS系統(tǒng)等應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。據(jù)了解，到2025年，自動(dòng)駕駛功能的市場將達(dá)到320億美元的體量，下一代座艙的人機(jī)交互也將與自動(dòng)駕駛關(guān)聯(lián)。在L3級自動(dòng)駕駛中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、3D儀表等將得到廣泛應(yīng)用，傳感器、超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)和處理器的運(yùn)算能力將得到快速發(fā)展。電子控制單元集成趨勢越來越明顯，并且已經(jīng)成為未來自動(dòng)駕駛技術(shù)商業(yè)化的基礎(chǔ)。偉世通推出的下一代座艙電子解決方案，座艙域控制器就能夠滿足安全、網(wǎng)聯(lián)、娛樂等多種需求。
其次，單一的機(jī)電一體系統(tǒng)已經(jīng)滿足不了汽車電子技術(shù)發(fā)展的需要，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的集成也被逐漸提上議程。基于網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，集成控制系統(tǒng)是指通過總線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)現(xiàn)傳感器和系統(tǒng)的信息共享，通過控制器實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，從而保證車輛行駛的安全性與穩(wěn)定性。
