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羅克韋爾/Allen Bradley
工信部發(fā)布的11月汽車銷量顯示，雖受車用芯片供應(yīng)短缺等不利因素影響，我國(guó)汽車產(chǎn)銷同比呈下降趨勢(shì)，但是1-11月間，新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)量突破300萬(wàn)輛，已超出預(yù)期。在電動(dòng)汽車逐漸形成規(guī)模效應(yīng)的前景之下，電驅(qū)動(dòng)集成系統(tǒng)有望成為繼動(dòng)力電池之后又一個(gè)超千億級(jí)規(guī)模的市場(chǎng)。
對(duì)于這塊誘人的“蛋糕”，除了傳統(tǒng)OEM和tier1/tier2投身于電驅(qū)動(dòng)總成，也有許多新勢(shì)力強(qiáng)勢(shì)介入。本文將對(duì)電驅(qū)動(dòng)集成系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)、未來(lái)展望與時(shí)下熱門話題進(jìn)行探討。
電驅(qū)動(dòng)總成有兩大趨勢(shì)：高度集成化、高壓化
過(guò)去電驅(qū)動(dòng)是以模塊式產(chǎn)品的形式呈現(xiàn)，但集成式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在輕量化、總成效率、成本等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，所以電驅(qū)動(dòng)總成呈現(xiàn)的第一個(gè)趨勢(shì)就是集成化。
目前新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為六大模塊，分別是電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、DC-DC 轉(zhuǎn)換器、車載充電機(jī)(OBC)、高壓配電單元。前三者可以被稱為“驅(qū)動(dòng)總成”、后三者則被稱為“電源總成”。
將電驅(qū)動(dòng)總成與人類類比，電機(jī)控制器是大腦、驅(qū)動(dòng)電機(jī)是中樞神經(jīng)、減速器是驅(qū)動(dòng)安全的控制器。因?yàn)檫@三者之間連結(jié)較為緊密，所以目前行業(yè)內(nèi)比較常見的是將以上三個(gè)模塊從獨(dú)立單體向“三合一”整合。目前的新能源車型如Model 3、蔚來(lái) ES8、比亞迪元 EV360都使用了三合一驅(qū)動(dòng)總成。
除了以上可組成“三合一”電驅(qū)動(dòng)總成之外，他們與DC-DC變換器、車載充電機(jī)、高壓配電單元PDU進(jìn)行組合，將這些模塊經(jīng)過(guò)排列組合，也延伸出了“五合一”、“七合一”等集成形式。
同時(shí)為了適應(yīng)新能源汽車快速發(fā)展對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出了更高的要求，電驅(qū)動(dòng)總成也呈現(xiàn)出了高壓化這一趨勢(shì)。
如何實(shí)現(xiàn)高壓化，目前有兩個(gè)方向。第一是功率器件，目前我國(guó)已經(jīng)具備800-1200V功率半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)成熟度，不過(guò)仍然需要繼續(xù)開發(fā)更大功率、耐高壓的功率半導(dǎo)體。通過(guò)增加功率半導(dǎo)體的電壓使汽車百公里能耗提高并節(jié)約電能。第二是充電樁，當(dāng)前250A/400V的充電樁只能滿足100kW的充電功率。而增高電壓到800V后，可以到達(dá)200kWh。通過(guò)增高充電樁的電壓來(lái)增加汽車的續(xù)航里程。
產(chǎn)業(yè)風(fēng)起，多方勢(shì)力掀起整合浪潮
新能源電動(dòng)車的關(guān)鍵技術(shù)包括電池和電驅(qū)動(dòng)兩個(gè)方面，其中電池技術(shù)和產(chǎn)能技術(shù)門檻較高，難度相當(dāng)于IT界的CPU級(jí)芯片，目前還是由寧德時(shí)代、LG化學(xué)、松下等傳統(tǒng)電池大廠壟斷，其他企業(yè)較難進(jìn)入。
電驅(qū)動(dòng)總成雖然沒(méi)有像電池那么難以攻克，但其在技術(shù)、研發(fā)、集成度上都對(duì)企業(yè)提出很高的要求。在技術(shù)上，電驅(qū)動(dòng)總成的熱管理、電機(jī)油冷技術(shù)、碳化硅應(yīng)用、電磁干擾、故障率高等技術(shù)問(wèn)題尚未得到解決。在研發(fā)上，其成本較高，對(duì)資金要求過(guò)大，也阻礙了一般規(guī)模的企業(yè)涉足電驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。
因此，在電驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，不僅有許多實(shí)力較強(qiáng)的tier1/tier2和OEM搶占這塊技術(shù)高地，也有一些像是華為、美的這樣的大規(guī)模企業(yè)強(qiáng)勢(shì)入局。不過(guò)值得注意的是，這些新入局的企業(yè)大都還是以供應(yīng)商的身份來(lái)提供解決方案。
