美国著名汽车驱动系统解决方案制造商博格华纳在业内享有盛誉，不仅因为其在传统燃油变速器和传动系统领域拥有雄厚的实力与良好的口碑，更因为其先于市场推出能效突出、令人瞩目的纯电力驱动系统解决方案。本文将从市场需求以及产品特性角度出发，着重介绍博格华纳旗下最先进的iDM三合一电驱技术及相关产品。

一、为什么汽车需要纯电力驱动？

随着清洁能源技术的快速发展以及人们对环保要求的日益提高，以不可再生且燃烧产物严重污染环境的化石燃料为动力的传统内燃机汽车正在加紧退出历史舞台。

从国家政策层面，西欧老牌工业国——英法率先宣布2040年禁售内燃机动力汽车，内燃机的发明者、科技强国——德国忍痛将之提前到了2030年，洁净节能的天堂——北欧挪威等国则更加激进：2025年只卖纯电动车。从能源安全层面，坐拥全球第一大汽车市场和世界工厂美誉的中国2018年的石油对外依赖度已超过70%，欧洲经济的发动机——德法两国也同样严重依赖进口石油，2017年依赖度分别为：63.5%和56.4%。从环境保护层面， 各国迫不及待地推进汽车电动化，以净化环境，同时倒逼市场研发清洁可再生能源技术和电池可回收技术以实现一个洁净节能的世界。

从整车厂角度，电动车较传统的内燃机有很多优势：

整车动力总成布置灵活且结构简单：电机可以灵活布置在前轴、后轴甚至轮毂上。

轻量化，以博格华纳的一套iDM为例，其重量仅为70kg比同扭矩的内燃机+变速器+控制器系统重量轻15%；从而延长电动汽车续航里程。

机械传动损耗少，电驱动系统效率一般>90%, 而传统内燃机最多不超过42%。

底盘调教轻松，因为重量较大的电池都铺在底盘上，车身重心低，行车可控性和弯道侧倾性能好。

智能化优势明显，同样装有驾驶辅助系统的电动和内燃机汽车，内燃机的机械传动闭环控制响应较慢，不利于智能化的实现。

电动车行车噪音小，NVH性能显著优于内燃机汽车。

百公里加速性能优于内燃机，因为电机响应速度比同功率的内燃机快得多，以及横扭矩转速范围宽广，一般的电动车6秒内可以轻松加速100km/h。

二、博格华纳电驱动系统的核心技术

既然纯电驱动汽车较传统内燃机有这么多优势，对整车厂而言，应该如何快速制造出高性能、高质量、高水准的电动汽车呢？

众所周知，电动汽车主要依靠三大核心部件：电驱动系统、动力电池及电池管理系统与热管理系统。在电池暂未取得实质性突破之前，如何提升电驱动系统的效率、集成度以延长汽车续航里程是整车厂的头号难题。世界著名传动系统专家博格华纳为整车厂带来一系列解决方案，可顺利破解这些难题。

2019年1月，博格华纳继eDM电驱动模块实现量产后，顺势推出适用于纯电力驱动和P4混动的（iDM，integrated Drive Module）全集成电驱动解决方案。IDM系列配备专门开发的功率电子技术，提供三种型号（iDM90 ，iDM120 和iDM160），可根据设计架构和不同应用，轻松集成于乘用车和轻型商用车的前轴或后轴上。除纯电动汽车外，博格华纳的解决方案也适用于P4混合动力汽车，即电机位于前轮驱动车辆的后轴上。下面重点介绍电驱系统结构组成部件。 

上图展示出博格华纳最新研发的一套结构紧凑、功能完整的iDM电驱动系统，其主要由八个模块构成：高性能电机、传动系统冷却模块、电机控制模块、信号连接接口、高压电源接口、传动轴接口以及驻车锁死系统组成。

而所谓的“三合一” iDM就是指核心三大件——永磁同步电机、高性能电子控制模块和高效减速机构分合而为一。如此布局可以尽最大可能地将电驱动相关零件整合到一起，缩减布局空间，方便整车厂在整车上布置。

三、博格华纳iDM电驱系统的优势以及未来发展方向

在汽车电动化快速推进的过程中，谁能把握未来发展趋势并为客户提高满足甚至超出预期要求的产品，谁就能在在激烈的市场竞争中占得先机。

从全球主要汽车零部件供应商的eAxle产品来看，技术比较成熟、颇具竞争力和技术储备的有博世、博格华纳、麦格纳和采埃孚，这几家企业在传统燃油车的变速器领域拥有强大的竞争优势，这些优势也顺延到了电驱技术上。市场上的几个主要竞争对手的产品如下图所示：

相较电驱系统的同行竞争对手，传动系统专家级制造商博格华纳凭借近日推出的iDM集成式电驱模块已建立起了技术优势：单位重量的eAxle可以输出的扭矩大小来看，博格华纳的产品较同行竞争对手遥遥领先，请见下图。

从批产时间来看，博格华纳的首个三合一电驱动项目将于2021年第四季度批产。

1. 从电驱总成上看

系统集成度越来越高，博格华纳已批产了电机与传动齿轮机构二合一 eDM产品。到2020年将率先批量生产电机、控制器和传动机构三合一产品iDM。未来，DC/DC转换器、电池充电器等也可集成到电驱系统中去，将形成四合一甚至五合一的产品。

轻量化目标落实：博格华纳的iDM系统较eDM传统产品减重10kg，从而大幅降低电动汽车能耗，并延长续航里程。iDM轴向尺寸更小（尺寸），可实现小型封装，简化工艺复杂性，并最大限度地减少材料损耗。

