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佐思汽研发布《2024年新能源汽车电驱动与动力域行业研究报告》。
电驱动系统围绕着高集成度、高效率、高功率密度、高性价比、高可靠性、低噪声等技术方向发展。高性能和低成本是永恒不变的主题，高转速/扭矩、油冷、扁线电机、800V高压化以及SiC功率模块、多合一物理/系统集成等技术正迅速发展。
本报告研究框架包括：
来源：佐思汽研《2024年新能源汽车电驱动与动力域行业研究报告》
电驱动总成：向多合一集成、双电机分布式驱动发展
电驱总成应用趋势：OEM主机厂主导“3+3+X平台”集成开发，自制率不断提升
主机厂从整车需求出发，对电驱总成的体积、成本、重量的追求越来越极致，而这也恰好与多合一集成方案的优势相契合。目前，车企正不断加大自研多合一电驱系统的力度，甚至已经不满足于“六合一”或者“八合一”的产品了，而是不断提升集成水平，目前业内集成度最高的为“十二合一”电驱，典型代表是比亚迪和吉利。
2024年5月，比亚迪发布了e平台3.0 Evo，该平台首创了十二合一智能电驱系统，该十二合一电驱由此前的八合一加四个功能模块组成，即集成了电机、电控、减速器、OBC、DCDC、PDU、VCU、BMS、能量管理智控系统、智能升压模块、智能升流模块、智能自加热模块，首搭海狮07EV上市。
比亚迪十二合一电驱系统的集成思路在于提升系统的效率和可靠性。通过优化能源管理策略、减少能量转换过程中的损耗以及强化热管理效果，来提升车辆性能、增加续航里程。
2024年4月，吉利银河在北京车展上发布了十一合一智能电驱，该电驱将电机、电控、减速器、VCU、HBMS、LBMS、OBC、DCDC、PDU、TMS、GWRC（智能防滑控制）等11个部件集成。海外版本为十二合一电驱，在十一合一电驱的基础上，集成了EVCC（全球充电协议转换）。
吉利十二合一电驱的集成思路是跨域集成，将动力域与底盘域的功能进行深度融合，以实现更为精准的车辆控制。在常规电驱与充配电系统的基础上，加入了热管理集成模块、低压BMS以及GWRC智能防滑控制等特色组件。其中，热管理集成模块实现了热泵与PTC控制的统一，实际上是在热管理控制小集成上再执行动力总成的大集成；低压BMS顺应低压锂电化趋势，与高压BMS共享芯片资源，实现了车载蓄电池的智能补电；而GWRC智能防滑控制技术的集成，让吉利完成了动力域与底盘域的部分融合，在跨域阶段，动力域和底盘域融合，共同承担车辆运动相关的控制，如动力系统的扭矩输出与底盘系统的制动控制进行协同，可实现更精准的车辆控制。
部分OEM主机厂电驱动总成系统对比
来源：佐思汽研《2024年新能源汽车电驱动与动力域行业研究报告》
从纯电驱动总成来看，多合一成为未来发展趋势，多合一电驱的发展路线是一个从独立分布到高度集成的演变过程，动力总成将向着“3+3+X平台”演进。
“3+3+X”是新能源汽车电驱动系统集成化的一个结构框架：
第一个“3”表示电机、电机控制器、减速器的集成，即电驱三合一；
第二个“3”表示OBC、PDU、DCDC的集成，即电源集成；电驱三合一和充配电三合一的集成奠定了电驱三合一的集成；
“X”是整车控制VCU、BMS、48V DCDC、热管理控制器等具体产品部件集成，或是升压、脉冲加热等功能集成。该部分目前尚未有明确的定义出来。X也为后续电驱进一步集成提供了更大的延展空间。
与主机厂主导的高度集成方案相比，独立第三方Tier1供应商难以同时布局电驱动、车载电源、热管理、整车控制等产品线，因此多推出“六合一”、“七合一”产品，并加强对相关产品线的拓展研发。
部分Tier供应商电驱动总成系统对比
来源：佐思汽研《2024年新能源汽车电驱动与动力域行业研究报告》
电驱总成应用趋势：OEM主机厂加速开发多电机分布式轮边驱动系统
分布式驱动具备效率高、能耗低、使用成本低等特性，可以让传动系统进一步减重，满足轻量化需求。此外，这种驱动方式还具有传动链短、结构紧凑以及改善轮胎附着力分配与驱动效率的优势，可以使各轮驱动/制动转矩独立可控，为车辆提供灵活的动力分配。
