第一部分
新能源汽車驅動系統概述
本文研究的課題是新能源汽車中高效能機電耦合動力總成與純電驅動總成驅動電機、驅動電機變頻器、減速關鍵部件系統;電力電子、電機定子和轉子、齒輪和離合器等核心部件或裝置。 
圖1 電驅動系統技術架構
圖2 驅動系統及核心部件。
第二部分
新能源汽車驅動系統總成發展現狀
2.1 高效能機電聯軸器動力總成的現狀
乘用車領域通用、大眾、福特、豐田、本田、日產等國外主流車企擁有新能源汽車變速器技術和產品，可支援混合動力變速器的研發國際上，深度混合動力技術日趨成熟，多種混合動力總成已量產。 國內只有少數幾家車企擁有新能源自動變速器及產品，上汽捷能研發出基於DCT的機電聯軸器動力總成，第二代總成實現量產科力遠為吉利新能源乘用車開發雙行星動力總成系統基於雙模混合動力總成，比亞迪在秦、宋等插電式乘用車上實現了量產。 
2.2 乘用車純電驅動總成具有里程碑意義的技術進步和成果驅動電機電機控制器跟還原劑深度整合電驅動整合總成是乘用車領域的主要技術方向高度整合的房屋共享水路一體化高壓線路整合等技術應用廣泛;小型化為了減小X尺寸，電驅動產品大多採用短中心距平行軸方案同軸電驅動方案;輕電驅動的總成功率密度大多在1超過 42kw kg，最多 19kw/kg。大陸、麥格納、吉凱恩、博世、采埃孚、日本電產、寶馬、特斯拉等均已推出一體化電驅動總成產品。 中國起步基本與國外同步，如上所述海上電驅動，京津電氣，巨人。
1、匯川技術、比亞迪、上汽等推出三合一電驅總成系統，最高轉速13000—16000rpm長安一東EV460、比亞迪EV360、廣汽AION S已批量上市。
表1 整車廠和零部件製造商的電驅動總成
2.3、乘用車機電聯軸器力元件
在純電動客車集中驅動系統方面，采埃孚推出了分布式電驅動橋和CETRAX集中電驅動系統博世eAXLE電軸整合了電機和變速箱。 國內多家廠家開發了行星機電聯軸器、電機與減速機、分布式車輪電驅動系統、集中電驅動橋等一體化產品，並實現了批量應用。 
2.4.輪轂電動輪總成輪轂電動輪應用主要有兩種型別：整合式制動輪轂電動輪和主銷式轉向輪轂電動輪。 Protean提出了內建制動環的電動輪，輸出扭矩為1250Nm，峰值功率為80kW，電機重量為36kgAKKA推出了帶主銷轉向的懸架輪轂電機的整合概念概念，可實現-45°至90°的轉向此外，Yasa提出了軸向磁路電機，該電機在電機轉矩密度方面具有優勢。
2.5 48V系統
48VBSG整合總成可提高高達12-15%的燃油效率，大陸、博世、法雷奧、馬瑞利、LG等已推出48VBSG樣機，並實現載入測試和批量應用。 我國48V BSG總成正處於快速啟動階段，上海電傳等公司已開發出多規格的風冷、水冷BSG產品，我國自主產品開發與國外基本同步由於 48V 系統的低成本優勢，它在 P1 和 P4 配置中也具有應用價值。
2.6.驅動電機總成及關鍵材料高效率、高轉速、高密度、低振動和低噪音、低成本是新能源驅動電機的重點發展方向，現階段扁線繞組和低鐵損超薄矽鋼片成為提高扭矩、功率密度和效率的主要手段，是2024年量產工藝路線的重點方向之一。 槽填充率提高：圓線變成扁線，填充銅量增加，槽填充率提高15%以上。散熱效能好：扁線增加了定子的有效接觸面積，繞組溫公升比圓線電機低10%，散熱和熱傳導更好功率密度高：電機直徑減小10%，軸長（高）減小15%，效能提高，材料消耗降低10%。
表 2，PIN 應用製造商。
表3、各廠家電機現狀
表4 不同厚度矽鋼片的效能
隨著高速電機技術的飛速發展，國外大眾、沃爾沃、克萊斯勒等驅動電機的最高轉速不斷提高，最高達到14000 16000rpm，特斯拉Model 3電機的轉速達到17900rpm。 美國《電動汽車發展2025路線圖計畫》明確了汽車電機具有高效率（97%）、高密度（50kw l）和低成本（3.）。3$ kw）。
表5 高速電機的使用。
在永磁體方面，重稀土晶間擴散（GBD）和晶界調整（GBM）技術可以大大減少重稀土的使用，提高磁體效能國外如豐田、通用等開始使用混合磁體（包括鐵氧體）來部分替代釹鐵硼材料。
