“面向未来”之多合一是否将引领电驱集成化趋势?

　　电驱集成化技术是新能源汽车技术发展的一个重要方向。该技术针对系统成本、体积、重量等方面均有一定提升。随着电力电子技术的不断成熟，电驱系统也从最初的“三合一”开始逐步向“六合一”，甚至“八合一”、“十二合一”的方向发展，与之对应的集成的模块种类和数量也在持续增加。为了方便区分，业内通常将“六合一”、 “八合一”等集成部件高于“三合一”的系统称之为多合一。 “面向未来”是NE时代推出的一档全新栏目板块，旨在从产业发展的角度，层层剖析未来汽车新技术发展方向。多合一电驱系统的研究为本栏目的首篇内容。

　　01、20%，多合一搭载已成规模

　　“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”则是整车控制VCU、BMS、48V DCDC、热管理控制器等具体产品部件集成，抑或升压、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。

　　从市场应用端来看，目前主流的新能源企业都采用了多合一的集成方案，并且系统功率覆盖范围也实现了从低到高的覆盖。根据NE时代统计，2024年1-6月，在所有集成电驱动系统方案中，多合一的方案占比已经突破了20%。

　　从表格中可以看出，集成度和系统功率的关系并不紧密。主要还是取决于各主机厂自身的产品需求。

　　从功率区分来看，在120kW至160kW之间是集成电驱应用最多的功率区间。这其中车企普遍采用六合一集成，该功率区间通常应用于主流A级车型中。该级别车型需要满足大多数消费者的日常驾驶需求，同时保持合理的价格区间。

　　由于多合一涉及到的部件及功能较多，非常考验相关企业的整合能力尤其是跨领域的协同能力，因此目前主要参与者多以整车企业或整车体系内电驱企业为主。第三方独立电驱企业中，一些原本电驱、电源双领域布局的企业也具备集成能力，如英搏尔、汇川联合动力、联合电子、威迪斯等企业。另外则是原电驱表现市场表现较好的企业，如中车电驱、巨一动力等企业。

　　02、整车企业方案之追求更大的集成

　　整车企业从整车需求出发，对体积、成本、重量的追求非常迫切，与多合一集成方案的优势完美契合。而在集成技术方面，整车企业天然具备系统整合、协调的能力。加上目前正处于整车企业全栈自研的关键节点，多方因素促使整车企业开始涉足多合一。目前整车企业已经不满足于基础的“六合一”，而是不断的提升集成水平，目前业内最高的为“十二合一”。

　　目前典型的两个代表是比亚迪和吉利。此前比亚迪e3.0平台已经量产了“八合一”的高度集成产品，今年发布的e3.0 evo则把集成度推到了“十二合一”。吉利则依托旗下电驱企业星驱科技来实现，也是今年发布了其“十二合一”产品。(国内版本为十一合一，海外版本为十二合一)目前比亚迪和吉利均为量产状态。

　　◎比亚迪e3.0平台的八合一产品是将电机、电机控制器、减速器、车载充电器(OBC)、直流变换器(DCDC)、配电箱(PDU)、整车控制器(VCU)、电池管理器(BMS)集成，目前已经在其几乎所有电动车型中实现全系应用。(海鸥因车身尺寸问题，采用三合一方案)

　　其整体性能较上一代功率密度提升20%，整机重量和体积分别降低15%、20%，系统综合效率达到89%。其最大功率270kw，可以实现前驱和后驱灵活驱动。

　　比亚迪e3.0 evo是在其基础上升级而来。新增了四个模块，分别是能量管理智控系统、智能升压模块、智能升流模块和智能自加热模块。通过增加功能模块的方式达到“十二合一”。新增加的四个模块的作用为：

　　能量管理智控系统负责整个电驱系统的能量管理和分配，确保能量的高效利用
　　智能升压模块解决的是低压充电桩给800伏车型充电的问题
       智能升流模块的作用是增加电流，以适应高功率需求的情况

　　智能自加热模块解决的是在低温条件下续航缩水严重和充电时间过长的痛点

　　可以看出比亚迪e3.0 evo重点是提升系统效率，以及增加功能。其系统的综合工况效率最高达92%，出行效率提升7%，续航里程可提升50km。

　　目前这款十二合一搭载于海狮07 EV车型上。拥有230kW和170kW两个功率产品。

　　◎吉利的十一合一电驱动系统(全球版的十二合一总成)由无锡星驱科技设计并生产，将电机、逆变器、减速器、直流变换器(DCDC)、车载充电器(OBC)、电源分配器(PDU)、电子控制系统(VCU)、高压池管理系统(HBMS)\低压电池管理系统(LBMS)、热管理系统(TMS)、智能防滑控制(GWRC)、充电转换系统(EVCC)集成。

　　与比亚迪最大的不同在于星驱科技集成了热管理控制部件。热管理集成模块负责热泵控制、PTC控制，相当于将其他家的TMCU、PTC分布式控制集成到一个控制器中，因此虽为十二合一，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。

　　其CLTC综合效率>90%，功率达到了160kW，通过物理集成和主控芯片集成，星驱科技在集成十二个部件后，整机重量少于80kg，相较非集成系统重量减轻15%，体积76L，其目前搭载在吉利银河E5上(十一合一)。

