今年的展会及论坛极其热闹,不少电驱企业拿出自家的优秀产品及储备技术,解说对市场需求的理解。我们也可以看到,部分电驱企业已基于主机厂采购策略和全球供应链分工的改变,对自身的产品布局以及架构做出相应的调整。
结合NE时代落幕不久的2023 xEV驱动论坛各位嘉宾的演讲以及圆桌讨论,笔者尝试着站在需求的角度,梳理、理解主流、前瞻电驱技术方案及其应用场景,主机厂与第三方的协作关系,国际化企业的反攻及架构调整。
本篇重点讨论多合一的发展趋势及前行过程中面对的挑战。
追求极致降本
NE时代2023 xEV驱动论坛上,深蓝汽车、巨一动力、华为、欣锐科技等都谈到,目前广泛讨论的多合一系统是包含电机、电控、减速器的电驱动系统和包含OBC、DCDC、PDU的电源控制系统,VCU、BMS等至少五个子部件的集成形态。
更多部件的集成能够为驱动系统带来哪些好处?
深蓝汽车电驱动开发经理朱斌华指出,深蓝的原力超集电驱基于“All in one”的理念,通过集成创新实现全方位的提升。典型的产品就是多合一电驱动总成,进行机械集成和电力电子深度融合。多合一电驱集成MCU与电源控制系统、整车控制系统等各控制器,未来可以共用主控芯片以及电源芯片等。核心是为了降本。随着系统以及零部件的质量进一步提升,深蓝汽车相信,集成化的趋势会更明显。
图片来源:深蓝汽车
“2021年开始,市场上出现了多合一的集成。当时大家开始探讨怎么进一步降体积、降重、降本。多合一或更高集成度的产品自然是比较优的一个选择。” 巨一动力系统有限公司研发中心副总监顾杰回顾了驱动总成集成发展过程。
阳光电动力科技有限公司产品线总监史良辰解释称,如MCU与OBC、PDU、BMS等功能模块的集成,可以进一步减少控制器方面的体积、重量包括成本,给整车布置带来更多的灵活性。
卧龙采埃孚总工程师杨林称, “以前二合一变成了三合一,三合一变成六合一,甚至现在已经出来十合一了。追求极致成本,催生出多合一产物。”
华为数字能源智能电动领域动力系统规划总监马明基于应用场景和整车开发对多合一趋势进行了分析。“A级车是讲究极致成本的车,希望在前舱做到应融尽融,打造极致的融合模块,降低整车成本。”“超融合、多合一以后,可以做到部件联合开发、部件耦合,这样会极大地提升主机厂开发周期。”
综合来看,多合一最大的好处是能带来成本的降低。
降本主要是通过两大方面来实现:
1、多合一方案通过共享壳体、线束、连接器等硬件,融合电子电路和软件算法,实现BOM降本。
2、多合一方案可以简化OEM供应链的管理,缩短开发周期,实现高效管理降本。
OEM强化多合一自研自制
三合一乃至多合一的集成化趋势十分明显,渗透率快速提升,合计已超过60%。多合一的比重也在与日俱增。
根据NE时代整理的新能源关键零部件装机量数据,今年多合一的渗透率已经突破10%。2021年至2022年,多合一的进展可谓一日千里,短短一年就从微量的1.2%增长到7.2%。
图片来源:NE时代报告
弗迪动力、长安新能源、英搏尔、华为数字能源是主要的四家供应商。配套车型按照终端销量由高到低分别有海豚、元PLUS、深蓝SL03、海豹、腾势D9、帝豪EV PRO、奔腾NAT、枫叶60s等。
在这些大家较为熟悉的数据之外,NE时代发现,OEM“自研自制”和“对关键技术的掌控”需求进一步加强,导致Tier1最终需要转移价值链上的位置,并加大研发投入。
根据NE数据,2022年,三合一市场中,OEM自制系统的比例达到57.3%。多合一市场中,2022年这一比重达到90.5%,到今年更加重至令人惊叹的97.7%。
NE时代研究院咨询总监徐笃升认为,多合一,为的不仅是成本,还有整车布置等一系列的考量。这样的情况下OEM更有自制的冲动,为供需关系带来新的考量:1、OEM对系统自制自研需求会进一步加强,接管原本系统供应商的工作。这是一个接管的逻辑。2、OEM对软硬件关键技术的掌控需求加强。这是一个主导的逻辑。两种逻辑之下,Tier 1都需要让渡出话语权,配合OEM完成多合一的研制。
那么Tier 1将何去何从?
徐笃升给出了两个方向:一是提供功率和控制集成部件,二是供电机/减速器部件。也就是在电机减速箱二合一和控制器多合一中找机会。往更远期看,芯片级集成、动力域控制器,再远点高性能计算机集成,都是Tier 1机会所在。
而只有在关键技术保持领先,能更好地协助主机厂,让车拥有更高的性价比,Tier 1在市场竞争中才能脱颖而出。
图片来源:NE时代报告
哪些新多合一产品问世?
