以下內(nèi)容發(fā)表在「SysPro電力電子技術(shù)」知識星球

- 關(guān)于比亞迪八合一動力域控制器的全面解析系列文章

- 「SysPro電力電子技術(shù)」知識星球節(jié)選

- 文字原創(chuàng)，素材來源：BYD, YOLE, AVL, Hofer、網(wǎng)絡(luò)

- 本篇為節(jié)選，完整內(nèi)容會在知識星球發(fā)布，歡迎學(xué)習(xí)、交流

導(dǎo)語：比亞迪八動力域控制器作為高集成度驅(qū)動系統(tǒng)的代表方案，通過“N-in-1” 集成邏輯實(shí)現(xiàn)核心功能的深度整合，有諸多值得我們學(xué)習(xí)的地方。

其關(guān)鍵技術(shù)特征顯著：一是集成8 類核心組件，涵蓋電機(jī)控制、逆變、DC/DC 轉(zhuǎn)換、OBC（車載充電機(jī)）等功能；二是硬件規(guī)模龐大，包含11 塊電子板、4334 個組件，核心 SiC 功率模塊參數(shù)達(dá)1200V/500A；三是自研與供應(yīng)鏈協(xié)同，既自主研發(fā) SiC 模塊、DC-Link 電容等核心部件，又聯(lián)合 TI、NXP、Melexis 等頭部企業(yè)提供關(guān)鍵芯片；四是強(qiáng)化可靠性設(shè)計(jì)，采用統(tǒng)一 EMC 方案、全工況測試與冗余控制策略。

這里面的疑問是：如何在高集成度下平衡性能與可靠性？如何通過自研核心部件降低供應(yīng)鏈依賴？如何實(shí)現(xiàn)多組件協(xié)同工作以提升系統(tǒng)效率？

圖片來源：Yole

為解答這些問題，我準(zhǔn)備圍繞五個關(guān)鍵技術(shù)問題展開寫一寫：

系統(tǒng)整體架構(gòu)與集成邏輯如何設(shè)計(jì)？

核心組件（SiC 模塊、DC-Link 電容、電流傳感器等）的技術(shù)細(xì)節(jié)與功能原理是什么？

11 塊PCBA的硬件參數(shù)、組件分布與核心作用如何？

各組件間的協(xié)同邏輯（如控制信號傳遞、功率路徑優(yōu)化）如何實(shí)現(xiàn)？

系統(tǒng)的測試驗(yàn)證與可靠性設(shè)計(jì)有哪些關(guān)鍵措施？

關(guān)于多合一的設(shè)計(jì)思路，我們曾在多合一驅(qū)動系統(tǒng) · 從概念到量產(chǎn) · 設(shè)計(jì)開發(fā)白皮書中解釋過，今天我們從產(chǎn)品角度，對這里面的概念進(jìn)行深入且全面的實(shí)踐性解析。

這篇文章不僅僅是一篇關(guān)于比亞迪多合一技術(shù)方案的深度分析，更可作為我們學(xué)習(xí)、應(yīng)用與開發(fā)多合一動力域系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指南。希望通過全面解析，為你呈現(xiàn)比亞迪動力域控系統(tǒng)的技術(shù)全貌。

目錄

第一曲

01 產(chǎn)品概述與開發(fā)背景

1.1 產(chǎn)品基本信息

1.2 開發(fā)背景與行業(yè)需求

1.2.1 純電汽車驅(qū)動系統(tǒng)的行業(yè)痛點(diǎn)

1.2.2 比亞迪的應(yīng)對思路：八合一集成邏輯

02 硬件系統(tǒng)整體架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)核心參數(shù)匯總

2.2 硬件構(gòu)成總覽（電子板 + 機(jī)械部件）

2.2.1 電子板構(gòu)成：11塊PCBA的分工

2.2.2 機(jī)械部件構(gòu)成：支撐與連接的關(guān)鍵

2.3 系統(tǒng)集成層級解析

2.3.1 功能級集成：確定“整合哪些組件”

2.3.2 模塊級集成：組件“分組整合”

2.3.3 系統(tǒng)級集成：模塊“協(xié)同工作”

第二曲

03 核心組件技術(shù)解析

3.1 自研SiC功率模塊

3.1.1 核心參數(shù)與物理特性

3.1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理(知識星球發(fā)布)

3.1.3 技術(shù)優(yōu)勢與行業(yè)對比(知識星球發(fā)布)

3.2 DC-Link電容模塊

3.2.1 核心參數(shù)與物理特性

3.2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理(知識星球發(fā)布)

