電驅也內卷,從三合一到十合一,誰遙遙領先

2023-12-11     汽車商業評論

撰文 / 牛跟尚

編輯 / 張 南

在中國新能源汽車市場卷價格、卷配置、卷性能的同時,一場卷技術之戰卻早已打響。

卷的核心是電池、電機、電控,約占整車成本的55%以上,三電是新能源汽車的三大件,而電池約占整車成本40%,是最先被卷的卷心:從CTM(cell to module,電池單體集成至電池模組)、MTP(module to pack,電池模組集成至電池包),到CTP(cell to pack,電池單體集成至電池包)、CTB(cell to body,電池單體與車身集成),再到CTC(cell to chassis,電池單體與底盤一體化集成),從刀片電池、麒麟電池到魯班電池,好不熱鬧。

卷過電池之後,卷更能看出廠商三電實力差別的電機、電驅動。因為集成度更高的電驅系統有利於BOM(Bill of Material物料清單)降本,從而在市場上降低購車成本,提高產品的性價比。

電機約占整車成本的6.5%,以此為基礎的電驅總成系統約占整車成本的10%,主要包含電機、電機控制單元(電機控制器)、減速器三部分。這就是常說的三合一電驅動總成。

之前,國內外主流供應商、主機廠都在研發三合一的乘用車電驅,博世、采埃孚、電裝、舍弗勒(還有四合一,加上熱管理)、緯湃科技、麥格納、博格華納、尼得科(原名日電產)和比亞迪、上海華域、長安、東風等企業是先行者。

2023年8月1日,緯湃科技在長春工廠展示三合一電驅總成新品。來自緯湃科技中國電氣化解決方案事業群的鄭權向參觀者介紹三合一的優勢

最早的電驅系統是各個部件單獨布置,通過線束連接,驅動系統顯得冗雜。隨著技術壁壘的打破,特別是新能源汽車技術的市場的發展,電驅系統集成化成為潮流。

從技術方向看,電驅系統的技術進步圍繞動力、能效、高集成度、成本、噪音等領域展開。其中,電驅動性能改善是提升整車動力性、續航里程、保障安全可靠性的關鍵環節之一。電動乘用車的電驅系統面臨縮小體積、降低重量、提高銷量和確保高壓安全及可靠性的挑戰。

在市場競爭白熱化的今天,新老造車企業在新品上市前開始秀電驅——超強的多合一電驅。

2021年以來,賽力斯、華為、比亞迪、零跑、XPT(蔚來子公司)特斯拉、日產、長安、東風、廣汽、江淮等造車老實力與造車新勢力以及緯湃科技等生態鏈均發布過電驅三合一、多合一的技術及產品,就連做輕客的南京依維柯也宣稱新品搭載六合一電驅,做商用車動力鏈的康明斯也將其三合一電驅橋引入中國開始量產。

個個都說自家的技術最牛,到底哪一家電驅強,哪一家遙遙領先?

「多合一」起大風

11月17在廣州車展正式發布的東風納米01,將電驅卷出新高度:採用行業首個高集成度馬赫E十合一高速電驅動總成—iD3-70,主打的是高集成和高效率。

11月3日,2023年啟辰品牌煥新暨秋季新品發布上,啟辰Vita原生純電平台下全新車型「智能百變大純電SUV」啟辰VX6發售,採用六合一超級電驅。東風日產研發與採購領域黨委書記、啟辰首席技術官王峰介紹,由東風日產技術中心構建全新的啟辰Vita原生純電平台「擁有十合一的超高效電驅動,工況效率最高超過91%。」

10月30日上市的東風風神首款純電SUV——SKYEV01,這款12萬元級的純電SUV採用五合一集成電驅,主要是OBC、DC/DC、驅動電機和MCU二合一及減速器。

需要說明,無論是納米還是、啟辰、風神的電驅,均來自馬赫電驅技術。馬赫E十合一電驅動總成是東風公司在2021年4月發布電驅動總成,是馬赫動力家族純電領域的主打產品。

2023年9月月28日,東風公司在十堰舉行第八屆科技創新周。東風公司技術中心開發的十合一電驅總成成為本屆科技周看點之一

比東風納米01更卷的是,11月8日在中國(武漢)國際商用車展上,依維柯·聚星EV系列上市,它也宣稱採用六合一高效電驅動集成系統,選用的是上汽集團自主開發的高效扁線永磁同步電機,效率高達96%,綜合續航提升至少5%。

10月28日上市的新能源全尺寸旅行SUV傳祺ES9也宣稱採用雙電機、雙電控、差速器等多合一高度集成。7月,廣汽集團在科技日發布面向A級純電平台的產品——N合一集成電驅系統。3月,廣汽埃安發布夸克電驅技術。

