电动车越来越多地采用E轴三合一装置，将马达、逆变器和齿轮整合在一起，以实现车辆更小、更轻、成本更低，同时提高车辆性能。因此愈来愈多的汽车业者，开发出了基於X-in-1单元的多功能平台，并大量的应用於多款车型。

今天电动车的架构正在发生重大的改变。目前，电池、马达等动力系统，煞车、助力转向等底盘系统，摄影机、毫米波雷达、雷射等安全系统，以及汽车导航系统、显示器等座舱系统等，正以分散的方式进行控制，但其中有些部分却又是相互连接。

所以电动车越来越多地采用E轴三合一装置，将马达、逆变器和齿轮（减速齿轮）整合在一起，以实现车辆更小、更轻、成本更低，同时提高车辆性能。随着汽车开发效率的提高，整合电力电子控制（例如，DC-DC转换器和车载充电器OBC）的趋势正快速的被接受，因此愈来愈多的汽车业者，开发出了基於X-in-1单元的多功能平台，并大量的应用於多款车型。

自驾车比传统汽车消耗更多的电力

HV和燃料车一样，但需要由电动马达提供动力，因此它们是内燃机车辆。虽然是高精度电子控制，但涉及化学反应的一系列机制下，存在轻微的时间滞後，使电脑所做的决定立即得到反映。当使用传统的加速踏板和煞车踏板时尤其如此，经常会感受到必须按住加速器，并等待几秒钟才能获得所需的输出。

随着自动驾驶系统变得更加复杂，能够以更多的时间回应各种情况，这种时滞将变得更加显着。但是纯电动车用马达的特点是从踩下油门的那一刻起就能发挥出最大扭矩，其动力结构本身也比内燃机简单。它还与电子控制相容，并且能够比内燃机更快地反映电脑决策。在这样的背景下，电子控制系统与驱动系统马达的匹配和协调，就变得至关重要。

自动驾驶汽车比传统汽车消耗更多的电力，这是为了确保自动驾驶所需的系统，例如高性能系统单晶片（SoC）和各种感测器能充分的运作。正如安装在电脑中的GPU（图形处理单元）的耗电量，与其性能成正比一样，因此安装在自动驾驶汽车中的超高性能电脑也需要更多的电力。从这一点来看，可以说电池容量较小的燃料车作为自动驾驶汽车是处於劣势。至少也需要混合动力汽车（HV）才能导入一部分的自动驾驶功能。

线控将成为下一代驱动技术主流

目前最新的观念是透过「线控」，现阶段线控系统可与电脑控制相容。传统的驱动、煞车和转向机构，例如加速器、煞车和转向器，透过将控制设备机械连接到转向轮，将操作命令物理传输到每个控制设备。但是线控系统则是将操作命令转换为电讯号，并在没有任何实体连接的情况下传输。透过电脑化後，操作命令被转换为电子信号，实现透过电线控制车辆的电气控制。在取代机械结构下，藉由电气控制使车辆的行驶更为平顺和灵活。

此外，也因为线控驱动（加速器控制）、线控制动（煞车控制）和线控转向（转向控制）的优势，取代传统机械控制装置的依赖，增加了布局的灵活性。在这样的机制下，未来踏板和方向盘可以用按钮或操纵杆代替，并且可以自由设置在驾驶座中更人性化的地方。

例如BOLDLY的「NAVYA ARMA」就是没有采用手把或其他装置，而是藉由一个类似游戏控制器操作的系统，来实现这种新一代的行车控制（图一）。

图一 : 驾驶员进行控制器操作实务训练（左），NAVYA ARMA的驾驶控制器（右）。（source：SOFTBANK）

轮内马达与X-in-1系统让行驶更智慧

除了线控系统之外，还有工程师采用了轮内马达的设计，透过将马达放置在驱动轮附近，不仅可以单独控制每个车轮，还可为车辆的内部布局提供更大的自由度。而这样的变化，在整合多种功能下，系统将变得更加复杂，维持行驶安全性变得更加困难，因此诊断功能和故障预测等预防性技术更被相关业者所关注，也逐渐出现异业结盟合作的趋势。

Nidec（原日本电产）在2023年6月，宣布将和瑞萨电子合力开发下一代E-Axle（X-in-1系统）半导体解决方案，整合了EV所需的驱动马达和各种电力电子设备，来实现高水准的性能和效率，并且达到体积小、轻量化、低成本目标。

Nidek-E-Axle

对於X-in-1系统，Nidek已在2019年底开发了一款6合1的概念验证（PoC），除了马达、逆变器和齿轮之外，还配备DC-DC转换器、OBC和配电单元（PDU）。与瑞萨电子合作，将是此计画的第二阶段，透过整合电池管理系统（BMS）和其他系统来进一步提高整合度。而DC-DC和OBC功率装置所采用的功率元件，也将从原先的碳化矽（SiC），替换为更适合高频作业的氮化??（GaN）。

