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本文围绕电驱动系统（eDrives）的技术变革展开，旨在通过创新技术提升功率密度并降低成本，涵盖了ONEboard+、3L逆变器技术、Form Litz绕组技术、xONEdrive集成方案及HV Booster等关键技术，分析了各技术在效率、成本、重量等方面的优势及应用前景。
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市场增长与预测
Engineering Highlights
- 技术方向
：聚焦于通过技术变革实现电驱动系统功率密度最大化提升与成本降低，涵盖概念设计开发、工程预生产及量产（SOP）后的持续优化，强调通过创新实现累积节省与优化。 - 核心目标
：驱动电驱动系统向更高效率、更低系统重量和成本的方向发展，涉及逆变器、电机、集成驱动单元（EDU）等多个关键部件的技术改进。
ONEboard+
- 技术特点
：实现了PCB成本和复杂度的降低，同时满足安全和系统目标。具备汽车级认证（如ASPICE、VDA/ISO、UDS），支持安全应用及故障防护（符合ISO 26262标准），生产优化（最小封装实现全功能），且功能高度可定制（基于AUTOSAR）。 - 平台构成
：包含模块化、功能强大且可定制的EDU组件，具有可扩展和灵活的硬件与软件结构，满足功能安全和工业化要求。 - 成本优化
：HW架构方面，相比“世界市场”的双板设计（100k/年），hofer供应链2020年1月的单板设计在100k/年和500k/年时，PCB总成本每单位分别降低56%和44%，PCB自身成本降低12%，占比32%。其亮点包括单PCB集成CB+DB，8层板（6层有源，2层集成屏蔽），单面贴装，零件和表面积减少超50%，且在安全概念（FMEDA）、诊断（UDS）和功能（性能）方面无缺陷。 - 下一代发展
：适用于2级和3级逆变器，支持不同拓扑结构（ASM、PMSM、EESM），具备硬件和软件的模块化，符合ISO/SAE 21434:2021（英飞凌）标准，可选择角度传感器、智能栅极驱动器，集成有源EMC滤波（无需大型无源元件）和无芯电流传感器模块，支持高速CAN-FD（灵活数据率）及基于模型的软件设计，功能可扩展性高。
3L Inverter Technology
- 技术优势
：具有高效率、噪声优化和显著降低损耗的特点。与2级逆变器相比，3级拓扑结构能提供有限的电机总谐波失真（THD），单个开关事件期间电压变化有限，THD可降低高达2倍（来源：SEMIKRON应用笔记AN-11001）。 - 逆变器拓扑对比
：不同技术在WLTP影响、成本和技术性能（EMC、NVH、隔离、THD、效率）方面表现不同。其中，3-level GaN（650V）WLTP影响为+++，成本为€€，技术性能为+；3-level SiC（650V）和T Type SiC（1200V）WLTP影响均为+++，成本为€€€，技术性能为+；3-level IGBT（650V）WLTP影响为++，成本为€€，技术性能为+。 - 技术效益
：包括电机效率提升（WLTP循环中损耗降低20%，效率提升高达32%，续航增加高达2.4%）、NVH改善（由于纹波电流降低，谐波激励减少，相比2级改善25%）、EMC改善（固有共模电流更低，通过降低du/dt可进一步减少）、轴电压降低（共模电压降低减少轴承应力，降低昂贵的对策成本）、持续性能提升（转子纹波电流降低减少转子损耗，持续功率提升超20%）。 - 封装对比
：在EDU级别，3级逆变器相比2级逆变器体积减少高达5.9升，质量降低4.5kg（参考数据：800V，343kW，2L EDU质量分别为84.4kg和79.9kg）。 - GaN技术前景
：半导体成熟度方面，快速开关对功率级设计有挑战；性能上，开关损耗远低于SiC，导通损耗高于SiC；成本性能上，预计2027年后材料成本比SiC低2倍；结论是功率芯片成本降低2倍时性能可与SiC媲美，预计2027年左右GaN技术可用于汽车批量生产，目前基于GaN的800V逆变器仅可能采用多电平逆变器。 - 800V 3L开发时间线
：2019年至2024年期间，IGBT/SiC NPC、GaN NPC、SiC TNPC等技术依次推进，包括IGBT A样件（800V/360A）、SiC A样件、GaN MVP（800V/100A）、GaN A1样件（800V/360A）、VisIC功率模块开发（800V/400A）、SiC TNPC A样件（800V/600A）、GaN A2样件及OneBoard+（TC4xx）等关键节点。
Form Litz Wire Winding Technology
- 技术目标
：提升功率密度并降低功率损耗。 - 与其他绕组技术对比
：Form Litz Wire Winding（FLW）相比Hairpin和Pull in绕组，具有类似Hairpin的铜密度、Pull in的横截面，热传递优于Pull in和Hairpin，高频性能接近Pull in，能实现最大电流密度。 - 效率对比
：在PSM（永磁同步电机）基准测试中，与8层Hairpin绕组相比，Form Litz Wire绕组在WLTP循环（按最大速度和扭矩缩放，即“赛道模式”）和原始WLTP循环中，消耗能量从14.67kWh降至14.38kWh，每循环节省0.29kWh，对于90kWh电池可节省1.82kWh，续航增加2%；损耗能量从1.69kWh降至1.40kWh。 - 性能提升
：在持续扭矩和功率方面有显著提升（具体体现为EM轴转速相关的+20%和+84%）。
xONEdrive
- 技术定位
：实现组件间最大协同和模块化，以在单一解决方案中实现最高成本节约。 - 集成水平
：当前为5+ ONE，计划2025年达到8+ ONE，2026年及以后达到10+ ONE。 - 节省与组件减少
：通过整合动力、电机、变速箱、HV/LV DC/DC转换器、PDU、OBC等部件，减少接口和连接组件，降低线束成本；相比独立组件，显著减少体积和重量；减少PCB/变压器数量；可扩展至800V及更高电压；实现最低封装尺寸和重量，带来巨大成本节约；还能降低网络安全和软件更新开销。
HV Booster
- 技术优势
：实现电池的快速高效充电，改善封装和成本。具有充电向后兼容性（2模式运行），相比传统的高压DC/DC转换器（已知技术、额外成本高、体积重量大、400-800V、车辆集成工作量大）和电池切换方案（400V充电功率、开关需ASIL-D等级、辅助组件设计成本高、U_batt取决于电池组），动力总成集成的Booster能最大程度复用EDU内容，额外成本低，车辆集成简便。
Smart saving and optimisation through innovations
- 各技术成本与效益
：ONEboard+可降低零件成本；3L逆变器技术能实现WLTP节省、提高效率，带来280€节省及重量减少；Form Litz绕组可减少组件总成本150-200€及重量；xONEdrive能节省150-250€及重量；HV Booster仅需约240€集成成本及重量减少。假设针对SUV、350kW峰值功率、100kWh电池，OBC/DC-DC在成本、效率（η）、重量方面有不同程度的改善、不变或变差情况（具体数据未明确给出）。
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