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IHS Markit专家把脉电驱系统的未来:“三合一”将成主流

  新能源汽车市场正进入后补贴时代,这将加速汽车行业洗牌,侵蚀部分整车企业的财务实力,整车制造商和供应商需要共同承担退坡成本。眼下,零部件集成化设计是促进成本下降的主要途径,通过集成化设计,一方面可以简化主机厂的装配,提高产品合格率;另一方面可以大规模缩减供应商数量,还可以达到轻量化、节约成本等目的。

  在2019上海车展上可以发现,众多整车及零部件企业展示了其“三合一”电驱动产品,有些已经趋于商业化,可以说近两年将会集中实现产品量产。那么,“三合一”电驱动系统是未来主流的集成化方式吗?目前的技术是否成熟?系统供应商是否会取代原有的电机、逆变器、减速器部件供应商?《汽车与配件》记者邀请到IHS Markit高级分析师张攀登,就这些疑问进行深度解答,并对“三合一”电驱动系统的发展进行展望。

  IHS Markit专家把脉电驱系统的未来:“三合一”将成主流

  IHS Markit高级分析师 张攀登

  “三合一”电驱动系统从何演变而来?

  电驱系统的集成度正在逐渐加深,本文所指的“三合一”是指电机、减速器和逆变器的集成。张攀登介绍,在“三合一”话题热门之前,早些时候的集成方式主要基于车载电源层面,把车载充电机、DC/DC直流变换器,以及逆变器集成在一起。现在的趋势是将逆变器从车载电源的集成中抽离,与电机及减速器集成,即驱动层面的“三合一”集成。

  事实上,最初的电驱动系统不存在集成式设计,其电机、逆变器、减速器、充配电系统等部件均单独布置,各部件间靠线束连接即可。整个空间布局看来来非常复杂,且体积大、重量重。渐渐地,电驱动系统开始“二合一”设计,即电机与减速器集成。

  对于“二合一”,张攀登认为,从空间的角度来说,单单把电机与减速器集成在一起的“二合一”系统已经比较优秀,汽车前舱可以单独做空间。如果“三合一”集成,还可以省去高压线束,而这个高压线束在“二合一”系统中是必不可少的。

  IHS Markit专家把脉电驱系统的未来:“三合一”将成主流

  “三合一”电驱动集成系统

  因此,“三合一”驱动集成由于系统体积比“二合一”更小,车辆各系统的布局可以更加灵活,这也有利于车企的平台化设计,即为不同车型搭载同一套系统。对于用户来说,可获得最大化的乘坐空间,以及宽敞的储物空间。再加上汽车更加轻量化,使得电动汽车的续驶里程更长。

  “三合一”电驱动系统技术成熟吗?

  既然“三合一”电驱动系统能给主机厂和消费者带来那么多好处,那目前这项新技术到底成熟吗?张攀登指出,当一个电子元件与两个机械件集成,“三合一”的难度要远远大于“二合一”。这不仅仅是简单的积木组装,而是能否实现“1+1大于2”的问题。具体要看集成和设计能力,并需要考虑额外的润滑、冷却需求和更严格的布置设计。

  具体来看,若不采用“三合一”设计,系统各部件与空气的接触面积就能更大,这有利于系统散发热量;而系统采用集成化设计后,几个部件间并无间隙,这就需要厂商重新考量整个系统的散热设计,以保证各部件处于正常的工作温度,如此一来会将简单的风冷/液冷冷却系统复杂化,更加考验厂商的技术和设计能力。但张攀登也表示,“集成后故障率反而会下降,因为其一致性会做得更好”。

  “三合一电驱动系统由于需要一个专门的空间来容纳,因此它更适用于新的平台或车型。”张攀登补充道。

  哪些企业掌握了“三合一”电驱技术?