9月4日舉辦的長安汽車第三屆科技生態大會上,長安汽車董事長、黨委書記朱華榮說,長安汽車開發的七合一 「超集電驅」、「七合一」智能整車域控制器處於行業先進水平—— 「遙遙領先」,引起觀眾會意的掌聲。

6月16日上市的江淮釔為3稱其搭載江淮釔為四大終極解決方案之一的九合一超級電驅,電驅動艙空間減少40%。

3月9日,日產汽車在日本橫濱公布名為「多合一(X-in-1)」電驅化動力總成新技術。日產已開發出「三合一(3-in-1)」動力總成原型,對電機、逆變器和減速器進行模塊化設計,應用於純電動車型;「五合一(5-in-1)」實現了電機、逆變器、減速器、發電機和增速器的模塊化設計,應用於日產e-POWER車型。

X-in-1,日產稱之為「多合一」,是日產汽車電驅化動力總成新技術

3月,賽力斯DE-i超級電驅智能技術平台亮相,集成電機、電池、電控、減震等傳統汽車組件,同時還包括了車身、底盤、內飾等,由增程專用1.5T四缸增程器、三合一電驅動系統、大容量功率型電池PACK、整車控制器VCU、電機控制器MCU、發電機控制器GCU、電池管理系統BMS等單元構成,已運用在與華為聯合設計AITO問界M5、M7、M5純電。

2023年9月22-23日舉行的2023中國(十堰)新能源汽車零部件交易會上,賽力斯集團旗下金康動力展示其多合一電驅總成新品

更早時間的2022年5月20日,比亞迪推出的八合一電驅動系統;2018年7月27日,零跑汽車在杭州總部舉行「自研·領未來「品牌體驗日活動,展現"三合一」+「五合一」集成一體式電驅總成——這款電驅系統代號「Heracles」(海格力斯,希臘神話力量之神)。

「多合一」有多好

實際上,多合一的趨勢並不止於電驅。

10月31日,在2023全球新能源與智能汽車供應鏈創新大會上,全球半導體公司英飛凌科技(中國)有限公司大中華區汽車電子事業部副總裁王岩向汽車商業評論表示,目前確實X-in-1電動技術越來越廣泛,集成在一起對整車廠是有很多的好處,首先整個體系會降低很多成本。而且X-in-1不只出現在動力系統,也會出現在很多的域,包括車身域、智能域。

在專訪時間,廣州市銳美汽車零部件有限公司總經理羅應濤向汽車商業評論介紹,目前他們做的最高的是八合一,跟比亞迪進行配套供應,多合一的優勢是非常明顯的,第一個是成本快速下降;第二,空間和重量相應的減少了很多。

東風公司技術中心新能源及動力中心總監陳濤告訴汽車商業評論,馬赫iD3-160是個平台化電驅產品,有三合一、五合一、六合一、十合一等多種集成形式,,實現電機控制器、電池管理、智能VCU、智能TCU動力域融合,實現精準控制,智能駕趣,系統最高效率突破95%。iD3-70電驅動總成採用十合一深度集成技術、控制器域控架構設計、高效控制算法、高效電磁方案、低拖曳結構和低粘度機油、扁線電機設計等關鍵技術,具有高效率、高集成、搭載性及拓展性強等特點,能滿足用戶全場景高效區尤其是城市擁堵等典型工況的使用需求,中汽研能效之星認證高能效區域占比高達91.9%。

86歲高齡的中國工程院院士、英國皇家工程院院士陳清泉是世界電動汽車協會創始人及輪值主席。他最近在多次報告中提到電驅的多合一優勢。在2023年8月21日舉行的2023汽車技術與裝備發展論壇開幕式主旨發言《智能電動汽車技術發展與標準化挑戰》報告中,他說:「動力總成從原來的分體式走向三合一,電機、電控系統現在成多合一,多合一包括的面更大,除了電機、電控、傳動系統外還包括車載連接器。通過多合一,成本下降,性能提高,體積減少,性能改善。」

「我是50年前就開始搞電動汽車,1993年,我跟行業合作開發了第一個概念車就提出三合一,現在這個三合一理念大家都有,現在是多合一,通過整合功率密度提高、效率提高、噪音降低。不僅僅是物理的融合,功能上也發生融合,所以噪音也減少了。」在2023年9月2日舉行2023泰達汽車論壇上,陳清泉在題為「創新驅動新能源汽車的新屬性、關鍵技術與跨界融合」報告中說。

電驅的發展正從此前的三大件、2020年三合一發展到今天的多合一大集成。電驅多合一成為行業大勢,體積更小的電驅系統將能獲得更大的車內空間和前後備箱容積,相同電量能跑更長的續航里程,可提高一體化裝配效率、提高電驅系統整體功率密度。

