新能源汽车电驱动桥发展情况综述

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概述

电驱动桥由电机、电机控制器、电驱变速器三大部件构成。

针对电机：永磁同步电机是主流、扁线电机是趋势；针对电机控制器：其本质功用是通过对电流的开通和关断来实现控制策略，而负责关断的元器件就是IGBT；针对变速器：主流纯电车型均是1挡减速器，主流插电沿用传统变速器，高能效及低噪音是新能源变速器的关键指标。

群雄逐鹿，主机厂与零部件厂竞相开发。

主机厂方面：上汽集团针对插电及纯电车型所开发的电驱动模块EDU及EDS已成为其热销新能源车型的动力核心。

零部件厂方面：采埃孚、博世、吉凯恩、麦格纳及博格华纳等全球动力总成供应商也已实现了各类电驱动产品的升级换代。

国内2020年电驱动新增市场突破200亿元。

电驱动桥是新能源汽车的标配，集成难度大，系统性强，其价值量仅次于电池包。经测算，2020年国内市场新增规模将达220亿元。

1、电驱动桥是新能源汽车核心动力总成

1.1 电驱动桥包含“三大件”

1.1.1 电驱动桥由电机、电机控制器、电驱变速器三大部件构成三大核心部件。

电驱动桥主要由电机控制器、电机、电驱变速器三大核心部件组成，此外针对逆变器和电机的散热以及变速器的润滑，分别需要水路和油路的循环运行，从而也有一些泵阀附件。

五种架构。

按电机所在位置，电驱动桥可以分为P0-P4五类架构。目前混动采用最为广泛的是P2架构，纯电采用的一般为P4架构。

1.1.2 双电机电驱动桥崭露头角

单电机系统无法兼顾加速和续航，双电机需求崭露头角。

单电机系统的电动汽车，一般要求电机的总功率略小于电池电化学反应产生的输出功率，在电池容量不变的条件下，如需提高动力性能，需要电机峰值功率做的比电池大，这样在加速和减速过程中，电池的能力将完全发挥。但在正常工况下，电机的功率富裕了很多，造成其效率下降，续航里程下降。双电机通过匹配电池和电机功率解决了单电机系统的问题，双电机的原则是电池和电机功率匹配，加速过程中，双电机同时工作，总电机功率提高，让电机的峰值功率和电池的峰值功率匹配。平常行驶时，单电机工作，总功率下降，基本和电池额定功率持平。若载荷较小时，前电机工作，载荷较大时，后电机工作，提升能效，兼顾加速和续航。

双电机完整的家族谱系，如下图所示：

单轮独立驱动双电机系统。

单轮独立驱动系统，强调的是每个轮子独立驱动，每个轮子的转矩和转速都是独立控制，对控制精度和复杂度的挑战很大。从电机的角度出发，左右轮动力要平衡，两台电机必然设计成一致，因此两台电机不能实现差异化互补，电机设计所面临“低速和高速的平衡”矛盾没有得到缓解。

耦合驱动双电机系统。

耦合驱动模式的构型如下图，双电机共用一个输出，可以等效为一个电机，所以成为耦合驱动。这种构型能够有效的解决单电机设计矛盾，通过差异化互补，实现等效电机性能优化。

前后轴独立驱动双电机系统。

前后轴独立驱动型可充分利用整车的重力产生车辆附着力, 提高整体动力性，同时通过两台电机差异化互补设计，即能获得系统高效，又能降低每台电机的设计难度。

1.2 电机—永磁同步电机是主流、扁线电机是趋势

1.2.1 永磁同步电机是主流

永磁同步是新能源汽车电机的主流类型。

电机种类多样，按输入电源可分为直流电机和交流电机两大类。直流电机中按有无电刷及励磁方式可分为永磁有刷电机等子类。交流电机中按转子转速与定子磁场转速的区别、转子磁场的产生方式，分为同步电机和异步电机（感应电机）。功率控制器件依据电机种类选择，直流电机采用DC-DC 转换器、感应电机采用正弦波电机控制器、同步电机采用方波电机控制器和正弦波电机控制器、开关磁阻电机采用单极性变换器。永磁同步电机因其功率密度高、调速范围大等特性，从2017年新能源电机装机量来看，永磁同步电机占比达76%，交流异步电机占比23%，其他各类励磁同步电机、直流电机占比约 1%。

磁材价格影响电机成本空间。

以永磁同步电机为例，硅钢、永磁体等原材料成本占比约50%，受钢材及铷铁硼等资源品价格影响，成本变化大。加工制造环节构成重要成本组成部分。

1.2.2 国内电机行业相对集中

GGII发布的《新能源汽车产业链数据库》统计显示，2017年我国新能源汽车电机装机量约87.4万台，同比增长56%。其中，电机装机量前十企业合计达49.4万台，占整体的57%。比亚迪以16%的市占比排名第一。行业CR8>50%，相对集中。

