电驱动系统技术发展趋势和挑战

豪华车型峰值功率在300KW以上，百公里加速5S左右，最高车速180Km/h左右；主流经济车型峰值功率在100KW左右，百公里加速10S左右，最高车速150Km/h左右。

1、高功率密度

• 高功率密度可提高整车续航里程，需减小电驱传动系统空间尺寸和重量；

• 反拖充电时反齿面载荷增加；高速旋转下发生齿轮胶合失效的风险增加；

• 高转速下，由于动态效应（共振）导致载荷增加的风险；

• 轴承和齿轮都很有可能需要更高的精度等级，但对应的就是更高的成本。

2、高转速

新能源汽车驱动电机高速化，可以在保持体积重量不变时提高功率，进而提升汽车动力性；或者保持同样功率和动力性，同时可以缩小电机体积，降低成本。

以BYD秦EV/120kW电机为例，转速由14000rpm提升到20000rpm：体积减小24%、重量减小26.5%、成本降低26%。

高速电机存在的几个问题：

（1）高速带来的转子离心力大，需要更高的转子强度，可以通过低铁损硅钢片（降低厚度）和高强度硅钢材料解决；

（2）高速轴承和高转速油封的选择、对动平衡要求更高，工艺装配要求更高；

（3）高速带来的铁损增加和绕组涡流损耗、电频率增大，电流位移和趋肤效应；

（4）激振频率高，NVH恶化，需要在电磁设计、结构设计、电机控制等方面综合考虑。  

（5）控制方面，开关频率增加，IGBT损耗增加，可以通过应用SiC、DSP升级和更新算法等方法解决；

（6）高转速的标定测试台架资源受限。

3、高效率

（1）提高电机效率：硅钢片选型、绕线方法、永磁体布置方式；

（2）提高电控效率：IGBT选型、载波频率；

（3）提高减速器效率：速比选择、润滑油选型及油量、轴承选型。

以速比匹配为例，需考虑多个工况进行选择：

4、NVH性能

• 没有内燃机噪声掩盖齿轮噪音，电动车对齿轮噪音容忍度更低；

• 电机本身会产生激励导致噪音；

• 在反拖充电过程中，反齿面会完全受载；

• 潜在的齿轮啸叫风险，这是在高转速以及对应的频率范围内，轮齿啮合频率激励所导致的；

• 高转速导致高频啸叫，人耳朵对2-5kHz的声音很敏感；

• 需对系统模态响应进行精细控制以避免共振。

5、EV两挡优势

以BYD秦EV为例，在原车120kW电机基础上，匹配两档进行计算：

NEDC工况下，整车能耗可降低2.5%：

EUDC工况下，整车能耗可降低3.5%：

调节电机工作点，提高电驱动系统总效率。

6、EV两挡技术方案

AMT构型：结构紧凑、性价比高：

AT构型：换挡品质高、无动力中断：

• 无离合器、无同步器的电驱动机械变速器（EMT）构型——成本低、结构紧凑、维护方便

• EMT系统的“无冲击换档”控制性能——消除“打齿”，延长使用寿命；消除换档噪声，改善舒适性；极短动力中断时间，提升整车加速能力

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