3.3 電流傳感器（DC/AC兩類）

3.3.1 DC電流傳感器

3.3.2 AC電流傳感器模塊

3.4 功率繼電器與熔斷器(知識星球發(fā)布)

3.5 高壓連接器與Busbar(知識星球發(fā)布)

第三曲

04 PCBA詳細(xì)拆解(知識星球發(fā)布)

4.1 PCBA參數(shù)總表

4.2 核心控制板 *1

4.3 驅(qū)動板 *1

4.4 功率板 *1

4.5 輔助功能板 * 8

第四曲

05 功能原理與協(xié)同邏輯(知識星球發(fā)布)

5.1 系統(tǒng)功能框圖解析（AC-DC/DC-AC/HVDC-LVDC）

5.2 控制信號傳遞路徑

5.3 功率路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.4 熱管理協(xié)同邏輯

5.5 EMC 防護(hù)與接地設(shè)計(jì)

第五曲

06 測試與可靠性設(shè)計(jì)(知識星球發(fā)布)

6.1 全工況測試方案

6.2 冗余設(shè)計(jì)（控制 / 功率鏈路）

6.3 材質(zhì)與工藝可靠性

6.4 防護(hù)等級與環(huán)境適應(yīng)性

7.技術(shù)方案總結(jié)(知識星球發(fā)布)

7.1 技術(shù)方案核心特征

7.2 效益與解決的行業(yè)痛點(diǎn)

7.3 技術(shù)啟示與行業(yè)借鑒

8. 總結(jié)

|SysPro備注：本篇節(jié)選，相關(guān)技術(shù)資料在知識星球中發(fā)布

01

產(chǎn)品概述與開發(fā)背景

在導(dǎo)語中提到了比亞迪八合一驅(qū)動系統(tǒng)的定位與核心問題，在正式對產(chǎn)品特征和技術(shù)細(xì)節(jié)介紹前，首先，我們得先明確這款產(chǎn)品的基本信息與開發(fā)背景：它是誰、為解決什么問題而生？下面我們來看看產(chǎn)品概述與開發(fā)背景的詳細(xì)內(nèi)容。

圖片來源：Yole

1.1 產(chǎn)品基本信息

我們先看看比亞迪八合一系統(tǒng)的產(chǎn)品信息，包括型號、應(yīng)用車型、生產(chǎn)參數(shù)、物理尺寸等關(guān)鍵信息，這些是我們后續(xù)解析的基礎(chǔ)。下面我們直接通過表格直觀呈現(xiàn)核心信息：

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

1.2開發(fā)背景與行業(yè)需求

了解了產(chǎn)品的“身份卡”，那么，比亞迪為什么要開發(fā)這款八合一驅(qū)動系統(tǒng)？這就需要結(jié)合行業(yè)需求來看。關(guān)于這方面的理解，我們曾多次解釋過，感興趣的朋友可以參考這篇文章，其底層邏輯與此一致：多合一驅(qū)動系統(tǒng) · 從概念到量產(chǎn) · 設(shè)計(jì)開發(fā)白皮書

下面我們來看看開發(fā)背景的兩個核心維度：

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

1.2.1純電汽車驅(qū)動系統(tǒng)的行業(yè)痛點(diǎn)

傳統(tǒng)純電汽車采用分散式驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即eMotor（電機(jī)）、Transmission（變速箱）、Inverter（逆變器）、DC/DC轉(zhuǎn)換器、OBC（車載充電機(jī)）、PDU（功率分配單元）等組件各自獨(dú)立，每個組件需單獨(dú)的外殼、冷卻管路與布線，這會導(dǎo)致四大痛點(diǎn)：

空間占用大：電池已占據(jù)底盤大量空間，分散組件進(jìn)一步壓縮車內(nèi)乘坐空間或電池儲能空間

重量偏高：多個獨(dú)立外殼、冗余控制器與長距離布線，增加整車重量（通常比集成系統(tǒng)重20%-30%），直接影響續(xù)航里程

故障風(fēng)險(xiǎn)高：大量電氣連接接口（傳統(tǒng)系統(tǒng)約50-80個），易出現(xiàn)接觸不良、電磁干擾等故障；

響應(yīng)延遲：控制信號需在多個獨(dú)立控制器間傳遞，通信延遲長（通常10-20ms），影響動力響應(yīng)速度。

圖片來源：YOLE

1.2.2比亞迪的應(yīng)對思路：八合一集成邏輯

為解決上述痛點(diǎn)，比亞迪提出“八合一”集成方案，即將8類核心功能組件整合為一個單元，通過“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)實(shí)現(xiàn)多重目標(biāo)：