分布式驱动的两条重要技术路线分别是轮边电机和轮毂电机，乘用车轮毂电机以东风为代表，轮边电机以比亚迪为代表。目前，轮边电机驱动的乘用车已经开始上市，但轮毂电机在乘用车大规模量产应用尚未成熟。为了能够更好的匹配应用，市场上的新能源乘用车多采用中央集成的双电机驱动系统，但由于成本的影响，目前双电机主要在高端越野和豪华品牌车型上搭载。
比亚迪易四方平台电驱总成
以比亚迪的易四方平台为例，该平台基于比亚迪成熟的轮边电机技术自主研发，可实现四电机独立驱动、整车深度融合感知、车身稳定矢量控制。易四方平台搭载的电驱总成系统集成了两组电机、两组电机控制器、两组减速器，电机和减速器是平行布局，从两组减速器左右各伸出一根半轴，来连接和控制左右车轮。最大马力可超1100匹，最高转速可达20500rpm。同时，易四方技术平台全系车型标配800V高压SiC电控系统，最高效率可达到99.5%。
易四方平台最核心的转向系统+刹车系统都被集成到动力总成，用四个轮边电机，分别控制每个车轮上的转速与扭矩，从而实现了“刹车系统”与转向系统”的功能。
驱动电机：向着高速化、扁线油冷、少稀土/无稀土发展
新能源汽车驱动电机发展的主线也是轻量化、低成本、高效率。围绕着这三条发展主线，驱动电机向着高速化、扁线油冷电机、无稀土电机方向发展。
驱动电机应用趋势：高转速
高转速的发展可以让电机的体积更小、质量更轻，还能让整车的能耗更低、续航更长、加速更快、车速更高，而这些都是新能源汽车体验提升的重要维度，同时也是各大车企争相追求更高转速电机开发的重要原因。
与此同时，高速化对电机的设计提出了更高的要求，轴承选型、电机散热、转轴材料、定转子硅钢片材料、电磁仿真、机械强度仿真、热仿真、公差计算匹配等等都变得更有挑战性。
20000rpm及以上高转速电机量产情况统计
来源：佐思汽研《2024年新能源汽车电驱动与动力域行业研究报告》
目前，大部分高转速电机转速区间集中在18000-22000rpm，功率集中在200-300kW。2023年开始，中国车企多款搭载20000rpm以上转速的电机的汽车开始落地。以华为、小米、广汽等为代表的车企，正在寻求突破高转速电机的新物理极限。小米最新发布的V8s电机最高转速可达27200rpm，预计将于2025年实现上车。
小米V8s超级电机转速达27200rpm
以小米V8s电机为例：小米基于转子材料的突破，打造出了超级电机V8s，最高转速达27200rpm。达成高转速只是第一步，让电机在高转速下稳定工作，需要克服更多技术难关，比如散热和效率。
散热方面：小米V8s电机采用双向全油冷散热和S型立体油路设计。定子部分通过双循环立体油路，将散热面积增加100%，同时将定子硅钢片错位叠放，增大了与油的接触面积，让导热更充分；转子部分利用S型油路，转轴、铁芯同步冷却，将散热面积增加50%，转子最大降温30°C。
在降低损耗方面，定子采用了0.2mm的硅钢片，定子的铁损占电机总铁损的70%以上，定子采用薄的硅钢片来降低电机损耗，提升效率。
在提升强度方面，该电机的转子采用了抗拉强度960MPa 0.35mm厚度的高强度特种硅钢片，防止在高转速情况下，转子磁桥的断裂。
小米V8s电机转子磁桥也做了优化。大V磁钢间的磁桥宽度达到了3mm，外圆处磁桥厚度达到了1.5mm。随着磁桥宽度的增大，漏磁也变的更大，因此需要使用更厚的磁钢来增大磁势。
驱动电机应用趋势：扁线油冷电机
扁线电机具有体积小、重量轻、效率高、散热性能好等优势，是新能源汽车电驱系统实现轻量化和小型化的重要技术路线。如今新能源汽车的动力电池成本居高不下，扁线电机作为新的降本方向逐渐走入行业视野，扁线间的空隙要比圆线紧密很多，具有更高的槽满率和功率密度，可提升电机效率。此外，电机技术创新与工艺材料发展密切相关，新型绕组能使电机性能快速提升。
主机厂对扁线电机的规划及应用情况
来源：佐思汽研《2024年新能源汽车电驱动与动力域行业研究报告》
为进一步改善电机的效率或性能，在以扁线为绕组的基础上，产业涌现出了不少创新型绕组工艺，如联电/博格华纳/广汽埃安的X-pin、采埃孚的编织波绕组、上海电驱动的N-Pin、艺达电驱动的双层U-pin、华域电动的Umini-pin等。
艺达电驱动双层U-pin技术
