未來汽車動力域發展將呈現八大趨勢，分別是融合極簡、千伏閃充、全場景高效、AI使能安全可靠、分布式驅動、智能OTA、集中域控制、數字化開發。

近年來，為應對汽車智能化的發展，汽車電子電氣架構從分布式走向集中式， 將幾十個控制器所需要的軟件和所需的算法集中在高性能 SoC 上，各種部件上的控制器只負責驅動。

什么是動力域？

博世將汽車電子電氣架構的演進分為三大階段：分布式架構、（跨）域集中式架構、 車輛集中電子電氣架構，每個大階段中細分為兩個小階段，從低階到高階依次為：模塊化（每個功能由一個獨立的 ECU 實現）、集成化（不同的功能集成到一個 ECU 來實現）、域內集中（域控制器分別控制不同的域）、跨域融合（跨域控制器同時控 制多個域）、車輛融合（一個車載中央計算器控制全車的域控制器）、車輛云計算（更 多的車輛附加功能由云計算實現）。

電子電氣架構升級

來源：蓋世汽車

目前汽車廠商的電子電氣架構升級都仍處于域集中式架構階段，以蔚來 ET7為例，集中式電子電氣架構分為輔助駕駛域、底盤域、動力域、座艙域和車身域（也有劃分增加了信息娛樂域）。少數領先的車廠已經發展到了跨域融合階段，比如大眾的MEB 平臺采用三大控制器來對全車進行控制與功能實現。

從長遠來看，未來汽車架構的變化將導致產業主導權從供應商向掌握域控制器的主機廠轉移（如特斯拉自研控制器）。汽車控制器在汽車整車及零部件中扮演了“大腦”的角色，也是汽車軟件的物理載體。其中，單一功能控制器被稱為電控單元（ECU），多功能域控制器被稱為域控單元（DCU）。

不過，與自動駕駛域和座艙域、車身域的集中化趨勢不同。信息娛樂域、輔助/自動駕駛域采用 DCU 已較為普遍，核心原因是兩者對高性能定制硬件（性能性DCU）有剛性需求。但動力總成域、底盤域和車身域對算力要求較低，而靈活性和開放程度要求較高，需要通用計算和通訊資源及標準化軟件平臺。

如果針對動力域推DCU則成本過高，推廣較為困難。相比特斯拉這樣的新勢力，傳統車企通常產品譜系廣、范圍大，開發一套架構不但要兼顧高低中配車型，還要考慮全球各地供應鏈、產線 的可重用性等一系列問題，因此更傾向于保留 ECU 硬件，通過 ECU 接口標準化將其抽象為標準化傳感器或執行器（只負責信號采集或負載驅動，不再具有運算功能），有利于車型譜系間的部件重用，降低變形開發費用， 同時也照顧到現有供應商的利益。

根據與非產業研究院的定義。動力域即安全域，是一種智能化的動力總成管理單元，主要用于動力總成的優化與控制，在電動汽車中主要是指電驅和電控系統的集成化，同時兼具電氣智能故障診斷、智能節電、總線通信等功能。以新能源汽車為例，動力域包含了電控系統、電池管理系統（BMS）、以及逆變器、車載充電（OBC）等等。

可以說動力域包含了新能源汽車的三大核心部件：電池、電控和電機（又稱為“大三電”）。其余還包括了減速機、高壓控制盒PDU、DC/DC變壓器等構成部分。

動力域核心總成部件詳解

新能源汽車三大核心總成部件結構圖

來源：欣銳科技招股說明書

其中電機高速化趨勢明顯，帶動減速器向兩檔減速方向發展。目前，特斯拉 Model 3電機轉速已達到17900rpm，國內車企基本也都達到了16000rpm，下一步規劃便是18000-20000rpm。然而高轉速需要多檔減速器技術進行配套。兩檔減速器從最初的混動系統中的應用走向了純電系統的應用。

相較于單檔減速器，兩檔減速器一方面使驅動電機在更高效的區域運行，從而提升驅動系統效率。另一方面，采用兩檔減速器后，傳動比可以做到更高，汽車動力性隨之增加、減少百公里加速時間。此外，采用兩個檔位后，驅動電機可以更加小型化、低速化，從而降低電機及電控的成本。目前，采埃孚、GKN、麥格納等企業均已推出兩檔減速器產品。

隨著國內車企紛紛跟進800V高壓平臺架構，在2022年陸續實現量產交付。小鵬汽車采用來自匯川技術的800V SiC高壓產品，小鵬G9將搭載XPower 3.0動力系統，提供兩驅單電機與四驅雙電機兩種選擇，其中單電機最大功率230kW（312馬力），雙電機最大功率分別為175kW（238馬力）/230kW（312馬力） ，電驅系統最高效率可達95%以上。

主機廠選擇電驅動方案時會考慮五大因素——功率密度、集成化程度、高效率、安全性和智能化。不管是自研還是選擇其他零部件廠商的產品，這幾點都是重中之重。下一階段，多合一集成電驅、800V電壓平臺、SiC/GaN功率器件的研發與應用、動力域等新技術將推動電驅動系統行業快速發展。