減少冗余部件：共用1套外殼、1套冷卻系統(tǒng)、1組DC鏈路電容，省去傳統(tǒng)系統(tǒng)中50%以上的冗余部件

優(yōu)化功率路徑：縮短電流傳遞路徑（從傳統(tǒng)1.5-2m縮短至0.5-0.8m），降低功率損耗（減少8%-12%）

提升響應(yīng)速度：控制信號通過中央控制器統(tǒng)一調(diào)度，通信延遲降至5ms以內(nèi)

適配高端車型：高集成度可實(shí)現(xiàn)動力系統(tǒng)小型化，為高端車型（如騰勢）的底盤布局提供靈活性

圖片來源：AVL

以上我們知道了比亞迪八合一驅(qū)動系統(tǒng)的基本信息與開發(fā)背景，明確了它是為解決傳統(tǒng)分散式系統(tǒng)痛點(diǎn)而生的高集成方案。那么，這款系統(tǒng)的硬件架構(gòu)具體是怎樣的？核心參數(shù)與構(gòu)成有哪些細(xì)節(jié)？下面我們一起來看看硬件系統(tǒng)整體架構(gòu)的解析。

02

硬件系統(tǒng)整體架構(gòu)

這里我們需要深入硬件層面，了解下這款八合一系統(tǒng)由哪些部分組成？核心參數(shù)是多少？集成邏輯又分為哪幾個層級？下面我們從核心參數(shù)、硬件構(gòu)成、集成層級三個維度展開解析。

2.1系統(tǒng)核心參數(shù)匯總

首先，我們需要掌握系統(tǒng)的“關(guān)鍵指標(biāo)”，這些參數(shù)決定了系統(tǒng)的性能上限。下面我們通過表格匯總核心參數(shù)，涵蓋電氣、物理、功能三大維度：

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

2.2硬件構(gòu)成總覽（電子板+機(jī)械部件）

知道了核心參數(shù)，我們再拆解硬件的“組成部分”——整個系統(tǒng)可簡單分為分為硬件PCBA板與機(jī)械部件兩大類，下面我們分別解析：

2.2.1電子板構(gòu)成：11 塊PCBA的分工

PCBA電路板，是系統(tǒng)的“大腦”與“神經(jīng)中樞”，11塊PCBA各有明確分工，下面通過表格呈現(xiàn)每塊板卡的核心信息：

以上，11塊板卡按“核心控制-驅(qū)動-功率-輔助”的邏輯分工：電路板1、電路板2負(fù)責(zé)“決策與驅(qū)動”、電路板3負(fù)責(zé)“功率轉(zhuǎn)換”、電子板4-11負(fù)責(zé)“輔助功能與信號處理”，這種設(shè)計(jì)既保證核心功能獨(dú)立，又避免單一故障擴(kuò)散。

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

2.2.2機(jī)械部件構(gòu)成：支撐與連接的關(guān)鍵

機(jī)械部件，是系統(tǒng)的“骨架”與“血管”，包括外殼、連接器、Busbar、冷卻部件等，下面通過表格解析核心機(jī)械部件：

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

2.3系統(tǒng)集成層級解析

以上我們拆解了硬件的“組成部分”，但八合一系統(tǒng)不是簡單的“組件堆砌”，而是分層級集成的。這個是什么意思呢？簡單來說，集成分為“功能級-模塊級-系統(tǒng)級”三個層級，下面我們來看看每一層級的邏輯：

2.3.1功能級集成：確定“整合哪些組件”

功能級集成是基礎(chǔ)，核心是“根據(jù)車型需求選擇整合的組件”。比亞迪八合一系統(tǒng)的功能級集成邏輯如下：

必選組件：電機(jī)控制、DC-AC逆變、PDU（功率分配）—>這三類是驅(qū)動系統(tǒng)的核心，必須整合以確保動力響應(yīng)

可選組件（按需適配）：OBC（車載充電機(jī)）、DC-DC轉(zhuǎn)換器、BMS輔助功能—>高端車型全整合，經(jīng)濟(jì)型車型可簡化OBC功率；

排除組件：12V低壓電池—>因需為燈光、中控等低壓系統(tǒng)供電，當(dāng)前集成方案無法替代，仍需獨(dú)立配置。

圖片來源：YOLE

2.3.2模塊級集成：組件“分組整合”