在生产工艺上，艺达电驱动的8层绕组电机采用U-Pin双排技术工艺，绕组端部结构紧凑，导体间留有极小空气间隙利于散热。相较于常见扁线U-Pin工艺，进一步降低绕组端部高度和电机体积。但该U-Pin双排技术工艺要求高、制造难度大，需要强大的生产装备和研发技术支撑。
博格华纳向心油路冷却技术
驱动电机应用趋势：欧美企业加速布局少稀土/无稀土电机
目前，新能源汽车驱动电机的主要应用类型有永磁同步电机和异步交流电机。其中，永磁同步电机因其具有效率高、体积小、较高的功率密度等优点，占据了整个新能源市场的95%以上。永磁同步电机的核心材料是稀土，而由于稀土资源有限等原因，导致稀土永磁同步电机成本高，所以降低稀土使用量，或者以其他价格更低的材料进行完全替代，成了行业降本增效的思路之一。
车企看上无稀土电机，不仅为降本提效，更是为了规避稀土材料的垄断风险，尤其是欧美企业。中国是稀土资源大国，而这恰恰成了海外车企担忧的地方，美国能源局早在几年前便开始组织开发轻稀土或者无稀土电机，目前无稀土电机已成为是海外汽车竞逐的热点。
欧美企业加速布局少稀土/无稀土电机
来源：佐思汽研《2024年新能源汽车电驱动与动力域行业研究报告》
当前，对于电励磁电机的应用主要集中在海外企业，例如雷诺、宝马、特斯拉、日产等汽车OEM厂商。2023年，特斯拉宣布下一代永磁电机将不再使用稀土材料。除了特斯拉以外，全球很多汽车品牌也都在开发不含稀土的电机，比如通用汽车和Stellantis也正计划开发新一代无稀土永磁电机，梅赛德斯下一代MMA EV平台的目标则是完全弃用重稀土。
在车企的影响下，产业链相关企业亦在积极规划产品路线，法雷奥、博格华纳、马赫、纬湃等供应商也推出了电励磁电机。日本公司Proterial（原日立金属）已试制出不含稀土元素钕的永磁电机，并计划2035年前实现商用；采埃孚也开发出了一种零稀土无磁电机“2SM”。中国虽然有着稀土资源优势，但仍然有不少国内企业包括比亚迪、华为、鲲腾泰克、星驱科技和松正电机等厂商也在进行EESM的相关布局。
动力域：采用多核高性能MCU芯片，以满足跨域融合需求
新能源汽车的动力总成控制系统正在从整车控制器VCU向着动力域控制器PDCU、动力底盘跨域融合控制器、中央计算机方向演进。其主控芯片也将从32位MCU走向集成“CPU+XPU”的异构式SoC，以支撑各种场景的硬件加速需求。
早期的多合一控制器属于物理集成（单板多芯片），通过简化连接、共用壳体降本减重，VCU、BMS、电机控制器等控制模块集成一个PCB板上，PCB板还是有多个控制器，由多个单片机各自控制部分零部件，并由多个线束和接口进行物理性连接；动力域控阶段下，VCU、BMS、电机控制器等控制模块将实现芯片集成（单板单芯片），所有控制模块都共用一个主控MCU，一个PCB板上采用一个控制器、一个单片机、一套算法，直接控制三电部件。
动力域对AI算力要求较低但对安全性的要求较高，因此需要一颗性能、资源更加强大的MCU芯片作为其主控芯片。动力域控的主控芯片一般采用ASIL-D级别的32位MCU芯片，配置一颗符合功能安全的电源，同时配置一颗简单的安全监控MCU。动力域MCU主要强调低功耗设计、控制实时性以及ASIL-D等级的功能安全等特性。
目前，在动力域市场中与控制相关的核心车规级MCU，仍以意法半导体、恩智浦、英飞凌等海外芯片巨头为主，国内芯片厂商在动力域市场的应用集中在电机控制、发动机控制、BMS等动力域的基础应用。
恩智浦S32E系列芯片框图
恩智浦的S32E处理器适合用于电动汽车控制和智能执行系统。S32E系列可提供实时处理能力，主要针对低延迟、高实时性的应用，包括制动，混动控制，功能安全，底盘，动力域控制器等。该系列芯片采用16nm制程，可满足L3~L4功能，而下一代规划中的产品将采用5nm制程，瞄准更先进的L4~L5自驾功能的系统需求。此外，S32E系列处理器还提供了额外的功能(5V模拟和具有复杂定时器的I/O)，可支持驱动应用。
英飞凌的AURIX™ TC4xx系列MCU，可以解决新能源汽车中的里程焦虑、充电速度和x in 1系统成本问题，推动e-Mobility、ADAS、EEA和AI等前沿应用的发展。