隨著“三合一”集成電驅動系統的發展成熟，下一步將實現功率電子層面的“多合一”，將OBC車載充電器+高電壓DC/DC轉換器+逆變器+PDU配電單元進行深度整合，Tier1供應商紛紛推出了全新的電驅動系統產品。

部分Tier1供應商電驅動系統產品對比

來源：佐思汽研

2021年，比亞迪在e3.0平臺上推出八合一電動力總成，將電機、變速器、電機控制器、PDU、DC-DC、OBC、VCU、BMS高度集成，系統占用空間得到進一步壓縮，重量變得更輕。其整體性能較上一代功率密度提升20%，整機重量和體積分別降低15%、20%，系統綜合效率達到89%。比亞迪基于整車定位，400V中壓、800V高壓同平臺打造，獨立升壓裝置+復用驅動系統功率器件組成升壓充電拓撲，實現模塊化式的升壓架構。高壓平臺采用1200V/840A的SiC功率模塊，SiC相對IGBT控制器體積縮小60%，開關損耗降低70%，電控系統最高效率可達99.7%。

2021年11月，上海電驅動的GaN三合一電驅動總成在安世半導體的展臺展出，因其超高的效率，備受青睞。在相同的工況下，對比傳統的硅基IGBT電機控制器，其效率提升非常明顯。基于氮化鎵的電機控制器最高效率可到99.34%，效率大于90%的面積占比為93.58%；基于硅基IGBT的電機控制器最高效率可到98.3%，效率大于90%的面積占比為83.94%。

華為“多合一”電驅動系統DriveONE：集成了BCU（電池控制單元）、PDU（高壓配電盒）、DC/DC（直流電源）、MCU（電機控制單元）、OBC（車載充電器）、電動機、減速器七大部件，實現了機械部件與功率部件的深度融合。同時華為利用其軟件方面的優勢，將智能化帶入到電驅動系統中，實現端云協同與控制歸一。這一多合一電驅動系統實現了體積減小20%，重量減輕15%的目標，降低了開發成本，實現了整車前后驅適配。

傳統“三合一”電驅動技術升級，將向著“3+3+X平臺”演進，即是將三合一的電驅動系統（電機、變速器、電機控制器）與三合一高壓充配電系統（DC/DC、OBC、PDU）集成為“六合一”產品，或再進一步與BCU（電池控制單元）、VCU（整車控制器）等集成，形成“七合一”或“八合一”產品，實現機械部件和功率部件的深度融合。

同時，電驅動與整車熱管理系統進一步聯動融合，形成高效能、一體化電驅動熱管理系統，通過電機、電控、減速器、DC/DC、電源等冷卻系統集成，統一熱管理，實現熱源集成，減少熱交換與熱損失，增加熱泵吸熱效率，以提升電動汽車續航里程。

動力域功能模塊詳解

動力域產業鏈構成表

來源：與非產業研究院

在動力域相關的功能模塊中，主要包括動力域控制器、整車控制系統VCU、電池管理系統BMS、VBU等。

其中動力域控制器是一種智能化的動力總成管理單元，借助 CAN/FLEXRAY 實現變速器管理、引擎管理、電池監控、交流發電機調節。其優勢在于為多種動力系統單元（內燃機、電動機發電機、電池、變速箱）計算和分配扭矩、通過預判駕駛策略實現 CO2 減排、通信網關等，主要用于動力總成的優化與控制，同時兼具電氣智能故障診斷、智能節電、總線通信等功能。動力域控制器負責三電系統的控制，包括三合一系統、BMS 和整車控制器。

以哪吒PDCS動力域控制器為例，將VCU（整車控制系統）和BMS（電池管理系統）的軟硬件功能集成、算法集成，在硬件架構上應用英飛凌多核CPU/GPU芯片，提供了更大的代碼存儲空間和更強更安全的運算能力，具備豐富的輸入輸出通信端口，可支持多種形態的組合應用和OTA升級能力。軟件架構上具備AUTOSAR架構+MBD建模應用，可以有效提高軟件可靠性和可移植性。

BMS系統通常由電池控制器單元（Battery Control Unit，BCU）和電池管理單元（Battery Management Unit，BMU）組成。電池模組中的BMU主要任務包括：負責采樣模組中的電芯的電壓，執行電芯的電壓平衡，采樣和管理電芯的溫度，通過CAN總線跟外部其余相關單元進行通訊等。而BCU的主要任務包括：測量電池包的總電壓、總電流和絕緣狀態等，管理充電和放電，評估電池荷電狀態SOC/SOH/SOP值，此外它也是VCU與電池包之間的通訊中介橋梁。BMS系統以電池管理 IC 為基礎構建， 芯片技術是 BMS 產業鏈核心。BMS的核心是BMS芯片，針對不同的行業采用集成或分立的方案。比如消費電子領域通常采用 SoC 方案，動力電池中因 AFE（高壓工藝）、 MCU 采用不同工藝，采用分立芯片形式。