1.2.3 扁线电机是电机新趋势

扁线电机的核心优势在于能量密度的提升。

扁线电机里的扁线是针对定子的绕组，传统的为多根细圆线，现在变成几根粗的矩形导线。其优点很多，核心优点在于高能量密度，通过槽满率的提升，提升填铜量，可提高20-30%的功率。“十三五规划”提出新能源汽车驱动电机的峰值功率密度要达到4kw/kg，从整个行业看，国内目前产品级在3.2-3.3kW/kg，所以还有30%的提升空间。

国内外多款车已采用，供应商多为国际龙头。

国外看：雪佛兰VOLT从2007年起采用雷米（2015年已被零部件巨头博格华纳收购）的扁线电机。尼桑从2013年在电动车上采用扁线电机，供应商为HITACHI。2015年，丰田发行第四代普锐斯采用日本电装供应的扁线电机。

国内看：荣威Ei5上也首次采用了该技术，虽然在加工工艺上复杂，但其有效地提高了电机定子槽满率，提升电机效率，减小电机体积、提升NVH水平,在国内车用驱动电机上属于首次量产应用。供应商为华域电动，方正电机目前也在筹备该技术。

1.3 逆变器—IGBT是其核心元器件

逆变器即“开关”。

逆变器是通过半导体功率开关的开通和关断作用，把直流电转变成交流电。在新能源汽车中，其主要作用是控制电机从而决定行驶特性，类似于发动机的ECU。现在全球车载逆变器的主要供应商为博世、大陆、日立及丰田自动织机等公司。

IGBT是逆变器中的核心元器件。

逆变器的工作原理在于对电流的开通和关断，而负责关断的元器件就是IGBT，IGBT在新能源汽车领域主要用在逆变器中，此外还在空调管理系统及充电桩中。目前全球最大供应商为英飞凌，市占比达26.6%，英飞凌在汽车半导体行业排位仅次于恩智浦。

IGBT市场空间近600亿元。

IGBT占新能源整车成本的7-10%，按整车成本15万计算，IGBT则高达1.5万元，2018年-2020年的单国内新能源汽车为IGBT带来的增量市场空间近600亿元，后续随着各大合资发力，空间更大。

1.4 减速器 – 高能效、低噪音为其关键指标

主流纯电车型均是1挡减速器。

我们梳理了2018年新推出的热门车型，发现减速器的档位个数均为一个，且齿比固定。一方面可以优化空间，实现轻量化；另一方面电机的转速范围宽泛起到了档位的节省作用，不影响性能。

Tesla Model S采用博格华纳的31-01 eGear Drive减速器,为1挡两级固定齿比减速器，含4个（2对）齿轮，3根轴，6个轴承，一套P档驻车机构。

高能效，低噪音是纯电减速器的关键指标。

新能源车型（尤其是纯电）对续航里程敏感度高，传输效率的最大化可以提升整车续航里程。此外，纯电车型因没有发动机噪音，所以齿轮传动的噪音会直接影响整车NVH，降噪至关重要。Tesla所采用的减速器将传输能效的峰值提升至97%，相比传统燃油变速器的80%-90%，优化明显。另外，通过采用高速轴承以及两组平行轴斜齿轮，且除倒挡齿轮采用直齿圆柱齿轮以外，为增加啮合度都采用斜齿形式，大幅改善NVH性能（降噪）。

主流插电车型沿用传统变速器。

一般插电车型在传统自动变速器的基础上进行逆变器及电机的整合，开发出eDCT, eCVT及eAT，从而可以节约成本，并保持动力性能。上汽EDU则专门为纯电打造两档变速器，在后一章节我们会详细介绍。

2、群雄逐鹿，2020国内新增市场突破200亿

2.1 主机厂与零部件厂商竞相发力

2.1.1 上汽集团 EDU（混动电驱）VS EDS（纯电电驱）

EDU是eRX5的核心。

荣威eRX5（PHEV）电驱的核心是上汽自主研发的EDU智能电驱动单元，它包含了双电机及两档变速器的高度集成设计。该系统的电控技术来自联合汽车电子的PEB电力电子控制单元。

双电机结构，ISG电机为起动机和发电机一体机，TM电机主要用于驱动。

上汽EDU电驱动系统包括液压模块及齿轮组、ISG电机及集成离合器1和TM电机及集成离合器2组成。其中：

液压模块及齿轮组包括：液压模块、液压盖、齿轮轴系、高压线。
ISG电机及集成离合器1包括：ISG壳体、ISG电机及旋变位置传感器、C1离合器及驱动系统
TM电机及集成离合器2包括：TM后盖、TM电机及旋变位置传感器、C2离合器及驱动系统及TM壳体。
两档齿轮组位于整个电驱变速器EDU的中央部分。由液压模块进行挡位选择相关的控制。同时液压模块还通过液压活塞对C1，C2两组离合器进行控制