在高效能矽鋼片方面，我國已發展出02~0.3mm系列矽鋼片與同類產品相比效能有所提高，特別是溫度對矽鋼製品磁力和力學效能的影響，提高了電機的精細化設計水平。
2.7.電機控制器總成及關鍵部件
IGBT晶元雙面焊接和系統級封裝是國外電機控制器的主流封裝形式，如電裝、博世、大陸等公司的整合電機控制器功率密度已達到16 25KW L及以上。 國內多家企業推出了基於高效散熱封裝模組的IGBT模組和IGBT晶元雙面焊接、單面和雙面冷卻、大體積薄膜電容器和高功率密度電機控制器，我國高密度電機控制器的技術水平已迅速趕上國際先進水平。
在第三代寬禁帶半導體控制器的開發中，充分利用其高溫、高效率、高頻特性是實現電機控制器功率密度和效率進一步提高的關鍵因素。 日本豐田、日立、電產推出全系列碳化矽PCU。 在工作條件下，與IGBT PCU相比，豐田的車載SiC PCU將損耗降低了30%特斯拉使用標準SiC器件併聯開發大電流全SiC電機控制器。 中國科學院電工研究所、比亞迪、中國中車、晶進電氣等都開發了碳化矽電機控制器的樣機。 其中，電工研製的功率密度達到371kw l 電機控制器。
2.8 傳動技術發展現狀電驅動系統的成熟產品多以平行軸斜齒輪傳動設計為主，單齒輪兩級減速比較小，大於10，少數後驅電驅動系統產品採用行星齒輪結構，電機之間的連線多為雙軸四軸承，少數為單軸， 三軸承或雙軸承;端蓋多在變速器和電機之間共享，少數是公共外殼。
國內轉速範圍在12krpm以下，最高效率為97在5% NEDC時，平均效率為94-955%噪音水平小於80dB;國際轉速範圍在16-18krpm之間，最高效率為98%，NEDC下平均效率為96-97%，噪音水平小於77dB;兩級產品多用於P4雜交車;功率密度低，中心距大，重量高;潤滑油多借用手動變速器潤滑油，粘度高，傳動效率低外殼材料和壓鑄工藝沿用傳統傳動，重量偏重;傳統差速器結構，體積大，重量重;高速減速機（>14krpm）軸承和密封件國產化率低
第三部分
驅動系統裝配中的關鍵技術瓶頸
3.1、機電聯軸器動力總成及核心零部件國產化能力不足在乘用車機電聯軸器總成方面，我國在行星齒輪、電液離合器及驅動系統、電液換擋及驅動系統、電子油幫浦系統、高速高精度齒輪和低摩擦軸承等精密零部件的設計製造方面仍存在短板，對國際廠商的依賴程度較高。 與國外先進的商用車動力系統相比，我國在高整合度機電耦合器件核心部件的可靠性和成本控制方面還存在一定差距，在工況適應性、系統整合度、系統綜合效率、系統NVH等方面仍有提公升空間。 我國輪轂電機多以傳統底盤的應用發展為主，在輪轂電動輪懸架、制動、轉向等機電一體化的設計、成本、可靠性、控制安全性等方面存在差距。 我國48V系統（電機電池DCDC）的自主整合能力仍有待提高。
3.2、驅動電機系統的整合化、智慧型化、安全化設計仍有待改進
實時掌握系統磁體的熱狀態對於驅動電機系統的高可靠性和高效率非常重要，是實現高質量和智慧型化的基礎。 我國自主MCU晶元及軟體架構及產品符合ASIL D功能安全等級的研發進展緩慢電機控制系統的軟體網路安全功能缺失。 3.3、國內關鍵材料及零部件研發製造能力不足
我國自主IGBT器件已開始在國內市場應用，但在晶元效能指標、晶元關鍵工藝、晶元及模組壽命認證等方面仍存在差距;我國第三代寬禁帶半導體器件已從外延材料、晶元設計、晶元製造、模組封裝等方面起步，但仍缺乏效能和可靠性相當的產品級器件薄膜電容器用超薄膜的設計和製造裝置仍依賴進口。
第四部分
新能源汽車驅動系統總成技術發展願景