在日產汽車看來,「多合一(X-in-1)」技術可實現「三合一(3-in-1)」「五合一(5-in-1)」以及其他更多的集成方式,讓純電動車型和e-POWER技術的核心組件可以共享同一條生產線。

日產汽車公司動力總成和電動汽車工程部高級副總裁平井俊弘(Toshihiro Hirai)介紹,電驅化動力總成新技術「多合一(X-in-1)」具有以下優勢:

第一、核心組件的共享和模塊化應用提高了生產效率。相比2019年,2026年前後動力總成成本可降低約30%,實現e-POWER車型與燃油車型的成本持平。

第二、核心組件體積減小,重量減輕,可提高車輛的駕駛性能,最大限度降低噪音和振動。

第三、新開發的電機中重稀土的使用量減少到1%以下。

第四、享核心組件和控制技術,可提供日產純電動車型獨有的愉悅駕駛體驗。

零跑的八合一電驅總成高效、安全、輕和、舒適。它是電機+電機控制器+減速器三合一,與電機控制模塊、車載電源模塊、充電模塊、高壓配電模塊和整車控制模塊五合一的集合。這種集合的優勢在於其可減少線纜布局,提高效率的同時並近一步降低了線纜成本。

汽車商業評論記者曾探營賽力斯集團旗下的重慶金康動力新能源有限公司,成立於2018年1月的金康動力,是專業從事新能源動力電驅、電控、超級增程器的專業公司,年產能30萬台套。這家公司生產八合一的超級增程系統,三合一高功率高密度電驅以及二合一、三合一電驅。其產品應用在問界M5、M7系列產品上。

與賽力斯戰略合作的華為推出七合一電驅系統,包含電機控制器、電機、減速器、充電機OBC、直流轉換器DC-DC、電源分配單元PDU、電池管理主控單元BCU,以軟體算法和智能為核心的集成,能將智能化帶入到電驅動系統中,實現端雲協同與控制歸一,120kW的電驅動系統重量僅65kg,尺寸為410mmX400mmX330mm,極簡布置,做到Z向節省220mm,支架、連接器、水管等減少數個,線束縮短5m。

需要補充的是,Model 3就是在Model S的基礎上,整車線束長度從3公里縮減到Model 3的線束只有1.5公里,減少了造車成本。

零跑汽車電池線總經理宋憶寧向汽車商業評論介紹,在技術方面多合一肯定是好的,可以節約空間和降低重量,但是多合一集成後在可靠性和EMC等方面需要更強的技術能力,更考驗你的技術根底,而且多合一的選擇也分應用場景。

比如說A級車,因為它的架構沒有那麼複雜,以二驅為主,多合一就比較通用和適用。而對於零跑C平台這種車型,每一款車型都有四驅、兩驅、增程,用三合一可以共用多款車型,通用性和平台化最好。

宋憶寧表示,多合一是未來趨勢,但是用在什麼樣的車型上最適合也是有選擇的,不是所有的車型大大小小都用多合一,每家企業有自己的選擇。

「多合一」挑戰多

基於電機技術的進步,未來產品將呈現小型化、輕量化、出行形態多樣化。如何看待從三合一到十合一這種趨勢?是否有點技術內卷了?

英飛凌科技(中國)有限公司大中華區汽車電子事業部副總裁王岩指出,動力X-in-1不要有一個誤區——會降低一些晶片的需求,完全沒有降低晶片的需求。因為它所有的功能都在,只是說它原來是設計一個分離的系統,現在把這些系統集成在一起。但OBC、DC-DC等全部都在,對這些功率晶片的需求、驅動晶片的需求也全部都在,它確實會給半導體帶來挑戰,就是整車廠X-in-1為了減少體積,晶片廠要幫助整車廠去實現更大的功效。

埃安夸克四合一電驅

X-in-1在高壓的某塊能夠更多支持小型化。整車廠也會要求更高壓,從400V到800V,要到碳化矽這些領域。這需要更高效率的OBC,就會需求碳化矽,包括英飛凌最近剛剛完成收購的GaN Systems,對品的要求都有一個提升。

緯湃科技是全球首批將 三合一投入市場的供應商,在過去市場上還是 二合一或者單獨控制的時期,就將電控、電機、減速器合併在一起,這不僅是一個物理的集成,更是一個系統高效的集成。其三合一電驅總成在2022年為東風集團、標緻雪鐵龍集團、現代集團等5款品牌超20多種車型運用,2023年新增本田等車型。

