隨著這些技術(shù)的不斷成熟與應(yīng)用，新能源汽車電驅(qū)動效率正逐步逼近理論上限，但是否已達“頂峰”仍是一個動態(tài)演進的過程，技術(shù)革新和材料科學的每次飛躍都有可能重新定義這個“頂”。因此，電驅(qū)動效率的探索之旅仍在繼續(xù)，追求更高效率、更長續(xù)航、更優(yōu)性能將是永恒的主題。本期筆者想跟大家聊聊電驅(qū)效率到頂了嗎？以及各家產(chǎn)品的效率概況。
01.電驅(qū)的效率體系以及如何定義
電驅(qū)效率是指在理想情況下，電機輸出的機械功率與輸入的電功率之間的比率，電驅(qū)效率的衡量通常以百分比表示，比如90%的效率意味著有90%的電能被有效利用，剩余10%則轉(zhuǎn)化為了損耗。新能源汽車電驅(qū)常說的最高效率，這個最高代表著什么有何意義？◎最高效率通常是指電驅(qū)在特定工作條件下轉(zhuǎn)換電能為機械能的能力達到的最大百分比。
這意味著在該工作效率點，電機將輸入的電能最大程度地轉(zhuǎn)換為輸出的機械轉(zhuǎn)動能量，而損失在熱量、振動等形式中的能量最小。這個效率值往往是在電動機和電控系統(tǒng)最優(yōu)化配合、無額外負荷（除非載荷是測試的一部分）、理想溫度和其他理想條件下測得的。最高效率代表了電驅(qū)系統(tǒng)可能達到的理論極限性能。
當然整體還需要遵循標準化的測試程序，因為要滿足特定市場的法規(guī)要求，在測試電驅(qū)系統(tǒng)最高效率時，需要遵循相關(guān)標準的具體指導原則，如ISO標準或中國的GB標準以及其他行業(yè)認可的測試方法，以確保測試結(jié)果的可比性和可靠性。在評估電驅(qū)系統(tǒng)時，除了最高效率之外，平均效率、全工況效率以及在常用工況下的效率也非常重要，因為它們更能反映電驅(qū)系統(tǒng)在日常使用中的真實性能。
◎CLTC效率通常用來評估電動汽車電驅(qū)系統(tǒng)的整體能效，它是在模擬中國城市和公路實際駕駛條件下的效率，是基于CLTC工況循環(huán)測試得出的結(jié)果。這個效率值更接近于現(xiàn)實世界中電驅(qū)系統(tǒng)的表現(xiàn)，因為它考慮到了啟動、停止、加速、減速等各種實際駕駛行為。與歐洲的NEDC（New European Driving Cycle）和全球統(tǒng)一的WLTP（Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure）測試循環(huán)有所不同。
CLTC效率評估電動汽車電驅(qū)系統(tǒng)的整體能效更能夠反映電驅(qū)系統(tǒng)在復雜工況下的平均效率，包括電動機、逆變器、減速器以及其它相關(guān)組件在CLTC工況下的平均能量轉(zhuǎn)換效率，因此對于評估電動汽車的能效和續(xù)航里程更有參考價值。從權(quán)威性和可信度的角度來看，CLTC效率和可靠性更好一點，更貼近實際駕駛條件。
最高效率雖然展示了電驅(qū)系統(tǒng)的潛力，但在實際應(yīng)用中，車輛很少能在理想條件下持續(xù)運行，但是對于汽車制造商來說，最高效率也是評估電驅(qū)系統(tǒng)設(shè)計和技術(shù)創(chuàng)新的重要參數(shù)，特別是在研發(fā)階段，它可以幫助工程師了解系統(tǒng)在極限條件下的性能邊界。這兩者結(jié)合來看，可以更全面的評估電驅(qū)系統(tǒng)的性能，最高效率反映得是技術(shù)潛力，而CLTC效率可反映出一定程度的實際應(yīng)用效能。
02.各家電驅(qū)效率都達到了什么水平
電驅(qū)效率是整個電驅(qū)動系統(tǒng)的綜合效率，包括電機、電控和減速器。電驅(qū)效率是系統(tǒng)中各部分效率的連乘積，反映了從電池到車輪整個能量轉(zhuǎn)換過程的效率。這個因素很多，涉及到材料，工藝，結(jié)構(gòu)各個方面。
匯川聯(lián)合動力的第四代動力總成分為中功率版和高功率版，這兩款第四代動力總成電驅(qū)系統(tǒng)，都是采用的高壓系統(tǒng)，可支持最高工作電壓到900V，支持升壓充電Boost方案，最高效率超過95%，CLTC綜合效率超過91%。
■控制器層面，匯川聯(lián)合動力的第四代高壓(800V)SiC單電機控制器開放度很高，支持各種模式的軟件聯(lián)合開發(fā)，最高效率≥99.6%。