模塊級集成是中間層，將功能級確定的組件按“功能關(guān)聯(lián)性”分組整合為模塊：

控制模塊：電子板1（核心控制）+電子板5（BMS輔助）+電子板6（OBC控制）——負(fù)責(zé)決策與信號處理

驅(qū)動模塊：電子板2（SiC驅(qū)動）+電子板10（AC電流傳感）+電子板11（DC電流傳感）——負(fù)責(zé)驅(qū)動SiC模塊與信號采集

功率模塊：電子板3（功率轉(zhuǎn)換）+DC-Link電容模塊+ SiC模塊——負(fù)責(zé)高壓功率轉(zhuǎn)換；

輔助模塊：電子板4（輔助電源）+電子板7（電容管理）+電子板8（低壓處理）+電子板9（EMI濾波）——負(fù)責(zé)低壓供電與干擾抑制

2.3.3系統(tǒng)級集成：模塊“協(xié)同工作”

系統(tǒng)級集成是頂層，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)（外殼、busbar）與電氣連接（連接器、布線）將模塊整合為整體，核心是“協(xié)同優(yōu)化”：

機(jī)械協(xié)同：所有模塊固定于鋁制外殼，通過導(dǎo)熱墊與冷卻管實(shí)現(xiàn)散熱協(xié)同

電氣協(xié)同：控制信號通過電子板1統(tǒng)一調(diào)度，功率通過busbar優(yōu)化路徑

軟件協(xié)同：各模塊的控制軟件（如SiC驅(qū)動邏輯、OBC充電邏輯）通過CAN總線同步，避免功能沖突。

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

以上我們詳細(xì)解析了硬件系統(tǒng)的整體架構(gòu)，包括核心參數(shù)、硬件構(gòu)成與集成層級。那么，在這些硬件中，最關(guān)鍵的核心組件（如SiC模塊、DC-Link電容）技術(shù)細(xì)節(jié)是什么？它們的工作原理又如何？下面我們一起來看看核心組件技術(shù)解析。

03

核心組件技術(shù)解析

在硬件架構(gòu)中，核心組件是決定系統(tǒng)性能的“關(guān)鍵少數(shù)”，比如SiC功率模塊決定功率上限，DC-Link電容決定電壓穩(wěn)定性，電流傳感器決定控制精度。下面我們逐一解析五大核心組件的技術(shù)細(xì)節(jié)與功能原理。

3.1自研SiC功率模塊

SiC模塊是八合一系統(tǒng)的“動力心臟”，負(fù)責(zé)將DC高壓轉(zhuǎn)換為AC驅(qū)動電機(jī)，比亞迪自研的功率模塊是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)參數(shù)領(lǐng)先的SiC模塊之一。下面我們來看看它的詳細(xì)技術(shù)細(xì)節(jié)。

3.1.1核心參數(shù)與物理特性

首先，我們看看模塊的核心參數(shù)：

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

這里面我們需要關(guān)注的是：一是1200V的額定電壓，適配800V高壓平臺，相比傳統(tǒng)650V Si模塊，可減少高壓回路的器件數(shù)量；二是175℃的最高結(jié)溫，耐高溫性優(yōu)于Si模塊（150℃），適合高功率密度下的長期工作；三是0.015Ω的導(dǎo)通電阻，降低導(dǎo)通損耗，提升系統(tǒng)效率（相比Si模塊效率提升5%-8%）。

3.1.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理（知識星球發(fā)布）

我們知道SiC模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它的性能，下面我們拆解其內(nèi)部構(gòu)成，參考下圖從芯片布局、基板設(shè)計(jì)、bonding工藝和封裝材料進(jìn)行下解讀...

其工作原理是：...

3.1.3技術(shù)優(yōu)勢與行業(yè)對比（知識星球發(fā)布）

相比行業(yè)內(nèi)其他SiC模塊（如Infineon FF650R12ME4），比亞迪BM系列SIC模塊的優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面：...

圖片來源：Yole

3.2 DC-Link電容模塊

DC-Link電容模塊是系統(tǒng)的“電壓穩(wěn)定器”，負(fù)責(zé)平滑整流后的直流電，抑制電壓波動，為SiC模塊提供穩(wěn)定的電壓輸入。下面我們來看看它的技術(shù)細(xì)節(jié)：

3.2.1核心參數(shù)與物理特性

通過表格呈現(xiàn)核心參數(shù)：

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

3.2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理（知識星球發(fā)布）

比亞迪的DC-Link電容模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用“多電容并聯(lián)+集成保護(hù)”設(shè)計(jì)：

...

