【图解】比亚迪元PLUS电驱为啥这么牛?

21ic电子网 2025-10-09 16:55


摘要:在新能源汽车的"三电"系统中,逆变器作为电能转换的核心枢纽,其性能直接决定车辆的动力响应与能效表现。比亚迪元PLUS搭载的逆变器并非传统意义上的单一功能部件,而是一款高度集成化的"三合一"综合模块-将车载充电器(OBC)、DC-DC 转换器与电池管理系统(BMS)的核心功能深度融合,形成了适配紧凑级车型的高效电驱解决方案。值得注意的是,这款逆变器所匹配的电机最大功率达到150kW,相比丰田普锐斯混合动力系统中83kW的适配电机,动力储备提升近80%,既能满足城市通勤的经济性,也能支撑高速行驶的动力需求。

从系统归属来看,该逆变器是比亚迪"8合1"电驱模块的重要组成部分,后者通过整合电机、逆变器、减速器等八大核心部件,实现了电驱系统的高度集成化。不过本次拆解聚焦于逆变器本身,旨在深入剖析其结构设计、核心元器件选型与技术特性,探寻比亚迪在电驱系统领域的差异化技术路线。

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【图解】比亚迪元PLUS电驱为啥这么牛?图2
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一、外部结构清晰的分区

一款优秀的电驱部件,其外部结构设计往往兼具功能性与实用性,比亚迪这款逆变器的接口布局便充分体现了这一理念,各接口按功能分区明确,便于整车装配与后期维护:

顶部双接口:能量输入核心区。顶部并列的两个接口承担着"能量入口"的关键作用:其中黑色接口为电池电压输入端,直接接入动力电池包输出的高压直流电,是逆变器获取电能的主通道;相邻的橙色接口则为交流充电输入端,兼容家用充电桩、壁挂式充电器等常见交流电源,通过内部 OBC 模块将交流电转换为直流电,实现对动力电池的充电功能。橙色的醒目设计也符合高压部件的安全标识规范,便于维修人员快速识别。

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底部动力输出端:驱动电机的"三相桥梁"

逆变器底部清晰标注着"U、V、W"三个接口,这是典型的电机三相电连接端。逆变器的核心任务之一,便是将动力电池输入的直流电逆变为三相交流电,通过这三个接口输送至驱动电机,进而带动车轮转动。接口采用高强度金属材质,配合密封胶圈设计,既能保障大电流传输的稳定性,又能抵御车辆行驶中的振动与粉尘侵袭。

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侧面高低压供电+散热:兼顾多场景需求

侧面接口区域堪称"整车能量分配站":其一为12V低压输出端,专门为车载信息娱乐系统、灯光、雨刮器等低压用电设备供电,维持车辆基础功能的正常运行;其二为400V高压输出端(同样采用橙色安全标识),主要为空调压缩机、PTC 加热器等高压辅助设备提供电力,确保车辆在极端天气下的舒适性。此外,侧面还设计了冷却液进出口,通过与整车冷却系统连通,利用冷却液带走内部功率器件工作时产生的大量热量,避免因高温导致性能衰减或元件损坏,这一设计是逆变器持续稳定运行的重要保障。

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接口
位置
功能
电池电压输入端
顶部黑色接口
接入电池直流电压
交流充电输入端
顶部橙色接口
接入家用充电器等交流电源
电机连接端
底部标有U、V、W
输出三相交流电至电机
12V 电压输出端
侧面
为汽车低压系统供电
400V 电压输出端
侧面橙色接口
为高压设备供电
冷却液进出口
侧面(标有输入 / 输出)
为逆变器内部电路散热

二、核心控制区

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控制板作为逆变器的 "大脑",其核心芯片的选型直接决定了控制精度、响应速度与供应链稳定性。拆解发现,比亚迪在这一区域采用了"国际芯片 + 本土芯片"的组合策略,既保障了技术成熟度,又推动了供应链的自主可控:

TI 微控制器:整车控制逻辑的 “指挥官”

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控制板上搭载的德州仪器(TI)微控制器,是汽车电子领域的"常客",具备高可靠性、强抗干扰能力与丰富的外设接口。其核心作用是负责逆变器的整体控制逻辑运算,包括接收整车控制器(VCU)的指令、解析传感器采集的电流 / 电压 / 温度数据、调节功率器件的开关时序,以及协调 OBC、DC/DC 与 BMS 功能模块的协同工作,确保整个电驱系统按最优策略运行。

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高云半导体 FPGA:复杂信号处理的"专才"