例如Nidec的「E-Axle」牵引马达系统整合了马达、逆变器和减速器，虽然整合动力需要这三个元件，但从产生连接功能，到轮胎的驱动轴的旋转扭矩，再到驱动车辆，每单元又是可以独立的操控（图二）。

图二 : 透过小型eAxle的应用，可将车体外型与车内空间做最大的应用。（source：日本电产、丰田汽车）

日产-e-POWER

在驱动总成方面，日产也投入了相当大的资源发展下一代的技术。目前，日产正透过电动车（EV）和e-POWER，两大方向全力发展电气化。尤其是加速开发下一代电动动力总成X-in-1，希??透过100%电机驱动，以及主要元件的共享和模组化来普及电动车（图三）。

图三 : 日产下一代电动动力总成X合1（source：日产汽车）

EV和e-POWER都是日产汽车100%独立发展出来的马达驱动电动动力系统。由於两个系统均仅依靠马达运行，因此马达和逆变器等主要部件可以共享。并且透过将X-in-1模组化，不仅提高了基本性能，例如更轻、更小，透过整合改善声音和振动性能，而且透过进一步共享主要元件来降低组件成本和产量，与2019年相比，成本大幅度的降低了30%（图四）。

图四 : 动力总成小型化（体积比）。（source：日产汽车）

行驶1200公里的新一代电池

对於电池电动车（BEV）来说，电池就像是让电力流动的心脏。目前主流的技术是将液态锂离子电池，透过提高方形电池的能量密度来提高性能，来增加可行驶的距离和EV车使用时间。

在2023年6月，丰田汽车发表了一项令全球车界惊讶的技术消息。丰田表示将於2026年推出LEXUS下一代电动车。更重要的是，该车将配备下一代锂离子电池，可提供1000公里的实际续航里程。

丰田首席技术官中?裕树表示，虽然1000公里令人惊讶，但如果使用全固态电池，根据简单的计算，预计可以达到1200公里。此外，正在开发能实现10分钟或更短的快速充电时间的技术（充电率从10%到80%）。

对於业界来说，这则消息是具有相当的震撼性。因为美国电动车的平均续航里程略低於500公里，目前2023年款Lucid Air以830公里领先产业，虽然特斯拉可在15分钟内充电至80%。但是如果丰田的新技术得以实现，将会压倒两者。

造成业界震撼首先第一个理由，是丰田在电动车方面被认为是「落後者」，并且没有良好的记录。例如，丰田刚在2022年推出了首款电动车bZ4X後，由於担心轮毂螺栓松动并导致车轮脱落，该车在首次亮相後就立即被召回。

另一方面，大多数主要汽车制造商在市场上至少有两种电动车车型，就像BMW和宾士各推出了五款车型。但是直至2023年年底，而丰田和旗下豪华品牌LEXUS各自推出了一款车型。

根据发表的资料显示，丰田对於下一代的车用电池来说，丰田除了开发高品质、廉价的电池外，还致力将双极结构与高镍正极结合的高性能电池商业化，以在2027-2028年实现进一步发展（表一）。

在降低电池成本方面，将使用廉价的磷酸锂（LFP）作为材料，达到与目前的bZ4X相比，续航里程增加20%，成本降低40%，快速充电时间为30分钟或更短。而在高性能电池商业化方面，除了续航里程提高10%、成本降低10%外，并且让达到池以20分钟，或更短的快速充电时间（SOC=10-80）实现压倒性的性能。

图五 : 丰田藉由改变电池结构来提升效能。（source：丰田汽车；作者整理）

丰田发表新一代数位驾驶舱

对於观察未来EV车驾驶舱的趋势变化，最热门的议题莫过於丰田汽车最近发表了新一代数位驾驶舱，除了全数位仪表外还配备手持数位显示器。

在2023年日本移动展上，丰田汽车宣布了预计在2026年发表的下一代电池EV车中，采用全数位驾驶舱，将透过数位化、智慧化来重新定义座舱。特点包括内建平面显示器的全数位仪表板、非常少见的线控方向盘，以及方向盘两侧的手持式数位显示器。座舱中心部分也设置了触控式显示器，用於娱乐目的。

图六 : 丰田2000GT的数位驾驶座（source：丰田汽车）

丰田表示这款数位化智慧座舱，对於驾驶者来说提供了三个高价值性的设计。包括：1.所有操作均可在手边进行，无需将视线离开路面；2.即使是驾驶者也将能够获得数位体验。因为目前的数位内容主要是提供给乘客，而非是驾驶体验的一部分；3.灵活满足多种需求，从只专注於汽车基本功能的跑车、低价车的需求，演进成享受驾驶需求的更多有趣性。

特别是，方向盘两侧的手持式数位显示器，具有与动力系统相关的操作，例如左侧的换档选择器，以及右侧的娱乐相关的操作。特别是，右侧的数位显示器，提供驾驶者可以像智慧型手机一样操作，因此任何经常使用智慧型手机的人都可以轻松地操控。另一方面，由於是全新的作业系统，操作非常直观，只需触摸「D」等键即可，同时ADAS操作也集中在左侧。