其工作原理是：AC-DC整流后的直流電先經(jīng)過PTC限制浪涌電流，再進(jìn)入電容單元，通過電容的充放電平滑電壓波動（將電壓紋波控制在5%以內(nèi)），最終為SiC模塊提供穩(wěn)定的DC電壓輸入。

3.3電流傳感器（DC/AC兩類）

電流傳感器是系統(tǒng)的“電流眼睛”，負(fù)責(zé)采集高壓回路的電流信號，反饋給控制器以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。比亞迪八合一系統(tǒng)采用兩類電流傳感器：DC電流傳感器與AC電流傳感器。下面我們分別解析：

3.3.1 DC電流傳感器

主要用于采集電池輸入的DC電流，核心參數(shù)與結(jié)構(gòu)如下：

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

工作原理：高壓DC電流通過傳感器的銅排時，產(chǎn)生磁場，硅鋼磁芯聚集磁場，霍爾元件（Melexis MLX91207）將磁場強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)電子板11處理后反饋給電子板1的MCU，實(shí)現(xiàn)DC電流的實(shí)時監(jiān)測

3.3.2 AC電流傳感器模塊

主要用于采集逆變器輸出的3相AC電流，核心參數(shù)與結(jié)構(gòu)如下：

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

工作原理：逆變器輸出的3相AC電流分別通過模塊內(nèi)的3個銅排，每個銅排對應(yīng)1個硅鋼磁芯與霍爾元件（Melexis MLX91209），霍爾元件將磁場轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)電子板10處理后反饋給電子板1的MCU，實(shí)現(xiàn)3相AC電流的同步監(jiān)測。

3.4功率繼電器與熔斷器

3.4.1功率繼電器（知識星球發(fā)布）

3.4.2熔斷器（知識星球發(fā)布）

圖片來源：Yole

3.5高壓連接器與Busbar

高壓連接器與Busbar是系統(tǒng)的“電流通道”，負(fù)責(zé)高壓電流的輸入、輸出與分配，下面我們解析它們的技術(shù)細(xì)節(jié)：

3.5.1高壓連接器（知識星球發(fā)布）

3.5.2高壓Busbar（知識星球發(fā)布）

第三曲

04

11個PCBA詳細(xì)拆解

（知識星球發(fā)布）

PCBA板是系統(tǒng)的“控制中樞”與“信號處理中心”，11塊板卡各有分工，且硬件設(shè)計(jì)需適配各自的功能需求。下面我們按“核心控制板-驅(qū)動板-功率板-輔助功能板”的邏輯，逐一拆解關(guān)鍵電子板的硬件細(xì)節(jié)（因篇幅限制，重點(diǎn)解析電子板1-3，其他板卡簡要說明）。

4.1 電子板參數(shù)總表

4.2 核心控制板

4.3 驅(qū)動板

4.4 功率板

4.5 輔助功能板

第四曲

05

功能原理與協(xié)同邏輯

（知識星球發(fā)布）

在了解硬件構(gòu)成后，我們需要回答一個關(guān)鍵問題：這些硬件組件如何協(xié)同工作，才能實(shí)現(xiàn)“八合一”的完整功能？下面我們從功能框圖、控制信號、功率路徑、熱管理、EMC防護(hù)五個維度，拆解協(xié)同邏輯的核心細(xì)節(jié)。

5.1 系統(tǒng)功能框圖解析（AC-DC/DC-AC/HVDC-LVDC）

5.2 控制信號傳遞路徑

5.3 功率路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.4 熱管理協(xié)同邏輯

5.5 EMC 防護(hù)與接地設(shè)計(jì)

第五曲

06

測試與可靠性設(shè)計(jì)

高集成度意味著“一損俱損”的風(fēng)險(xiǎn)更高，因此測試與可靠性設(shè)計(jì)是八合一系統(tǒng)落地的關(guān)鍵。下面我們從“全工況測試”“冗余設(shè)計(jì)”“材質(zhì)工藝”“防護(hù)等級”四個維度，解析比亞迪的可靠性保障措施。

6.1 全工況測試方案

6.2 冗余設(shè)計(jì)（控制 / 功率鏈路）

6.3 材質(zhì)與工藝可靠性

6.4 防護(hù)等級與環(huán)境適應(yīng)性

07

技術(shù)方案總結(jié)

（知識星球發(fā)布）

通過前面的詳細(xì)解析，我們已經(jīng)全面掌握了比亞迪八合一驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)細(xì)節(jié)。下面我們從“核心特征”“效益與痛點(diǎn)解決”“技術(shù)啟示”三個方面，對方案進(jìn)行總結(jié)。

7.1 技術(shù)方案核心特征

7.2 效益與解決的行業(yè)痛點(diǎn)

7.3 技術(shù)啟示與行業(yè)借鑒

08 總結(jié)

（知識星球發(fā)布）