　　除了比亚迪和吉利的“十二合一”之外，东风推出的“十合一”集成也是一个看点。与星驱科技一样，同样集成了热管理控制系统。

　　◎东风的马赫E十合一电驱动总成，集集成了电机、减速器、MCU、DCDC、PDU、OBC、VCU、BMS、TMCU、PTC整体是基于功能集成的动力域控制器架构，高效区占比>90%，开关频率30kHZ，采用高速高频控制算法。

　　其iD3-70十合一电驱最大功率70kW，峰值扭矩160N·m，电驱动总成效率高达91.9%，采用深度集成技术、控制器域控架构设计、高效控制算法、高效电磁方案、低拖曳结构和低粘度机油、扁线电机设计等关键技术，具有高效率、高集成、搭载性及拓展性强等特点。这款iD3-70电驱动总成是搭载在东风纳米首款车型纳米01上。

　　北京车展上展出的马赫E 10in1超高速电驱，同样也是基于功能集成的动力域控制器架构，其功率范围是在200~280kW，最高效率94.5%，电机采用了多项前沿技术，如0.2mm超薄硅钢片、铁芯自粘接技术、碳纤维转子，与自主开发的SiC控制器匹配。

　　江淮钇为的九合一电驱，集成了驱动电机控制器、PTC控制器、电机、超级闪充、高压配电、DC/DC、充电机、外放电、减速器，集成了除电池以外的所有高压部件，相较八合一电驱动系统，重量降低7%，体积减少40%。

　　目前这款电驱搭载在钇为3上，这款九合一电驱动也使得钇为3的前舱纵梁间距比同级产品缩小了12%，其冠军版车型搭载的是100kW高功率版电机。其他整车企业虽未达到上述高集成度，但也推出自身的多合一产品。◎泛亚汽车奥特能的八合一电驱总成是将电机，电控，减速器，充电控制器等8大模块集成在一起，其是将高度集成的电力电子模块称为IPE，集成到电驱上方，IPE包含前驱动单元控制模块Inverter，后驱动单元控制模块(2nd INV)，车载充电控制模块 OBC，车载低压电管理模块DCDC，备用低压电管理模块 BPS，高压分电模块 HPDM，壳体结构和下面电机的壳体部分共用，齿轴是立式布局。可根据功率需求的不同，选择不同功率类型的OBC。

　　这款电驱峰值功率达到了180kW，峰值扭矩330Nm，峰值效率达到了95%，电驱总体结构是瘦高型，适用于前驱电驱，可以减少整车前悬，更好增大轴距比例，目前搭载在别克Electra E4这款车上。

　　长安的七合一电驱动系统，是将整车控制器、电机控制器、PDU、DCDC、OBC、电机、减速器进行的集成，较过其去的“三合一电驱”重量降低10%、体积降低5%、效率提升4.9%、功率密度提升37%。

　　其最高效率达到了 95%，重量90kg，峰值功率250kW，采用8层扁线绕组、转子双V拓扑构型、低电阻导线，自适应控制算法，搭载于深蓝S7和深蓝SL03等车型上。

　　浩智科技的八合一系统总成，包含电机、减速器、MCU、OBCDCDC、PDU、PDCS(集成BMS/VCU)，搭载的是其智能控制系统，控制器为IGBT/SIC共平台架构，功率120kW，整体重量≤80Kg，CLTC效率88.5%，系统最高效率93.2%。

　　03.零部件Tier1多合一方案之表现保守
　　与整车企业相比，Tier1的方案则较为保守。一方面是因为自身的产品布局有限，业内能够同时布局电驱动、电源、热管理、整车控制的Tier 1仅有包括联合电子的少数几家企业。另一方面，则是在整车企业自研的背景下，Tier1的订单不稳定，而多合一的投入又比较大，后续收益风险较高。因此Tier1多合一的方案多为“八合一”、“六合一”为主，并且产品进度也慢于整车企业。◎联合电子在今年北京车展公开推出了其多合一电驱系统产品，将电机、减速器、逆变器与车载充电机(OBC)、DCDC转换器、电源分配单元(PDU)、整车控制器(VCU)等深度集成到电桥产品中，并且可拓展集成电池管理系统(BMS)、升压充电转换器(IBC)、PTC加热器、空调压缩机(ACP)等，以满足市场对电驱产品集成化、小型化的需求。

　　这款多合一电驱是基于MCU的VCU深度集成设计，以更低的成本支持更优的整车性能，通过共用MCU、集成壳体、一体化悬置、共用轴系等深度集成方案，以及关键组件功率密度提升技术，实现了整体极致的小型化和轻量化，包络尺寸与其上一代的三合一产品保持一致，重量降低12%，很大程度上降低了整车整备质量。