高工作电压：高电压就意味着在功率不变的情况下，较低电流足以驱动电机，如此一来可以降低电机发热和能量损失。目前博格华纳的iDM系统可以适用于250V~450V的工作电压。目前常用电压。

扭矩范围广，轮端峰值扭矩可达2500~3800N.m。

冷却效率越来越高，电机、电控和齿轮组都需要冷却。其中电机采用WEG Jacket冷却方式，冷却介质为水+乙二醇溶液，流速为8~15L/min。而齿轮组则一般选择油冷却。

2. 从三大模块角度

1) 高速电机：目前博格华纳的iDM系统中的电机是最高转速16000 rpm的永磁同步电机，高于行业的平均水平，将来计划推出18000rpm的高速永磁同步电机。可以支持更高速比从而提升轮端扭矩输出，减小电机尺寸。电机效率提高。博格华纳是业内少数具有生产驱动电机的制造商，在iDM系统中的电机采用特殊的绕线技术，如此可以大幅提升电机的功率密度。

凭借该项专利技术，博格华纳的高速电机在噪声、振动与声振粗糙度等方面表现卓越。某德国竞争对手2019年初刚刚收购电机绕线设备供应商，并开始汲取其绕线设备与关键技术。在该方面，博格华纳先人一步，掌握高效电机制造的核心技术。未来电机将往体积更小，功率密度更高的方向发展。

2) 功率电子：不同于已量产的eDM产品，博格华纳iDM eAxle系统集合了电子控制装置。博格华纳iDM eAxle电子控制装置目前采用主流的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor) 绝缘栅双极型晶体管技术。

3) 齿轮传动机构：能否提供灵活的减速比以适应各种客户需求是考量一套电驱动系统的关键指标之一。博格华纳的iDM系统采用固定速比，目前可为客户提供12.5的减速比，基本覆盖大部分客户各种车型的动力传输需求。从市场情况来看，博格华纳的齿轮传动比高于平均水平。

 3. 从新功能角度

1) 电子矢量控制系统；为了保证电动汽车通过弯道时的稳定性，博格华纳开发出同轴带矢量控制电机。该系统可以同时控制左右轴的扭矩输出，使得电动汽车具备燃油发动机车辆的电子稳定程序（ESP）能力。博格华纳目前的iDM以集成了开放式差速器，可以轻松实现电机扭矩矢量控制。为了防止车轮一侧打滑（50%的扭矩），另一侧失去动力（50%的扭矩不足以驱动车辆离开），博格华纳还可以加装电子差速锁，从而在车轮一侧打滑时，将打滑侧扭矩设为零，赋予另一侧100%扭矩，从而驱动车辆离开打滑区域。

2) 电子驻车功能，博格华纳为客户提供可选驻车系统。如果客户车辆上没有装配电子手刹系统，则可选择在iDM驱动系统上加装电子驻车系统，可以保证电动汽车在斜坡上不会溜车，而且省去了电子手刹的费用。 

4. 从软件功能角度

1) 博格华纳的iDM支持各类软件功能，并提供支持车辆动态和能源管理的高级版本。其软件架构符合当前市场需求，易集成于AUTOSAR等通用平台，可实现ASIL D等安全方面的性能。

2) 为满足现代车辆系统中不断增加的数据交换需求，博格华纳的先进电力电子设备还可与CAN或CAN FD总线配合使用。

四、为什么博格华纳有巨大的技术优势？

可以总结为十八个字：“起步早”，“能力强”，“并购勤”，“善集成”，“应用广”，“重研发”。

博格华纳早在2008年就为特斯拉开发电控驱动系统eGearDrive。并成功应用于超级跑车Roadster车型。在齿轮传动、链传动以及等传统发动机变速器领域，博格华纳掌握传动技术精髓，并在制造和质量控制方面卓有成效。

在并购方面， 2015年和收购美国电机制造商Remy，以补强在高性能电机、定制绕线技术等方面的研发制造商能力。2017年收购美国电子控制器制造商Sevcon，从而获得电力电子控制系统，DC/DC转换器，电池充电器与低压控制、软件和硬件方面的核心技术。随后，博格华纳迅速将Remy的电机技术与Sevcon的电子电控技术整合成三合一的iDM eAxle电驱动系统模块。

具有巨大优势的iDM eAxle产品自然受到了很多客户的青睐，并将于2021年大批量生产。不仅如此，博格华纳的上一代eDM二合一产品已成功应用于许多客户，比如长城汽车，威马汽车，2019年还会有数家新势力车企的项目陆续量产。

博格华纳并没有因握有技术优势而停下深化研发的脚步， 2019年2月19日宣布将之前收购来的两家公司Rinehart Motion Systems与AM Racing合并成为Cascadia Motion LLC公司，该公司将专注于研发混合动力和纯电力驱动领域的新兴技术，它整合了来自Rinehart Motion的适用于各种车辆（巴士、卡车、摩托车以及特殊车辆）的电子控制以及DC/DC逆变器技术以及来自AM Racing的单核电机与双核电机技术。

新公司的重要使命是为母公司博格华纳源源不断地注入新颖的电驱动技术、拓宽现有的产品线以覆盖到所有车型。

五、博格华纳集团简介

博格华纳公司成立于1928年，是致力于提供内燃机、混合动力和电动汽车清洁高效驱动系统解决方案的全球领先供应商。凭借2018年105亿美元的销售额，博格华纳位居全球汽车零部件公司排行榜前30强。集团在世界19个国家拥有67个拥有制造基地及研发中心，截至2018年12月31日，全球拥有员工约30,000名。