  “三合一驱动技术可以说是整车厂推动起来的一个技术路线,如特斯拉、蔚来、比亚迪等引领了这个潮流,以至于现在汽车零部件企业看到这样一个趋势后,也纷纷在该领域投入研发。”张攀登如是说。

  先来看看整车企业,以比亚迪为代表,其发布了“e平台”,涵盖电机、逆变器、减速器集成的三合一电驱动总成,以及DC-DC、充电器和配电箱三合一的高压系统等。其中,比亚迪的三合一电驱动总成系统中,电机转速达到r/min。据悉,比亚迪这款驱动总成综合效率达到88%,最高效率达到91.9%,重量下降了35%,功率密度提升了40%,电机成本下降了40%。

  据了解,比亚迪元EV360便是比亚迪“e平台”下的首款纯电动车型,该车是一款纯电动小型SUV,电机峰值功率为160 kW,峰值扭矩为310 Nm。

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  比亚迪元EV360

  张攀登坦言:“目前来看,真正掌握‘三合一’电驱动系统技术的主机厂仅仅只有少数几家,究其原因主要是研发并生产该技术产品的门槛很高,没有雄厚的技术和资金实力,不可能在市场规模起来前投入其中。”

  “而这些‘引领潮流’的主机厂之所以大手笔卷入该领域,除了前瞻到‘三合一’电驱动技术是未来发展趋势,希望将核心技术掌握在自己手上之外,更多的一个因素可能是由于当时电动汽车的市场份额极小,主机厂压根找不到供应商,只能自己做。”张攀登补充道。

  目前一些Tier1零部件企业也纷纷布局“三合一”电驱动,以博格华纳为代表,其将减速器、电机和逆变器集成在一起,研发出iDM(Integrated Drive Module)。相比上一代eDM产品(“二合一”设计),iDM在性能、集成度、尺寸、重量、成本方面的优势更明显。同时,IDM减速器速比和电机尺寸可以根据客户的要求做出改变,电压250-450V,电机功率90-160kW,输出扭矩2500-3800Nm。

  与主机厂不同的是,零部件企业更关注行业趋势,只有那些真正成为趋势并具有盈利性的技术,他们才会置身其中。对于“三合一”电驱动系统的布局证明供应商们已经嗅觉到商机。

  “三合一”电驱动系统迎来多元化竞争格局

  目前转型布局“三合一”电驱动系统的零部件玩家有两类:一是如博世、麦格纳、大陆集团、采埃孚、博格华纳、舍弗勒等国际零部件巨头,其本身在动力总成领域具有一定优势,并通过收购、兼并的方式,掌握电机或逆变器技术;二是电机/电控产品提供商,转型做“三合一”电驱动解决方案的企业,其中很大一部分为本土供应商,如上海电驱动、中车株洲、精进电机、蓝海华腾等。

  “电机、变速器和逆变器三个零部件中,相对来说对变速器的技术要求较低,其次是电机。纯电动汽车的制造门槛比传统内燃机汽车低,相对比较容易进入,竞争也势必更加激烈。传统企业转型进入电驱动市场,所做的产品必须性能要更优越才能在这个领域立足。”张攀登表示,“原先做变速器的Tier1企业更多通过收购方式来提高自身竞争力,如博格华纳,收购美国雷米电机和英国Sevcon公司后,拥有了电机和控制器的研发和生产能力。”

  “对于变速器起家的企业来说,在混合动力领域更占优势,但在纯电动领域,大家的起跑线相同,市场格局将重新改变。传统内燃机车,80%的主机厂都是自己制造发动机,而对于新能源汽车市场来说,企业更多通过外购一些核心零部件来实现造车,尤其造车新势力。所以,这些企业等于重新进入了一个新的市场。”张攀登如是说。

  那么电驱动市场的未来格局将如何?张攀登认为,很多国际供应商在传统内燃机时代占据优势,甚至具有垄断地位,但电气化时代的来临必将改写市场格局。虽说份额不会直线下降,但会有更多企业能在该领域分到一杯羹。

  —总结—

  张攀登认为:“‘三合一’是电驱动目前发展的主流趋势,但也不能完全说‘三合一’是所有技术路线中最好的一个,只是它已经发展得相对成熟,且效果可见。具体走哪条路线取决于主机厂的需求。从成本性能上来看,‘二合一’和‘三合一’哪个更好,还有待于市场考验。”

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