与 TI 微控制器搭配的,是来自中国本土企业高云半导体(GOWIN)的 FPGA(现场可编程门阵列)芯片。FPGA 的优势在于具备高度灵活的硬件可编程能力,能够快速实现复杂的数字信号处理算法 —— 在逆变器中,它主要负责电机控制的精细化信号处理,例如对电机转子位置信号的实时解码、三相电流的精准采样与补偿,以及高压电路的故障信号快速识别等。相比英特尔、AMD(原赛灵思)等国际厂商的 FPGA 产品,高云半导体的芯片不仅在性能上满足需求,更重要的是符合比亚迪供应链本地化的战略布局,能够降低对外部供应链的依赖,同时在成本控制与快速响应迭代方面具备优势。

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三、成本与效率的适配性设计

新能源汽车的电驱部件需要面对复杂的工作环境:高温、振动、潮湿等因素均可能影响其可靠性,因此防护设计与生产工艺的合理性至关重要。比亚迪这款逆变器在这方面的设计,处处体现着 “适配车型定位” 的思路,在保障性能的前提下,平衡了设计周期与生产成本:

全维度防护:从 "防水"到 "抗造"的双重保障

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为应对车辆行驶中的恶劣环境,控制板与主电路区域采用了 "多层防护"策略:电路板表面覆盖了全树脂防潮涂层,经过测试可达到 IP67 防水防尘等级,即使车辆涉水或在高湿度环境下运行,也能有效避免电路短路;对于功率器件、电容等高度集成的元件区域,还额外进行了局部树脂浇筑处理,这种设计不仅进一步强化了防潮性能,还能通过树脂的固定作用提升元件的抗振动能力,同时树脂的导热特性也能辅助元件散热,实现"防护 + 散热"的双重效果。

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线束固定:手工与自动化的"差异化选择"

在线束整理环节,比亚迪的设计与日欧车企形成了鲜明对比:逆变器内部的线束大量采用电缆扎带手工固定,仅在少数关键节点使用树脂粘接;而丰田、大众等日欧厂商的同类产品,普遍采用 “无扎带自动化布线” 设计,通过定制化卡扣、线槽等结构实现线束的标准化固定。这种差异背后,是比亚迪对设计周期与生产成本的平衡考量——元 PLUS 作为一款走量的紧凑级车型,需要快速响应市场需求、缩短新车型的研发与量产周期,手工扎带固定虽然在工艺精细度上略逊一筹,但能灵活适配设计迭代中的线束调整,避免了自动化模具的高额投入与漫长的开模周期,更符合"快速推新、成本可控" 的车型定位。

四、能量转换的核心战场

控制板下方的主电路区域,是逆变器实现"直流电→交流电"转换的核心场所,也是功率器件、电容、电感器等关键元件的集中地。这一区域的设计直接决定了逆变器的功率密度、转换效率与散热能力,比亚迪在此处采用了多项针对性技术:

部件
规格 / 参数
制造商 / 特点
继电器
200A 直流、750V 耐压(正负极各 1 个)
中国 HONGFA(宏发),比亚迪选择本土可靠厂商,适配高压直流切断需求
薄膜电容器
550V 直流、670μF
容量略高于特斯拉 Model 3 逆变器(550μF),兼顾波纹抑制与成本
功率半导体模块
6 合 1 型 IGBT 模块,750V 耐压、最高 10kHz 频率
比亚迪自研自产,集成度高,适配 150kW 电机功率需求
栅极驱动 IC
-
比亚迪自研,与 IGBT 模块配套,实现供应链自主可控
电流传感器
-
比亚迪自研,用于监测电机电流
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继电器
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薄膜电容/母线电容
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IGBT模块
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IGBT手册

控制板与主电路区域之间设置了铝制屏蔽罩,其作用不仅是物理隔离,更能有效阻挡主电路中大功率器件工作时产生的电磁辐射,避免干扰控制板上精密芯片的信号处理,提升系统的电磁兼容性(EMC);同时,铝制屏蔽罩兼具一定的导热性,可辅助分散部分热量。更关键的是,主电路中的功率半导体模块底部直接与水冷通道贴合,拆解时可清晰看到通道内壁残留的轻微散热油脂(推测为出厂前性能测试时涂抹,用于增强热传导效率),这种"直冷式"设计能将功率器件产生的热量快速传递给冷却液,通过整车冷却系统循环带走,确保器件在高温工况下仍能稳定运行。

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主电路中集成的 OBC 与 DC/DC 模块,在规格与结构上均体现了"适配紧凑级车型需求"的思路:OBC 模块的输入规格为 220V、32A、50Hz,额定功率约 6kW,这一参数完美匹配家用充电桩的常见输出标准,可满足用户 “夜间谷电充电” 的核心场景,兼顾充电效率与成本控制;

