比亚迪八合一电驱动技术

比亚迪海豹配备了比亚迪最新研发的刀片电池，整车性能和续航都与特斯拉Model 3接近。
其纯电版车型分5种，其中550公里的两个版本差异仅在于内饰。电池容量有两种，61.4度电的电压为232V~440.8V，82.5度电的电压为344V~654.6V。前者非高压，无需升压充电；后者则借助电驱升压充电。

其中四驱版本的续航里程较相同电量的两驱版本少50km。一方面，是多出来的前辅驱质量造成（约90kg）；另一方面则是ASM辅驱在非工作状态下的拖曳损耗造成。

一  海豹八合一电驱动的特点

海豹的零部件配置图
此次的拆解调查选择了四驱版（4WD）（数据来源：《日经xTECH》根据比亚迪的资料作图）

比亚迪的优势之一是电池。比亚迪原本就是电池制造商起家，创立于1995年。目前，比亚迪也是全球份额排名靠前的车载电池制造商。海豹配备了比亚迪的最新电池，被称为“刀片电池”（Blade Battery）的磷酸铁锂（LFP）电池。磷酸铁锂类电池具有热稳定性高、循环寿命长的优点。尤其是纯电动汽车，驱动时会产生很大的功率，热稳定性十分重要。 

磷酸铁锂类电池的安全性更高，但与锰类和三元类电池相比，能量密度较低。为了弥补这一点，刀片电池将细长扁平形状的电池单元作为1个结构零部件，直接嵌入电池组内。 

除电池外，比亚迪还开发和生产纯电动汽车的主要零部件——驱动马达、逆变器、ECU等。使用这些主要零部件，比亚迪自产了将8个单元合为一体的“八合一”型电动驱动桥，并安装在了海豹的后轮端。 

具体来说，八合一的电动驱动桥内嵌入了驱动马达、变速箱、逆变器、车辆控制器、电池管理系统（BMS）、DC-DC转换器、车载充电器、电源分配单元（PDU）。 

海豹采用比亚迪的EV专属平台“e平台3.0”。特点是整合了刀片电池和底盘。目的是改善空间利用率，弥补刀片电池能量密度低的特点。最终，空间利用率比上一代“e平台2.0”增加了约50％。    

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二  海豹八合一电驱动拆解分析

后驱最高输出功率为235kW，最大扭矩为360N·m的永磁同步电机（PMSM，Permanent Magnet Synchronous Motor、PMSM）。前驱最大输出功率为160kW，最大扭矩为310 N·m。

后驱

高压电缆

大众ID.3，ID.3把BMS内置于电池组中，通过高压电缆把9个电池模块与BMS连接起来。

减速器是现行量产纯电动汽车的电动驱动桥中主流的3轴（平行轴）型。采用单档2级式结构。输入轴上的轴承是瑞典斯凯孚（SKF）。减速比为10.81。

高压单元下侧集成了DC-DC转换器和车载充电器

　　电动的动力总成（Powertrain）及其周边零部件正在迈向整合化。其代表就是正在成为EV核心零部件的电动驱动桥。把驱动马达、逆变器、齿轮箱（减速器与差速齿轮装置）作为3种主要部件合为一体的“三合一”模式正在成为主流。

　　在周边零部件中，具有DC-DC转换器、车载充电器、配电单元（PDU）实现一体化的案例。日经BP在2019年拆解的美国特斯拉（Tesla）的EV“Model 3”把这些零部件集中到设在电池组后方上部的名为“阁楼（Penthouse）”的箱体中。

　　最近出现了似乎把这2种整合趋势结合在一起的例子，以中国为中心成为一种趋势。把3种主要零部件、DC-DC转换器、车载充电器、电池管理系统（BMS）等集成到1个模块中，被称为“X合一”。