目前，汽車產(chǎn)業(yè)變化翻天覆地，產(chǎn)業(yè)格局隨之而動(dòng)，為此新能源電動(dòng)車在OEM、tier1/tier2和新勢(shì)力之間也掀起了整合浪潮。電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器為主的三合一/多合一電驅(qū)動(dòng)總成正成為他們前進(jìn)的方向。
未來(lái)還有一個(gè)值得觀察的地方在于：隨著汽車成為智慧城市、智能出行、智享生活的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，汽車的定義也在被不斷更新，所以智能汽車已經(jīng)不再圍繞動(dòng)力總成來(lái)進(jìn)行功能區(qū)分。前文提到的寧德時(shí)代、LG化學(xué)等電池巨頭也帶著構(gòu)建完整整套解決方案的目標(biāo)，想要進(jìn)一步擴(kuò)張其產(chǎn)業(yè)版圖。此外，傳統(tǒng)主機(jī)廠作為大玩家，則想要進(jìn)一步把系統(tǒng)開發(fā)都納入自制。他們具有更大的體量與更多的優(yōu)勢(shì)，是否會(huì)整塊吃掉電驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)，也成為了觀察的一個(gè)方向。
唯有不斷創(chuàng)新迭代才是立身之本
不論是傳統(tǒng)的OEM又或者是tier1/tier2，還是新入局的新勢(shì)力。想要在這一場(chǎng)汽車產(chǎn)業(yè)大變局之中占據(jù)一席之地，除了需要有強(qiáng)大的資金支持之外，掌握核心技術(shù)，不斷更新迭代，始終在這條賽道處于前沿位置才是其根本。
蓋世汽車作為產(chǎn)業(yè)的瞭望者，也將在2021第二屆中國(guó)汽車動(dòng)力總成電氣化國(guó)際峰會(huì)上就電驅(qū)動(dòng)總成問(wèn)題，邀請(qǐng)了國(guó)內(nèi)諸多專家學(xué)者，進(jìn)行一次行業(yè)內(nèi)深入的探討。
對(duì)于OEM而言，先有長(zhǎng)安汽車提出七合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，后有比亞迪順應(yīng)電驅(qū)動(dòng)總成集成化這一趨勢(shì)，創(chuàng)新性地集成了八合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
在細(xì)分模塊中，DC-DC變換器負(fù)責(zé)將新能源汽車中低耗電用電器與高耗能用電器之間的轉(zhuǎn)換；車載充電機(jī)在交流充電時(shí)，將外界的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，為動(dòng)力電池充電；高壓配電單元PDU負(fù)責(zé)電源分配與管理。他們對(duì)電驅(qū)動(dòng)的續(xù)航能力，電能轉(zhuǎn)化能力，電量分配能力和安全性都起到了關(guān)鍵性的作用。
因此專注于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、車載/非車載充電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)的天際汽車科技有限公司、目前正在汽車充電、續(xù)航和安全領(lǐng)域發(fā)展的華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司，提供高壓接插方案和新能源車傳感方案的泰科電子（上海）有限公司，以及在電驅(qū)動(dòng)總成提出熱管理方案的馬勒集團(tuán)，將就電驅(qū)動(dòng)總成在細(xì)分領(lǐng)域遇到的技術(shù)難點(diǎn)與突破進(jìn)行分享。
同時(shí)，電控模塊中功率器件的高壓化作為另一發(fā)展趨勢(shì)，SiC器件相比傳統(tǒng)的IGBT，頻率更高、開關(guān)損耗更小，可以讓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在高溫、高壓下保持高速、穩(wěn)定運(yùn)行。那么SiC器件在電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)該如何應(yīng)用，也成為了業(yè)內(nèi)技術(shù)討論的焦點(diǎn)。羅姆半導(dǎo)體、英飛凌、法雷奧西門子等公司也將各顯神通，提出他們的見解與方案。
我國(guó)擁有最大的汽車市場(chǎng)，如何利用好這一優(yōu)勢(shì)？只有不斷培養(yǎng)跨學(xué)科的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)新迭代前沿的技術(shù)、提高產(chǎn)能利用率與拓寬下游用戶市場(chǎng)，中國(guó)汽車才能呈現(xiàn)旺盛的生命力。
科學(xué)技術(shù)沒(méi)有捷徑可走，需要漫長(zhǎng)的研發(fā)積累過(guò)程。但是一旦突破技術(shù)瓶頸，將會(huì)為每一位用戶帶來(lái)煥然一新的體驗(yàn)，甚至是生活方式的革新。本次論壇的意義就是在于對(duì)前沿內(nèi)容的分享，前瞻技術(shù)的把握、前方藍(lán)海的探索，以推動(dòng)行業(yè)不斷前進(jìn)。
(原標(biāo)題：高壓電驅(qū)動(dòng)總成現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，主機(jī)廠、供應(yīng)商、新勢(shì)力誰(shuí)先起飛？)
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