乘用車插入式機電聯軸器總成實現了機電聯軸器產品的積極發展，核心部件自主研發製造，形成了一批具有國際競爭力的機電聯軸器變速箱產品，技術水平國際領先，國際市場影響力顯著。 乘用車純電驅動總成已形成模組化平台產品，技術水平達到國際領先水平，驅動電機、電機控制器、高速減速器及其關鍵部件完全自主可控，電驅動總成行業具有國際競爭力和價效比。 商用車動力總成的整合化、效率化、智慧型化顯著提公升，產品關鍵零部件完全自主研發製造，產品技術水平國際領先分布式電驅動總成和新配置動力總成實現工業化應用。 高效高密度驅動電機系統，形成多規格、模組化的產品平台，新材料、新結構實現工程化應用，核心部件完全自主化，產品效能達到國際領先水平建立完整的電驅動總成產業鏈和創新鏈，形成3家5家具有國際競爭力的電驅動企業，且我國電驅動產品在全球占有顯著的比重。 矽基器件完全自主可控，產品效能國際領先，產業鏈完全自主可控第三代寬禁帶半導體器件已實現產業化，技術水平達到國際先進水平無源元件材料和高密度封裝實現了完全自主。 新能源汽車電驅動系統主控晶元國產化，電驅動系統作業系統軟體分層化、模組化、平台化，實現軟體架構的可移植性和可擴充套件性。 **軟體和工具鏈完全自主研發關鍵裝置和檢測裝置實現自主化。 單速減速機，轉速範圍提高到16000rpm，速比提高（10-15）;大功率減速機的轉速範圍將進一步提高到20,000轉/分，速比（10-15）。輔助驅動系統採用斷電裝置或雙速變速器（10000rpm）。隨著轉速的提高和電機輸入功率的增加（超過200kw），齒輪油損失和發熱量明顯增加，需要控制減速機的溫公升，電機共用水路或增加強制潤滑冷卻系統，需要開發高速減速機專用潤滑油，以提高油的摩擦效能， 降低摩擦因數，降低功率損耗，降低溫公升電機和減速機的潤滑室將共用油，需要具有較高的導熱性、良好的材料相容性和電化學性（銅腐蝕性能、導電性、介電常數、絕緣材料的相容性、尼龍材料的相容性、蒸發損失等）、耐起泡性、粘度和溫度特性、高溫抗氧化性等，需要提高油的工作溫度到150°C以上，減速機相關部件的工作環境溫度應提高。
第五部分
新能源汽車驅動系統的總體目標（2024年）。
插入式機電聯軸器產品處於世界一流水平，關鍵部件技術達到世界領先水平機電耦合的總成功率密度提高了28倍，體積和重量減輕55%，傳動效率提高6%，混合動力車型NEDC節油率達到35%。 以插電式混合動力A級及以上車型為例，混合動力模式下整車NEDC油耗不超過325L 100km，排放水平達到同期法規最高標準要求。 商用車動力系統關鍵部件效能不斷提高，保持國際先進水平。 商用車驅動電機在30s的有效比轉矩大於30N·m kg，高速電機在30s的有效比功率大於5kw kg，商用車電機控制器的比功率不小於50kw L。 與2024年相比，乘用車三合一電驅總成的容積功率密度提公升了50%，重量功率密度提公升了50%，峰值效率達到95%，峰值轉速達到25000rpm以上高速減速機水平達到國際領先水平，減速機製造及關鍵零部件完全自主化電驅動總成的噪音水平和EMC等級達到國際先進水平，電驅動總成成本不超過50元千瓦，具有國際競爭力。 減速輪轂電機本體功率密度達到60KW kg，輪轂電機減速機綜合效率達到96%以上，直驅輪轂電機本體扭矩密度達到60Nm kg，輪轂電機NVH評分達到75、輪轂電機控制器安全等級達到ASIL-D級，輪轂電機系統造價達到3元NM，輪轂電機已大量應用。 驅動電機及控制器關鍵效能達到國際先進水平，實現了高壓、高速電機及先進技術，採用第三代寬禁帶半導體的新型電機控制器實現產業化。 乘用車驅動電機功率密度達到70kw kg，電機轉速達到25000rpm，電機控制器功率密度不低於60kw l，系統峰值效率達到96%，產品功能安全達到ASIL D。 驅動電機和控制器的關鍵材料和關鍵部件完全獨立可控，驅動電機系統產品全球市場占有率不低於30%。 第三代寬禁帶半導體器件達到國際先進水平，實現8顆12英吋晶元產業化，單片電流容量超過400A，晶元和模組完全自主製造，晶元和模組獨立能力達到50%以上無源元件材料和高密度封裝實現了完全自主。 新能源汽車電驅動系統主控晶元國產化，電驅動系統作業系統軟體分層化、模組化、平台化，實現軟體架構的可移植性和可擴充套件性。
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