在2021年中汽数据的技术工作组研讨会上，我们预判四电机驱动的发展形势，即近两年在中国即将出现“集成式四电机驱动”的形态量产。新年伊始，比亚迪发布“易四方”平台印证我们对技术趋势的判断。借此梳理电驱动领域近期发展趋势，分析其对新能源汽车行业未来的影响。
一、四电机驱动技术解析
四电机驱动分为三种形态：集成式四电机驱动、轮边式四电机驱动和轮毂式四电机驱动，其中轮毂式四电机驱动又可分为内转子式和外转子式。比亚迪“易四方”平台属于集成式四电机驱动范畴。
各类四电机驱动架构示意图
（1）集成式四电机驱动：四电机驱动的初级形态
技术原理：前后两组驱动系统未能实现横向机械解耦，前驱动系统和后驱动系统分别由两个电机集成在一起，通过减速器减速增扭后，与传动轴连接，可独立控制车轮。相比传统双电机四驱，取消差速器，轮间转速差和动力分配可控制电机自由调节。
技术难点：电机协同控制是首要难题。四个高转速电机独立驱动四个车轮，考验车身稳定性，影响轮胎寿命，尤其在起伏或转向等路面，对传感器精度、信号传输速度、控制计算、驱动执行等要求更高。在机械强度、电磁兼容、低速温升管理等也面临挑战。
技术趋势：提升自动驾驶执行层性能，推动自动驾驶技术发展。自动驾驶执行层中最重要系统是电驱动和转向。四电机驱动融合驱动与转向，实现车轮驱动和转向的双重动力源作用，更易于控制，同时，配合自动驾驶软件算法，提升动力系统控制精度，可进一步拓展更多自动驾驶场景。
（2）轮边式四电机驱动：聚焦商用车特定领域
技术原理：四个驱动电机实现横向机械解耦。四个驱动电机独立分布于车轮内侧。电机与减速器集成，减速器与车轮连接。相比于集成式，轮边式四电机驱动由于取消传动轴，传输效率更高。
技术难题：受制于现阶段电驱系统体积功率密度，轮边电机布置在车轮内侧，电机布置在车轮内侧与悬架等会产生一定空间占用，因此轮边驱动系统目前仅应用在商用车领域。
技术趋势：受制于结构影响，在乘用车领域应用难度大；可利用轮边驱动的特点，在特定领域发挥优势。
（3）轮毂式四电机驱动：四电机驱动的最终形态
技术原理：轮毂式四电机驱动可分为内转子电机和外转子轮毂电机两类。内转子的电机、电控、刹车片等集成在轮毂内，与轮边式驱动原理类似。外转子采用低速电机，无减速装置，转速与车轮同步，通常在800-1500r/min。
技术难题：对于内转子轮毂电机：①由于电机、电控、刹车片等集成在轮毂内，刹车时会产生高温，将热量传递到电机和控制器，导致永磁同步电机退磁，影响电机耐久性。②毂内空间狭小，要求电机体积小转速高。高转速对减速器提出更高要求，导致其结构更复杂，难以实现对减速器的有效润滑。
对于外转子轮毂电机：①由于无减速增扭装置，在过载工况下，需大电流，产生高温，易损坏电池及电机永磁体。②四电机相对独立，且无减速调节，对协同控制精度要求更高；③恶劣的使用环境对电机密封要求更高。
另外由于轮毂电机集成到轮毂内，会加重簧下质量，损伤悬架灵活性，影响舒适性。
技术趋势：①轻量化解决轮毂电机簧下质量问题，轮毂电机通过扁线、增材制造等技术的应用，提高电机功率密度，实现轻量化。②集成化解决轮毂电机轮毂内集成问题，通过电驱系统的深度集成和油冷技术，提高集成化和内部散热问题，实现集成化。③提升线控驱动性能，推动滑板底盘发展。滑板底盘由线控底盘发展而来，在产业模式有所创新。轮毂驱动系统传动路径短，机械连接少，因此驱动系统的线控在响应时效性和精准度方面有质的提升。
二、电驱系统发展趋势：
由电驱本体技术升级向电驱与整车融合升级发展
近三年电驱本体技术快速发展，从零部件角度来看，扁线电机、油冷、SiC功率模块等技术进步较快；从系统角度来看，三合一已成主流，六合一、八合一大规模装车。随着技术逐渐成熟，本体部分升级潜力有限，但行业对电驱技术的应用和理解将更加深刻。电驱本体与整车融合升级，将成为新一轮的技术突破口。
（1）智能扭矩控制