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DC/DC 转换器的输出规格为 13.8V、100A,专门为整车12V 低压系统供电,未采用当前部分高端车型流行的 48V 方案,推测是基于"成本平衡"与 "低压设备兼容性"的考量 ——12V系统在车载电器适配性上更为成熟,可降低整车电器部件的研发与采购成本,同时 100A 的输出电流足以支撑多设备同时运行的电力需求。

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结构上,OBC 与 DC/DC 区域的功率半导体采用分立器件形式(而非主电路中功率模块的集成式设计),这种设计虽然对布线要求更高,但能根据实际功率需求灵活选择器件规格,兼顾空间利用率与设计灵活性;部分关键器件还采用了开尔文端子(Kelvin Terminal),通过分离电流端子与电压采样端子,减少接线电阻对电流检测精度的影响,从而优化功率器件的开关速度与抗干扰能力。

为解决 OBC 与 DC/DC 模块的散热问题,比亚迪采用了 "一体化散热结构":电路板与铝制散热块之间通过厚粉色导热片紧密贴合,该导热片不仅具备优异的热传导性能,还能通过自身的柔韧性起到缓冲防震作用,适应车辆行驶中的振动环境;电感器、变压器等发热较大的元件直接嵌入铝制散热块,并通过灌注硅胶实现固定与密封,而铝制散热块又与主电路的水冷通道连通,形成"器件 - 导热片 - 散热块 - 水冷通道"的完整散热路径。这种设计相比传统"OBC、DC/DC 单独设散热系统” 的方案,大幅节省了空间与硬件成本,同时提升了散热效率的一致性。

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五、对比日欧竞品的差异化竞争优势

将这款逆变器与丰田、大众等日欧厂商的同类产品对比,可清晰看到比亚迪在电驱系统研发上的 "自主化"与 "集成化"路径,这种差异不仅体现在技术设计上,更反映了不同车企的供应链策略与产品定位逻辑:

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供应链策略:核心部件以"本土自研 / 自产"为主,IGBT 模块、FPGA 芯片(高云)、电流传感器等关键元器件均来自自主供应链或本土合作伙伴,供应链自主可控性强。 核心部件高度依赖国际厂商,如功率半导体多采用英飞凌、安森美,FPGA 以英特尔、赛灵思为主,供应链全球化程度高,但受国际供应链波动影响较大。

生产工艺:线束采用手工扎带固定,部分工序依赖人力,优先保障设计迭代速度与成本控制,适配 "快速推新" 的车型策略。采用自动化无扎带布线,通过定制化模具与设备实现标准化生产,工艺精细度高,优先保障生产效率与产品一致性。

系统集成度:属于"8 合 1"电驱模块的一部分,逆变器本身集成 OBC、DC/DC、BMS 功能,系统集成度高,简化整车电路布局。 逆变器与电机、OBC、DC/DC 多为分离式设计,各部件独立布置,集成度较低,但维修更换的灵活性较强。

防护设计:采用全树脂涂层 + 局部树脂浇筑,搭配厚导热片,设计思路偏向"实用主义",兼顾防护性能与成本控制。防护设计更精细化,多采用定制塑料护罩、精密密封结构,防护性能优异,但成本更高,适配高端车型定位。

六、优势与待优化

综合来看,比亚迪元 PLUS 的"三合一"逆变器,是一款充分适配紧凑级车型需求的 "性价比导向型"核心部件,其核心优势集中在成本竞争力、技术自主性与系统集成度三个维度:

成本端,核心部件自研 + 本土供应链的组合,大幅降低了外部采购成本;手工扎带等工艺选择,平衡了自动化投入与量产需求,进一步控制了生产成本;

技术端,从 IGBT 功率模块到 FPGA 芯片的自主化选型,减少了对国际供应商的依赖,便于根据车型需求快速迭代优化控制算法与硬件设计;

集成端,逆变器与OBC、DC/DC 的一体化设计,不仅简化了整车高压线束布局、节省了机舱空间,还通过共享水冷系统降低了散热系统的整体成本,提升了电驱系统的综合能效。

当然,从"精益求精"的角度来看,这款逆变器仍存在值得优化的空间:手工扎带固定线束的方式,虽然短期适配了快速推新需求,但长期来看可能影响规模化生产的效率与一致性,未来或需逐步向自动化布线工艺升级;部分区域(如电感器固定的硅胶灌注)的手工痕迹较明显,相比日欧厂商通过精密模具实现的标准化生产,在产品一致性与工艺精细度上仍有提升空间。

不过,对于一款面向主流市场的紧凑级车型而言,比亚迪的这款逆变器无疑实现了 “性能、成本与迭代速度” 的最佳平衡,其技术路径也为中国车企在电驱系统自主化研发上提供了可借鉴的范本 —— 通过核心技术自研、供应链本地化与系统集成创新,即使在中低端车型市场,也能打造出具备竞争力的"三电"核心部件。

END


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