2022年2月，隨著新能源汽車的持續熱銷，帶動相關零部件出貨量快速增長。國內新能源乘用車OBC產品裝機量為24.57萬套，同比增長160.2%。乘用車BMS產品裝機量為24.61萬套，同比增長160.7%。

OBC產品方面，與1月相比弗迪動力、威邁斯繼續保持前二位置，英搏爾憑借A00客戶產品的優勢，本月躋身前三名。前三裝機量分別為5.83萬套、4.63萬套和3.08萬套。此外，本月超過一萬套裝機量的企業還包括新美亞、富特科技、欣銳科技以及鐵城科技。

BMS產品方面，弗迪電池依舊占據榜首，并且優勢明顯。第二、第三分別為寧德時代和特斯拉，前三裝機量分別為6.7萬套、3.31萬套和2.42萬套。此外，力高技術和華霆動力裝機量也超過一萬套。本月，憑借入門級車型客戶的優勢，國創新能和銳能科技也進入前十，國創新能主要為奇瑞新能源提供配套，銳能科技則主要為長安和吉利入門級新能源車型提供配套。

整車控制器是純電動汽車整車電子控制系統的關鍵設備。與傳統內燃機汽車中的發動機管理系統（EMS）功能相似，純電動汽車的整車控制器能夠合理分配能量，最大限度地提高車載電池能量的利用效率。整車控制器的電控單元（VCU）是整車控制器系統的核心。在VCU市場，聯合電子持續保持高的市場份額，2021年7月的裝機量接近9萬套。而緯湃科技隨著大眾MEB平臺的ID4和ID6的上市上量，在2021年7月出貨量超萬套，排名前三。

動力域中的這些控制模塊核心用到的是元器件比如主控芯片、系統基礎芯片，以及 IGBT、 Mosfet等功率半導體。現階段 新能源汽車正在由 400V 向 800V 高壓演變，在此背景下，SiC功率器件開始逐漸成為主流。在BMS芯片領域，該市場仍然被歐美等模擬龍頭企業壟斷，如 ADI、 TI、 ST、英飛凌、 NXP、瑞薩、松下等。在車載功率半導體領域，近年來比亞迪、斯達、華潤微、新潔能、安世半導體、揚杰科技、華微電子等開始逐漸追趕。

動力域未來八大技術趨勢

汽車產業電動化當前主要的難題和挑戰有六方面：一是整車開發周期長、成本高，二是充電效率低、充電時間大于40分鐘；三是里程焦慮、冬季續航縮水；四是電池安全問題頻發；五是動力域智能化發展緩慢；六是車企對于更勝一籌的差異化解決方案的需求。

圍繞以上痛點，未來汽車動力域發展將呈現八大趨勢，分別是融合極簡、千伏閃充、全場景高效、AI使能安全可靠、分布式驅動、智能OTA、集中域控制、數字化開發。

融合極簡

從三合一走向N合一超融合動力域架構，硬件模塊化，實現整車極簡布置及開發。未來，N合一有兩大發展趨勢，一是上部驅動制動，包括熱管理的融合；二是從底盤往上融合，未來底盤域和動力域將互相融合，稱之為滑板底盤。

千伏閃充

當前電動車充電便利性不夠，充電要1小時，排隊可能要4小時。預計未來，快充接近加油體驗，5分鐘的快充不再是神話，大功率充電需求推動動力域向“千伏” 演進。

全場景高效

通過“比特管理瓦特”，三能互補，AI尋優，實現器件-系統-整車全場景全層級高效。未來需要面向整個域控制的協同、多物理場合的協同，電、機、熱管理協同，包括電池本身，實現全場景的高效，滿足用戶在續航里程的需求。

AI使能安全可靠

云端大數據算法，結合AI能力，實現動力域更安全更可靠。電池很難通過傳統的云和大數據的方式進行熱失控預測，AI技術引入后，通過高維打低維，結合大數據、端側檢測精度采樣更精密，實現熱失控的預警。

未來在動力域、電驅動、充電系統、電子元器件部件方面，都能通過AI，通過三態（設計態、生產態、運行態）的迭代優化去進行數字孿生，對全生命周期的可靠性、安全性進行預測、防護，提升用戶用車的安全。

分布式驅動

從集中式走向分布式，全輪獨驅，靈活高效，打造極致駕駛體驗。

智能OTA

AI、大數據、云，與消費者個性化和場景化的需求融合，持續提升動力域智能體驗。

集中域控制

從分立部件到分布式域控制，再到控制歸一，最終實現整車的高度智能化。

數字化開發

動力域開發從傳統模式向數字化方向演進，開發周期減半，開發成本減半。

當前主流的測試方式是經驗設計+多輪樣機驗證，其弊端是時間長，費用高，通常歷時3-5年，開發費動輒千萬級開發費。未來數字化的導入，基于集成、數字化平臺開發，解決優化部分測試，實現1-2年集成迭代，加速電動車的開發進程，帶來更新更高的體驗。

審核編輯：劉清