「對於那些試圖在激烈的競爭中分一杯羹的新能源車企來說,集成化的電驅動系統,為他們提供了一個更加經濟高效的技術方案。從二合一到三合一再到多合一,內部組件之間的物理界限正在被打破,電驅動系統結構越來越緊湊,尺寸更小,成本更低,動力卻更加強大。

高度集成化一定是一個趨勢。」緯湃科技中國電驅動系統事業部總經理郁昌松表示。

作為電動汽車的核心部件,動力總成極大地影響著行駛里程和駕駛樂趣。這就要求動力技術具備高水平的效率表現和功率密度,電驅動系統必須儘可能緊湊、輕巧,以方便集成於車輛設計中,從而使電動汽車更靈活自由。

AI《汽車製造業》主編龔淑娟認為,新能源汽車的未來競爭,將是電驅動系統的競爭,從分體式驅動單元,發展到物理結構的集成,再到智能化集成和標準化平台,電驅動技術創新變革正在快速地推動著行業的發展。

對於多合一的弊端,行業有一部分認為,高度集成的問題是不好維修。

在實踐中,零跑這款電驅總成上方有維修蓋,方便對某一部件進行更換。高度集成化使得Heracles相比相同性能的傳統設計減少30%重量、40%體積,整體質量僅為91kg,但依舊和寶馬i3電驅總成一樣實現最大功率125kw,峰值扭矩250Nm;系統最高效率達到93.6%,高效占比區超越寶馬i3達到94.49%。

對於行業普遍關心的多合一後期檢修是不是比較麻煩?

宋憶寧表示,做這個產品,肯定是要有把握做到合格率高、故障率低,原來兩三個東西是分散布置的,其中任何一個壞了也都得修,以前是單獨換或者維修有故障的單件,現在是把多合一大集成件拆開去修,也不是不好修,維修難度會稍微增高。但這也不能成為一個主要的問題。不管你是分體的還是集成式,都得把可靠性做高,任何一個東西壞了都是車壞了。

廣州市銳美汽車零部件有限公司總經理羅應濤表示,在維修方面,如果是一旦壞了,確實有這方面的因素,但是現在汽車的質保期基本上達到八年,在八年之內就算你的成本再高,整車廠家都會承擔,不是說一旦壞了之後要全部換掉,這是極端個例,並不是一種普遍的現象。因為它分為幾大塊,也是分為電機、減速機、控制器,或者是其他的SPC模塊,並不是說一定需要整個總成來更換的。

10月31日,廣州市銳美汽車零部件有限公司總經理羅應濤接受汽車商業評論專訪時說,電驅多合一更多是整車廠主導

深圳威邁斯新能源股份有限公司副總裁韓永傑則認為,多合一的售後維修要考慮在不同地方布局快速的維修中心,能夠在發生失效時,快速的提供維修解決方案。

他指出,電驅成本很容易算清楚,各家很難做出差異化成本,電驅沒有絕對的壁壘,沒有說一家做的電驅是另外一家完全做不了的,這就導致做電驅的企業比較辛苦,做了很多事情,但是到最後一算帳不賺錢,這是整個電驅的現狀。

威邁斯將在2023年開發出多合一產品。這家致力於成為新能源汽車動力域解決方案的供應商認為,多合一的發展不是純粹的機械方案,而是和新能源汽車、智能汽車發展直接相關的,電力電子的深度集成是多合一降本的關鍵,要能夠切實做到器件共用,減少BOM成本;

多合一需要OEM、Tire1、Tire2一起合作,因為涉及到很多整車的交互,也涉及到很多規模化成本控制。

業內人士認為,多合一是多系統零部件的組合集成,但跨部件、跨領域的系統集成非常考驗技術和工程能力,目前只有少數大廠能夠做到。

相比於電機功率提升和能效優化,多合一大集成的所帶來的綜合收益會更加明顯,因為它越來越成為新能源汽車電驅系統最重要的核心技術之一。

一位技術專家告訴汽車商業評論,集成式、模塊化在燃油車上也已出現,只不過新能源車上更需要這樣,關鍵是看誰做的更好,整車的賣點是什麼,成本更低,要相互匹配或呼應,才能更好滿足相關需求。

「至於說三合一、五合一還是八合一,它不是說哪一個部件廠或者哪一個零件廠能夠決策的,更多的是整車廠,由整車廠來引導,由部件廠或者零件廠進行配合,真正主導的還是整車廠,因為它涉及到安裝的位置、空間、功率大小等等很多的因素。」羅應濤說,最關鍵的因素還是要有量,集成度越高,後期的採購成本會越低,研發成本需要靠銷量來進行分攤,用10萬台或者100萬台來進成本分擔,那是截然不一的,這是每一個整車廠家的計劃或想法,由多種因素決定。

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