（注）据称尼得科还将根据客户要求增加PTC（Positive Temperature Coefficient）加热器。

　　比亚迪可以说是这种X合一潮流的引领者。在海豹和“ATTO3”等全球战略EV车型上，集成8种零部件的电动驱动桥已经实用化。据悉，比亚迪的八合一电动驱动桥除了3种主要零部件、DC-DC转换器、车载充电器、BMS、PDU之外，还把车辆控制器集成到一个模块中。整合的目的是“有效利用车内空间，降低成本，实现轻量化”（比亚迪）。

图2 从车辆上拆下的后轮处的八合一电动驱动桥
马达上附有可能是用于降低声音和振动的外罩。（照片：《日经XTECH》）

采用简单的2层结构
   
　　八合一电动驱动桥的结构为2层，下部配置马达和齿轮箱单元，上部配置逆变器、DC-DC转换器、车载充电器等组成的高压零部件单元（图3）。这种零部件配置与许多三合一电动驱动桥采用的形式大致相同。类似于把三合一中，相当于逆变器的部分替换为集成高压零部件的单元。
 　

图3 拆下电缆和外罩的八合一电动驱动桥的外观
高压零部件单元配置在马达和齿轮箱单元之上。实际测量质量为114千克。（照片：《日经XTECH》）
　　外形尺寸（标称值）为车辆前后方向591.3×宽度方向612.2×高度方向360mm。虽然把八种零部件合为一体，给人的印象却很紧凑。标称质量为104～106 kg，实际测量结果为114 kg。
  　　
显眼的高压电缆较少
比亚迪的八合一电动驱动桥引人注目的是用于连接的高压电缆数量少。与电动驱动桥通过高压电缆连接的有3处，分别是电池组、直流电源用充电口、交流电源用充电口（图4）。通过把DC-DC转换器、车载充电器、BMS集中至电动驱动桥，尽量减少了高压电缆和连接器。
  

图4 后轮处的电动驱动桥的侧面
高压电缆从汇聚逆变器、DC-DC转换器、车载充电器等的上侧单元的3处伸出。（照片：《日经XTECH》）
　　有分析认为，比亚迪进行整合的目的之一降低成本，很大程度上是通过削减这些高压电缆和连接器来实现的。对于EV和混合动力车（HEV）等电动汽车来说，这些高压电缆和连接器是不可或缺的零部件，但也有人感叹“总之成本很高”（美国大型零部件企业的动力总成技术人员）。
　　安装高压电缆多为手工作业，由于电缆直径较粗且较硬，因此难以操作。如果能减少电缆数量，应该也能减轻配线作业的负担。
  　　
与大众ID.3的不同
 　　
　　如果分别配置三合一电动驱动桥和DC-DC转换器、车载充电器、BMS，则所需的高压电缆数量和连接器个数会随之增加。以日经BP在2021年拆解的德国大众（VW）首款EV“ID.3”为例很容易理解。
　　ID.3在后轮处搭载三合一电动驱动桥，DC-DC转换器与车载充电器分别配置（图5）。电动动力总成及其周边零部件的高压电缆的连接包括（1）逆变器和电池组（2）DC-DC转换器和电池组（3）车载充电器和电池组（4）直流电源用充电口和电池组（5）交流电源用充电口和电池组，共有5个系统。

图5 大众ID.3的高压零部件的配置
DC-DC转换器搭载于车辆前方，车载充电器搭载于车辆最后方。
（来源：《日经XTECH》根据大众的资料制作）
此外，ID.3把BMS内置于电池组中，通过高压电缆把9个电池模块与BMS连接起来（图6）。
图6 大众ID.3的电池组
连接9个电池模块和电池管理系统（BMS）的高压电缆位于电池组内部的中央。
（照片：《日经XTECH》）
　　电动动力总成和周边零部件的集成不仅可以减少高压电缆和连接器。与单独配置各个零部件相比，还可以减少零部件数量和占用的体积。有分析认为，由于可减少容纳各零部件的外壳数量，因此也有助于削减金属材料等。