我们看到,不少上下游企业推出新的多合一方案或发布集成度更高的方案。
巨一动力的多合一产品,功率规划覆盖30kW-300kW,可兼容适配前驱和后驱布置需求。根据适配车型,对动力进行了产品线划分,30~60kW产品线应对A00-A0级车型;90~130kW产品线应对A0-A级车型;150~180kW产品线应对A-(A+)-B级车型;200~300kW产品线应对B-C级车型。现阶段在研产品主要中低功率产品为主,部分产品已经推向量产。最新量产的是70/100/130kW六合一,已SOP,将搭载于江淮钇为3等车型。
面向A级BEV市场,华为数字能源的150kW超融合十合一动力域模块,通过首创芯片融合,功率融合,功能融合,域控融合,实现BOM数量降低40%,芯片数量降低60%。
图片来源:华为数字能源
华为数字能源称,动力域模块可以让车企实现动力域的集成简单,验证简单,开发简单,开发效率提升30%。同时,超融合动力域模块,让车辆前舱布置更简洁,可设置前备箱,并释放更多车内空间,提升用户的驾乘舒适性,给A级纯电车带来B级车的空间和体验。
东风旗下智新科技发布自主800V SiC十合一高融合动力域平台,系统输出功率200~280kW,系统最高效率94.5%。其中超融合高压控制器集成了MCU/DCDC/PDU/OBC/VCU/BMS/TMCU/PTC,带来体积减小、功率密度大幅提升的好处。
这款十合一集多项前沿技术于一身,是马赫E的一款旗舰产品,如控制器功率器件采用自主800V SiC,功率密度50kW/kg;电机同样采用了先进技术,如0.2mm超薄硅钢片、铁芯自粘接技术、碳纤维转子。为成本考虑,该十合一未来将推出低功率版,应用于A级车及小型电动汽车。
产品形态向深度集成发展
多合一的产品形态正在从机械结构集成向电力电子深度集成发展。
目前多合一方案大多是机械结构集成,通过简化连接、共用壳体降本减重。
下一步走向大小三电的PCBA集成、芯片集成,更远期向动力域芯片集成。其中芯片集成主要体现在主控芯片、通信芯片、电源芯片、存储芯片等IC共用。
顾杰指出,多合一控制器PCBA逐渐从现阶段多主控芯片/多块控制板向下一阶段多主控芯片/单块控制板发展,随着主控芯片算力、接口资源增加,发展为单主控芯片/单块控制板的域控多合一。
“芯片集成主要体现在主控芯片、通信芯片、电源芯片、存储芯片等IC共用。巨一动力规划芯片集成分两步走,第一步大小三电芯片集成,即电机控制+电源控制芯片集成,形成小域控,下一步动力域芯片集成,即VCU+BMS+电机控制+电源控制芯片集成。”
图片来源:芝能汽车
对于域控开发中OEM和Tier 1的合作开发模式,巨一动力也做了设想:OEM与供应商联合开发,OEM可根据自身开发能力参与到控制板、软件底层、应用层、集成测试等方面的开发,如VCU、BMS的硬件、底层、应用层、集成的开发和测试。
此外,行业也出现了电驱系统与热管理的集成,如舍弗勒的四合一电驱动桥。这款四合一也是全球唯一一款四合一,在集成电机、减速箱及电机控制器的基础上进一步集成了热管理模块,功率160kW,整个系统更加紧凑、效率更高,续航里程最高增加40km。其中集成的热管理模块包含多通阀和二氧化碳热泵空调的电动压缩机。另一亮点在于800V槽内冷却,通过集成式智能液压系统代替油泵实现油控制,使冷却油流经扁线上的沟槽进行冷却,加强散热能力,峰值功率可以延续三十秒。
问题还很多,不是每个人都认同
多合一的实现在技术上面对许多问题,比如EMC、NVH、可靠性等问题。
深蓝汽车的原力超集电驱经历了五年的攻坚克难,不仅解决了空间布置的问题,而且解决了热、EMC、NVH、可靠性方面的诸多难题,如此才能使产品体积、重量、功率密度、噪音和成本都得到了全方位的提升。朱斌华说。
顾杰罗列了开发过程的几大问题:
第一就是EMC的问题。三合一也有很多EMC的要求,EMC的要求越来越高,现在谈class4甚至到class5,多合一以后,原来的单电控加上电源在大的腔体内相互耦合,EMC的问题会更严峻。
第二是NVH,这是用户直接感知到的,主机厂对NVH的要求现在可以说是“极致”的。给几万块的小车做配套,对NVH的要求也是非常高的。多合一以后,因为大的壳体主要在控制器,有一些体积的增加,改变了整个模态,传递路径会发生变化。NVH的解决上还是有更多的挑战。
第三,可靠性。回归到车的本质,回归到产品的本质,可靠性一定是越来越高度关注的一个领域。
欣锐科技董事长吴壬华对多合一的价值提出了一些犀利的问题。“每当我们考虑将多个功能件集成为一个总成件时,必须问自己以下几个层面的问题:(1)应用层面上:成本有下降吗?体积减小了吗?重量减轻了吗?(2)设计层面上:性能提升了吗?可制造性提升了吗?供应链优化了吗?(3)售后服务层面上:售后服务费用降低了吗?售后服务作业简化了吗?备件供应优化了吗?由此他发出提醒:大集成方案很容易想到。各式各样的大集成方案受利益/立场不同的影响差异巨大,是否有价值需要仔细分析。”
“从纯电驱动总成来看,50%以上都已经三合一了,三合一是主流,多合一也成为一种趋势。当然不是越多越好,还是根据需求、需要来。要做到极致,可能对某些车型某些应用成本会更低,效率会更高。”电动汽车电驱动系统全产业链技术创新战略联盟理事长贡俊同样强调。
在徐笃升看来,多合一产品的渗透率快速提升,是因其在降本上作用显著加上比亚迪的示范效应,因此成为当下的重要选择。但是,多合一需要面对巨大的售后压力。因此不是每个人都认同多合一的发展方向。怎么看到一项技术的潜力、前景,做出最终的决策,这是非常有难度有挑战的一件事。
来源:第一电动网
作者:NE时代
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