EDS是荣威ERX5的核心。

电驱技术的核心EDS智能电驱动单元包含了电力电子控制单元、高性能动力电机和减速器的高度集成设计。电控技术核心来自联合汽车电子的VCU车身动力控制单元高效协调整车动力输出。EDS电驱动系统为85kW一体式电驱动系统。它是以匹配整车驱动效率最优为目标开发的全新系统。

EDS电驱动系统集成度高。

这个系统集成了电力电子控制单元、高性能动力电机和减速器，电力电子控制单元通过极短的高压线束与三相永磁同步高性能动力电机相连。EDS电驱动单元位于发动机舱的底部与前桥相连。由于省去了发动机和变速器。发动机舱的上部空出很大一部分空间，从而多出了一个前备箱。

2.1.2采埃孚混动电驱VS纯电电驱

混合动力电驱是复杂的集成系统。

采埃孚混合动力电驱的前端是由电机、分离离合器和可以平衡内燃机外部不规则振动的扭转减振器集合而成，后面匹配原有的8挡自动变速器，从而搭建起复杂却紧凑的插电式混合动力电驱系统。其中前端的集成模块可以匹配到其他的变速器上，从而实现混合动力下的多档位驱动。

纯电电驱结构相对简单。

对于纯电动车，采埃孚提供了轻巧、紧凑的电驱桥系统。该系统包括了电机、两级减速机和一体化的功率电子系统三大部分。

2.1.3 BOSCH eAxle VS GKN eAxle

博世eAxle--高集成度、宽工作范围。

它把电机、逆变器、电机控制器和减速箱等集成一个动力系统模块，根据应用场景不同，功率范围可设置在50-300KW，输出扭矩可以为1000-6000NM，从而在纯电动汽车与混合动力汽车上均可使用。模块化的设计可以降低成本和缩短开发周期。

GKN eAxle—出货量达30万套。

GKN从2002年起开始进行电驱系统的研发，截止目前已经出货30万套，配套车型包括BMWi8、Volvo XC90以及保时捷918 Spyder等。公司现有产品包括单速比及多速比eAxle。目前设计的全新 eAxle 系统（eTwinsterX）结合了吉凯恩的 Twinster 双离合驱动模块，可将更多扭矩无缝地分布到一个车轮中，帮助车辆更快地转弯，极大地提高过弯反应 (扭矩矢量控制)。

eTwinsterX—更好的动力输出。

传统的混合动力汽车只有 30% 的能量是来源于电池，吉凯恩期望在未来的车辆中，小型、强大的扭矩矢量控制电桥能够输出 60-70% 的动力。eTwinsterX是实现向该方向迈进的一款产品。

2.1.4 麦格纳eDrive

麦格纳eDrive涵盖品类丰富。

麦格纳电力驱动系统批量生产能力涵盖了现代电驱动系统所有的关键组件，多样化的产品组合能完整覆盖全系列变速器、齿轮箱、传动轴、电机、逆变器、控制软件和工程解决方案。电驱动系统按动力类型分为轻度混合动力、插电式混合动力、纯电驱动三大类，各个电驱类型在产品设计及安装位置上均有不同，同时电驱动系统还包括一些电气化组件，麦格纳拥有完整的产品覆盖，竞争优势明显。

2.2 2020新增市场空间超200亿元

政策由财政外生补贴到“双积分”内生驱动。

2017年9月27日，工信部通过《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》，2018年4月1日正式执行，2019-2020年新能源积分比例要求为10%，12%。2018年正式2018年2月14日，财政部发布《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，在2018年2月12日至2018年6月11日的过渡期按2017年标准的0.7倍补贴，过渡期之后客车退坡40%（达到额外技术标准有额外加成），乘用车的续航里程退坡，高续航里程补贴提高。总体趋势：双积分内生机制将逐渐接力财政补贴的外生机制。

电动车供给从低端到高端，将促进终端消费需求。

欧美市场上BEV主力为Model 3、Model X、宝马i3等高端车型，但国内BEV的主力区间在5-6万的廉价车（补贴后），欧美市场对电动车的需求更多的来自于消费升级（环保、驾驶体验、售后方便），而国内则是补贴后新能源车的低成本，及一线城市路权管制下的需求。随着上汽Ei5、Marvel、新帝豪ev、长城P8、唐二代等高质量新一代新能源车型上市，行业供给的提升将刺激新能源车的内生需求。

预计新能源汽车2018-2020年年复合增长37%。

分不同细分市场，我们预计：