上海电驱动董事长贡俊:一场关于电驱动系统的终极对话

关于48V系统的发展

大部分欧洲车企认为,基于油耗、排放的考虑以及智能驾驶技术的发展,在欧洲至少会有60-70%的车型会用上48系统。随着智能驾驶技术进步,车上智能驾驶设备用电量越来越大,12V系统已经不堪重负。

而48V系统由于电机和控制器必须一体化,而且要面临100℃以上的高温考验,对控制器的芯片集成和应用环境适应性是很大的挑战。

国内很多车企计划在2025年停止销售传统燃油车,如果我们把2025年以后纯电车型占30%计算,这就意味着70%的车型将是混动。

相对于发动机、变速器必须要动的强混方案,改动量较小的48V方案对自主品牌来说是一个较容易实现的方案,也就是说,48V会在剩余的70%中占有相当比例。

根据我国的双积分政策,到2020年新能源汽车积分比例要达到12%;2020年油耗指标是5L/100Km,仅仅依靠48V系统无法实现5升的排放要求,如果再搭配P2、P3或者P2.5,就能实现这一指标。

轮毂电机和轮边电机的问题

最早进行轮毂电机研究是米其林,它的想法很简单:借着电动汽车的东风,把自己由“卖轮胎的”转变为“卖电动轮的”,变成附加值更高的公司,但是最后米其林放弃了,原因是每一家主机厂的悬架都要调整,成本太高;想着把电动轮做成通用件,但是行不通,因为电动轮里不止有电机,还有转向系统、悬架系统和制动系统,和底盘密切相关。

轮边电机和轮毂电机的轮胎磨损问题所有厂家都或多或少存在,主要问题是差速和控制策略问题。

分布式驱动在高校里研究比较深入,但在企业层面可能是经费问题,没有较大的投入或者没有把现成的成果拿过来用,实际上可以通过软件的控制解决轮胎磨损问题。

轮毂电机国内外都有做的,但目前进入量产状态的还没有,还有很多成本、技术等方面的问题需要去解决。从长远来看轮毂电机有发展空间,但短期来看产业化还需要时间。

轮毂电机在小型车和轿车上应用可能性比较大,在大车上个人建议用轮边方案,国内也有一家乘用车厂提出过下一代纯电平台只做轮毂电机,但目前好像有一点改变,主要原因是产业链方面的问题。

关于轮毂电机应用方面,小编有不同的看法,并且恰好相反:乘用车尤其是中小型电动车,前轮空间狭小,电驱动、制动、转向、部分悬架都集中在一起,难度非常高,并且簧下质量是一个难以克服的问题,第三是乘用车车速较高,差速问题和散热问题也会因而突出。

在商用车上,对舒适性的要求没有乘用车高,第二是空间大,容易布置,第三是车速要求不高,差速导致的轮胎磨损问题和电机以及制动散热问题也就不会表现的很严重。(编者按)

随着国家新能源补贴政策的退坡,怎样做出性价比更高的电驱动系统?

随着规模的上升,供应链降本仍有一定空间。但是最重要的降本方式仍是设计降成本。

设计降成本需要对整车的需求有深度理解,在满足整车要求的前提下,电驱动系统功能没有浪费、不出现冗余;这要求对整车有非常客观的理解。

目前来看,好的性价比取决于上下游联动,需要有较好的供应链资源来配合才有可行性。有些国外产品比国内便宜,实际上他们在源头就把事情做完了,但国外有一个情况是目前我们国内主机厂不能接受的,那就是国外主机厂给供应商的开发费非常高,一般1000万到3000万欧元做一个项目;比如美国某电驱动系统的价格比国内自主品牌低,但是动壳体模具就要1500万开发费起步。

除去补贴,电动汽车的价格与燃油车持平、甚至低于燃油车,电动汽车才具备市场优势,在2020年补贴取消后才能生存下去。届时,电驱动系统总成的价格需要下降到1万元以下。

目前已经有国外企业实现了这一目标,但国产电驱动系统总成价格距离1万元的水平还存在非常大的差距,电驱动总成(电机+控制器+减速器)价格下降到1万元以下,是全世界的下一代技术和产品水平。

新能源汽车补贴实质上是补给新能源动力总成制造成本与传统动力总成(含电池)制造成本的“差价”,一旦补贴完全退坡,电池及电驱动系统总成必须要具备价格优势,才能继续参与市场竞争。

现阶段新能源汽车的体量还较小,电机系统难以实现规模化生产。以传统车为例,一个车型一个月就可以实现数万台的销量,如此一来,动力系统的价格就可以极大地下降,但目前还没有单一新能源车型能实现这一销量水平。(编者注)

为了应对补贴退坡,维持整车成本不变,能否降低电池用量、提高电机和电控效率来保证续航里程不变?

