在新能源汽车技术迅猛发展的当下,电驱动系统作为核心部件,其设计理念与技术演进路径备受行业关注。本次拆解Skywell(开沃)汽车高压架构及比亚迪供应的电驱动系统,通过对实车部件深度解析,揭示早期新能源汽车核心技术的底层逻辑与工程实践细节。
高压架构布局与核心组件解析
当引擎盖打开且部分前饰板移除后,可见其高压系统核心组件布局紧凑且功能分区明确。
首先,映入眼帘的是三电核心枢纽——“三合一”(Three-in-One Box)模块。其作为高压系统的核心组件,该模块集成动力分配单元、DC-DC 转换器、车载充电机(OBC),体积仅鞋盒大小,实现 AC/DC 充电接口的统一管理。直流快充(DC)与交流慢充(AC)线路均接入此模块,其中快充高压线束直接连接电池与逆变器,慢充则通过内部转换为直流后为电池充电。
直流充电电流经“三合一”后,通过两根高压线缆连接至电池,另外两根则通向逆变器。逆变器的核心功能是将电池的直流电转换为交流电,以驱动电机运转。若使用交流充电(如一级或二级充电),电流经“三合一”盒内的车载充电器转换为直流电后为电池充电。
高压系统还包含多个关键分支:一路高压直流电连接至空调压缩机,该压缩机与下方的电机集成安装;另一路通向一个7千瓦的电阻加热器模块,其作用是为车厢供暖,并在低温环境下为电池预热。
位于顶部的电动汽车充电控制器负责与直流充电桩通信,实时反馈车辆电压状态,以协调充电功率。此外,车辆配备传统的12伏电池,由DC to DC转换器供电,用于为车载电子设备(如收音机、空调系统)及12伏保险丝盒供电。
热管理系统方面,电机和逆变器均采用水冷散热,冷却泵安装于底部。通过顶部的控制阀组,系统可灵活分配冷却液流向:将加热器产生的温水导入车厢供暖,或通过冷水为电池降温,亦或用温水为电池预热,实现了多场景下的温度精准控制。
制动系统部分,可见主缸及下方的防抱死制动系统(ABS)模块,用于在车轮打滑时调节制动力。位于前部的冷却器则是制冷剂与水的热交换装置,安装位置便于散热。
比亚迪电机技术特点与行业对比
本次拆解的电机为比亚迪供应给Skywell汽车的产品,该电机于2019年设计,2021年装车使用。从技术定位看,其代表了比亚迪约十年前的技术水平,与同期市场主流产品相比存在一定差距。
电磁设计与性能表现
作为150千瓦功率的电机,其转子和定子的体积与重量偏大。对比同功率的雪佛兰Bolt电机,后者长度更短、扭矩更高(320牛·米),且电磁材料总重量轻5公斤,显示出更高的功率密度和扭矩密度。与早期日产聆风电机相比,该电机虽处于相近技术区间,但已落后于当前行业前沿水平。
左:雪佛兰Bolt 150kW电机,右:比亚迪150kW电机
转子的磁体排布方式与丰田普锐斯早期电机相似,体现了比亚迪在技术研发初期对标成熟产品的思路。定子采用传统的 stranded wound(散绕)工艺,该工艺设备成本低,适合小批量生产,但槽满率低于bar wound(扁线)工艺,导致铜材利用率较低,进而影响效率和扭矩密度。特斯拉早期也曾采用散绕工艺,可见该技术在特定阶段的实用性,但在规模化生产中逐渐被扁线工艺取代。
左:比亚迪电机磁体,右:丰田普锐斯电机磁体
冷却系统与制造工艺
电机采用外部水套冷却,定子通过热缩工艺嵌入挤压成型的铝制水套中。水套结构显示,比亚迪在初期设计时采用了贯通式挤压孔道,但后期通过焊接端盖和机械加工密封面的方式解决泄漏问题。这一改进表明,企业在量产过程中通过工艺优化应对实际问题,避免冷却液渗入定子绕组引发安全隐患,反映了从研发到量产的经验积累。
比亚迪电机水套展示
对比:博世的150kW电机水套设计
传动系统与装配工艺
齿轮传动系统采用11.2:1的减速比,输入轴与电机轴通过花键连接,采用球轴承支撑输入轴和中间轴,差速器则使用圆锥滚子轴承。齿轮设计紧凑,适配电机320牛·米的扭矩输出,部件轻量化表现尚可。
装配工艺方面,前端轴承采用压板固定,通过三颗螺栓紧固。但该设计存在盲装风险,螺栓可能因对孔偏差导致螺纹滑牙或压板移位,严重时可能引发齿轮干涉或锁死,影响行车安全。对比特斯拉驱动单元采用的弹簧销定位方案,比亚迪的早期设计在装配可靠性和便捷性上存在不足,推测其后续产品已优化此类工艺。
逆变器技术分析
逆变器采用独立的铸铝外壳,与电机驱动单元分离设计,属于较传统的结构方案。现代驱动系统多将逆变器与电机壳体集成,以降低成本和重量。控制板集成处理器和内存,负责电机控制逻辑,仅配备两个电流传感器(主流方案为三个),体现了成本控制导向。
功率开关采用英飞凌的IGBT模块,集成六个开关元件及冷却结构,通过栅极驱动板控制通断,实现直流电到三相交流电的转换。模块内置的电容器用于平抑电流纹波,提升功率传输稳定性,滤波元件进一步优化波形质量。该逆变器技术虽在当时具备可行性,但集成度和效率已落后于比亚迪当前的第三代产品,显示出企业在电力电子领域的快速迭代能力。
总结与行业启示
本次拆解揭示了Skywell汽车高压系统的基础架构和比亚迪早期电机的技术特征。高压系统通过“三合一”盒、热管理模块等组件实现了功能集成,但空间布局仍有优化空间;比亚迪电机则展现了从模仿到自主创新的阶段性特征,其在散热、装配工艺上的改进历程,印证了新能源汽车核心部件从技术引进到迭代升级的普遍路径。
对于行业而言,该案例凸显了功率密度提升、工艺可靠性优化及成本控制在电驱动系统开发中的关键作用。比亚迪通过早期产品积累的经验,已逐步推出更高性能的扁线电机和集成式电驱,表明企业在技术沉淀中实现了跨越式发展。此类拆解分析为产业链上下游提供了技术对标样本,也为新兴企业理解电驱动系统演进逻辑提供了实证参考。