■電機層面，匯川聯(lián)合動力量產(chǎn)的純電扁線電機主要是基于兩個平臺，OD180和OD210。這些電機CLTC綜合效率都很高，其乘用車電機產(chǎn)品CLTC綜合效率>97.2%。
◎聯(lián)合電子的800V電橋配合先進調(diào)制算法和全局頻率優(yōu)化，最高效率可實現(xiàn)94.9%，CLTC綜合效率可實現(xiàn)約91%。
■控制器層面，聯(lián)電電子選擇同800V技術(shù)更為適配的SiC芯片以大幅度提升效率，控制器單體最高效率達到99.5%。
■電機層面，聯(lián)合電子是用的其特色的I-PIN繞組，其最高效率可達到97.5%，電機功率密度可達5.33kW/kg。
◎星驅(qū)科技的800V系列電驅(qū)產(chǎn)品，應(yīng)用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，采用高效油冷技術(shù)、SiC控制器以及低摩擦軸承和脫開機構(gòu)，系統(tǒng)效率92%。
■控制器層面，星驅(qū)科技的電機控制器產(chǎn)品，可適用于400V和800V電壓平臺，而且為了增加其產(chǎn)品的通用性，使用了一體化控制板，最高效率可達99.5%。
■電機層面，星驅(qū)科技的四款OD系列電機，同樣適配于400V和800V電壓系統(tǒng)，產(chǎn)品譜系功率范圍涵蓋80~450kW，其中最大的轉(zhuǎn)速達到了24,000rpm，最大效率≥97.5%。
◎智新科技的iD3-200電驅(qū)動總成也是采用了平臺化設(shè)計，提高了各模塊通用性，其最高可拓展至10合1。最高效率達到了93.5%，CLTC綜合效率超過89%，可以看出多合一對系統(tǒng)效率確實存在一定影響。
■控制器層面，智新科技具有多合一電路拓撲集成技術(shù)和高效的SiC功率模塊驅(qū)動技術(shù)。
■電機層面，智新科技的電機繞組，采用無橋接、無環(huán)流繞組，并采取其他措施，如機械損耗抑制、磁鋼損耗抑制和運行損耗抑制，通過各種手段盡可能降低損耗。目前已完成性能試驗，峰值率達到98%。
◎廣汽埃安的M25超級電驅(qū)通過電控算法效率提升、電機設(shè)計效率提升、輕負載傳動系效率提升，達到了92.5%工況效率。
■控制器層面，M25超級電驅(qū)用的是900V高效碳化硅，采用銅排直連技術(shù)，低雜感高均流芯片布局來保證效率。
■電機層面，采用非晶合金材料，鐵損系數(shù)遠低于鐵基硅鋼等電工鋼，降低電機50%鐵芯損耗，讓其電機工況效率提升至97.5%，電機最高效率達到98.5%。
03.是什么影響了電驅(qū)的效率
從上述各家產(chǎn)品可看出電驅(qū)效率受設(shè)計、材料、負載條件等影響，電控的效率與電力電子器件的選擇、控制策略和散熱設(shè)計有關(guān)，減速器的效率同樣也受齒輪類型、齒輪材質(zhì)、潤滑情況和制造精度的影響。
◎采用SiC技術(shù)：SiC半導體器件，這種材料相比傳統(tǒng)的Si基器件具有更低的開關(guān)損耗和導通損耗，能夠支持更高的工作頻率和電壓等級，從而顯著提高了逆變器和控制器的效率。SiC芯片能夠承受更高電壓，降低電力電子轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，這是達到高效率的關(guān)鍵之一。◎先進的調(diào)制算法：先進的調(diào)制算法，如空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)或其他優(yōu)化算法，這些算法能夠更精細地控制電力電子變換器，減少開關(guān)損耗，進一步提高整體效率。
◎優(yōu)化電機設(shè)計：采用永磁體分段設(shè)計，減少渦流路徑，降低渦流損耗。提高鐵磁材料的電阻率，比如加入硅，減少渦流損耗。設(shè)計低諧波的反電動勢，減少磁滯損耗。優(yōu)化繞組設(shè)計，優(yōu)化氣隙和磁路設(shè)計，減少磁飽和，提高磁通密度。
效率優(yōu)先的逆變器及電機設(shè)計，配合先進調(diào)制算法和全局頻率優(yōu)化，加之電機和逆變器之間的緊密配合使二者能夠在最佳工作點運行，這就是電驅(qū)產(chǎn)品效率的頂！