电驱的控制更精准，车身状态识别和动力控制能力大幅提升。传统燃油车的状态识别通过轮速传感器实现。轮速传感器识别帧率基本在32次或48次（车轮旋转每周），在传感器识别到异常时，ESP（车身稳定系统）介入，调整输出扭矩，保持车辆稳定。而在新能源汽车领域，电机旋变传感器可充当轮速传感器职能，识别帧率4096次以上，识别精度提升300倍以上，可在轮胎出现异常尚未打滑时提前介入控制，并可进行扭矩转移、降低扭矩，或输出负扭矩来保持车辆稳定，实现车身控制技术的突破。
（2）电驱升压充电
电驱模块工作原理与整车其他高电压部件工作原理一致，因此复用性大幅提高。整车电压平台提高会优化电驱系统和充电效率，当整车平台电压高于充电桩电压时，会面临无法充电的问题，解决方案是提升桩端电压，这时可复用电控的IGBT和电机的电感组成升压电路，提升充电电压。
（3）电驱与自动驾驶融合
更快的电驱响应大幅提升自动驾驶执行速度。电驱系统从接受到信号到完成轮端输出的响应时间在0.2S以内，传统内燃机响应时间在1.2S左右。电驱技术的发展将推动高阶自动驾驶的进步，自动驾驶又可促进电驱系统智能控制的提升。
（4）滑板底盘
分布式电驱系统可实现四个电机之间机械上横纵向的完全解耦，机械连接少，传动路径短，控制反应快，时间同步强。通过标准化的底盘平台，电驱动与底盘平台深度融合，作为动力源和基础载体，实现上下车体完全解耦开发，可与多个上车体进行匹配，加快开发流程，增加车型多样性，创新商业模式。
三、电驱系统对新能源汽车行业产生的影响
（1）电驱与整车融合发展将推动整车企业加快电驱自研。整车企业将涉足电驱自研，促使电驱技术与整车深度融合，提升整车性能。在电驱技术与整车融合发展的过程中，单一布局的电驱零部件企业和整车企业的传统的合作模式将面临巨大挑战。
（2）电动车行业内卷，产品体验同质化，未来技术突破才能驱动高品牌高溢价。新能源汽车行业经过近几年的快速发展，各企业基本已完成对现有技术的消化吸收，企业间的技术优势相对减弱，导致产品体验同质化严重。未来高溢价的产品或者高端品牌的建立，将会建立在技术突破之上。
中汽数据技术工作组研究团队组建于2012年，是CATARC第一个面向节能与新能源汽车产业技术研究的专业化工作组。在2022年的研究过程当中，我们对节能与新能源汽车的发展做过一些新形势的判断，借此机会分享给大家。
【 政策方向 】
新能源汽车已经成为应对经济下行的关键产业，且面临较大国际竞争压力，2023年购置补贴政策取消后，有望出台新一轮新模式的鼓励政策。
【 市场方向 】
BEV市场增速在中短期内逐渐放缓，未来提升的关键是解决经济性、使用便利性、资源依赖的问题。
PHEV市场迎来快速发展，是在BEV技术路线尚未解决上述问题时的重要发展方向，自主企业有弯道超车机会。
HEV市场驱动力不足，是传统企业在电动化转型较慢情况下为数不多的选择。
【 技术方向 】
受原材料供给和技术升级影响，动力电池价格将在2023年Q2~Q3出现下行趋势。
随着能量型电池技术进步和PHEV续航增加，PHEV长续航产品有望从从能量功率兼顾型电池转向能量型电池。
受智能化及电池成本下降驱动，下一代双电机串并联架构将越来越接近增程式架构，强化以电驱动为主会成为发展趋势。
借助电动四驱多动力源特性，前后两个小电机组成的低成本低能耗双电机四驱系统会迎来新的发展契机。
联系人
杨建奎
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贾国瑞
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中汽数据有限公司
中汽数据有限公司以汽车大数据为基础，汽车领域模型算法为支柱，深入开展节能低碳、绿色生态、市场研究等工作。面向“新基建”、“新四化”发展，在中国汽车工业云、智能网联、智能座舱、工业互联网（工业软件）等领域精准发力，通过中国汽车产业数据基础设施建设及国家级汽车产业数据体系构建，以“‘数’驱产业变革，‘智’领汽车未来”为使命，致力于打造“国家级汽车产业数据中心、国家级汽车产业链决策支撑机构、国家级泛汽车产业数字化支撑机构”。