　　其平台驱动功率可覆盖100至300kW，扭矩可覆盖2000至5000Nm，兼容400V和800V电压系统。目前已经获得了客户定点。◎此前汇川联合动力对外发布了多合一电驱动总成A样产品，将电机、电控、减速器、OBC、DCDC、PDU、PTC等深度集成，可提供多样化的性能和功能选配方案，比如提供不同规格的DCDC转换器，包括1.5kW和3kW两种选择，以满足不同客户对电源管理的需求。在车载充电机方面，提供3.3kW、6.6kW和11kW三种功率等级，其中11kW的功率等级还可以满足海外市场的出口版本扩展需求。

　　除了灵活选配的特点外，这款电驱还集成了高压系统，如PTC，AC控制，使整车高压系统极简化，采用双向DCDC，取消预充，加大了驱动的动态发热功率，减小PTC功率，集成了PTC控制，同时PTC发热本体外挂在电驱上，不仅优化了整车的热管理系统，减少档位控制策略，还进一步减少了整车的布置冗余，取消了现有连接器和线束。采用电源和电控的集成设计，使得原本分散的控制系统得以整合，减少了不必要的硬件和软件冗余。

　　这款多合一电驱与同级别三合一电驱体积相当， 重量轻仅有65kg左右，其功率范围涵盖了70kW至135kW，提供了多样化的选择。在轮端扭矩方面，产品可以提供1850Nm至2700Nm的扭矩范围，以满足不同车型和场景的需求。◎英搏尔是业内较早供应多合一产品的Tier1。其PMU多合一新能源系统产品是英搏尔针对市场发展趋势所创新研发的一体化总成专利技术，该技术成功实现了电机控制器(MCU)、高压配电盒(PDU)、 DC/DC转换器、车载充电机(OBC)和电机高度集成化

　　英搏尔的这款六合一电驱系统整合了扁线电机(70kW至160kW)和第三代电源总成(6.6kW/11kW)，通过集成设计减少了零部件数量，降低了装配复杂度，从而节省了生产工位，提高了生产效率。此外，还通过减少驱动与电源之间的连接线束、连接器以及结构件，减小了动力系统在前舱的空间占用，增强了整车设计的灵活性。

　　依据汽车等级的不同英搏尔的这款六合一电驱有四款型号，分别对应A0级、A级、性能A级、A+级，整体重量在60—86kg之间，其中最高的峰值效率在93%，直流电压工作范围350-800Vdc，峰值功率最大达到了160 kW 。

　　其七合一产品是将PDU与PTC控制单元进行了二合一，与电机控制器(MCU)、 DC/DC转换器、车载充电机(OBC)和电机减速器进行集成。◎华为数字能源120kW多合一电驱动系统，集成了电机控制器(MCU)、永磁同步电机、减速器、车载充电机(OBC)、电压变换器(DC/DC)及电源分配单元(PDU)六大部件，支持融合BMS软件算法。整体重量≤75kg，峰值效率≥93%，直流电压工作范围200至500 Vdc，峰值功率120 kW。

　　而华为的十合一电驱动总成，则是在原有“七合一”的基础上再集成整车控制器(VCU)、热管理控制器(TMCU)和PTC加热控制器。这款120KW电驱主要被用于A0级车、A级车、A+级车前驱或后驱。◎上海电驱动的EX70七合一电驱系统，将电机、电控、减速器、OBC、DCDC、PDU、DC Charger高度集成，此款产品的峰值功率可达到70kW，轮端峰值扭矩在1400Nm。

　　04.多合一电驱系统发展趋势
　　预判多合一电驱系统低成本、小体积、低重量的优势推动其快速得到应用。尤其是低成本，集成后线束、接插件、壳体等部件会有所节省，NE时代了解到目前成本节省在800元左右，对应对目前的成本压力非常有效。未来，多合一系统也不再满足部件的物理集成，在逐步实现PCB集成和热管理集成后，转向控制集成、功率集成等更高维度的集成。事实上，目前包括比亚迪、吉利已经在尝试控制层面的集成，进而减少MCU的使用。
　　英飞凌的TC4D MCU产品也将加速这一进程。功率集成目前来看进展缓慢，主要由于电机控制器和OBC中所要求的功率器件不同，两者强行融合后不仅要考虑隔离的问题，还需要考虑可靠性问题，因此目前处于预研阶段。和多合一的好处一样，多合一发展的制约因素也同样明显。除了对部分企业而言的技术维度的挑战外，更大的制约因素来自于其可靠性。在所有部件中，以往电源模块、热管理模块、整车控制模块的工作环境要优于电驱模块。一旦集成后，需要解决的问题电驱复杂的工作环境对其他部件寿命的影响，比如电磁干扰、振动等等。另一方面，集成后导致整个系统的可维修性变得复杂，而在整个系统中，比如OBC的可靠性要弱于电驱系统，一旦系统出现问题，如何更低成本的维修便是一个关键因素。目前的解决方案是将OBC设计为一个单独的模块，通过快换的形式去维修，但该方案不利于后续的控制集成甚至功率集成。
　　目前在市场份额上，多合一的比例在持续提升。一方面来自于比亚迪自身销量的提升，另一方面来自于其他整车企业方案的积极推动。尤其是中等功率段产品的跟进。但对于更高功率，如300kW以及低功率60kW以下，多合一产品在性能和综合体积上存在一定劣势，进展较为缓慢。