这个方向没有什么可行性,因为现在电机高效区的效率已经做到80%以上,甚至超过85%;再提升已经得不偿失:有可能提高1%的效率要花掉30%的成本,划不来。

国家降低补贴是一个大趋势,到2020年纯电动一定没有不贴了,如何应对?首先是自己的产品要跟同行比较,有合适的定位,根据不同的用途、续航和车型,对应不同的场景提出不同的解决方案;其次是在没有补贴的情况下,要从车辆的全生命周期和燃油车作比较,比如路权、电费等等。

汽车能量损耗与汽车质量成正比,汽车轻量化是降低新能源汽车能量损耗、提高行驶里程的重要手段。

新能源纯电动汽车驱动系统通常占汽车总质量的30%-40%,驱动系统的轻量化是整车轻量化的重点之一。在提高驱动电机的功率密度和转矩密度方面有很多工作可以做。电机功率密度的提高一般采用两用途径:1)提高电机转矩密度;2)电机高速化。逆变器方面,国家也提出到2020年实现功率密度倍增计划。(编者注)

电驱系统集成化问题

现在市场上三合一、四合一、五合一、六合一,甚至八合一都有,但是从另一个角度分析,如果出了问题,整个系统都要拆下来,这样对备件系统和维修系统都是很大的挑战。

对于乘用车而言,一些车企把电机和减速器放在一起,电控单独拿出来,从某种程度上来说,这有一些不合理:轿车前舱空间有限,这样的布置空间利用率不高,因为电机和减速器最后就是要装配到一起的。

如果把电机和逆变器放一起,起码有两个好处:第一是电磁兼容问题少了,因为这三根线是电磁兼容问题发生的根源;第二是这三根线少了,成本会降低。这三根线最便宜的几百元,要求高一些的要上千元。

在轿车领域里,三合一系统在很长时间内会是主流。

对于起步较晚或者技术实力不强的商用车企业来说,对供应商的依赖度比较高,提供一体化解决方案,尤其是对新能源物流车来说比较合适。

国外车企逐步进军纯电动车市场,自主电驱动系统如何提高竞争力?

国内做得好的电驱系统企业已经可以和外国公司在同一水平对话了,我们稀土电机资源在电动汽车领域是有比较优势的。在和国外车企的接触中会发现,混动车型因与发动机和变速箱关联较大,所以混动系统他们自己做;纯电系统会来中国选择,国内纯电系统的鲁棒性比较强。

从电机产业来说,独立供应商一定会有,个别主机厂也会做。对主机厂来说,电芯不一定做,但是PACK一定会做;对电机系统而言,目前多家车企都在建设能力,届时他们会自己做一部分。

日本和美国不一样,日本基本是自己的供应商,像丰田和电装就是交叉持股,但是目前丰田也想让电装自己去找市场,希望它有独立发展的能力,能进一步提高竞争力,就想当初德尔福从通用独立出来一样。

理论上来说电驱动系统是一个蓝海市场,但现在已经提前从蓝海变成了红海,甚至变成血海。业内很多电机厂处于亏损状态,就是为了低价杀入新能源车市场分一杯羹,这就是目前的现状。

所以谈到竞争力的问题时,要有正向开发能力,要有可靠的供应链资源,并且最近几年做电机要熬得过去,要有一定实力。

基于目前电驱系统现状,我国在哪些领域容易实现弯道超车达到国际领先水平?

就从驱动电机来说,我国自主品牌和国际间的差距不是设计和应用,而是工艺和装备。电机本身是正向设计,产业链是完整的,缺的是芯片和装备产业。

国外的芯片半导体厂商愿意和国内有实力的企业开展合作,因为这是比较市场化的领域。

目前IGBT核心器件还来自国外居多,尽管国内有多家企业在奋力追赶,国内现有的产品至少可以用,但做到国际领先水平还有难度。要说有一两家企业进入国际一线阵营有可能。

最近英飞凌在奥地利投了一个厂,投资额数十亿欧元,规模较大。

电机电控领域的投资机会

目前电动汽车的产销规模在几十万辆级别,几年后就会达到百万级别,所以在产业链上游还有发展空间和投资机会,包括不起眼的接插件利润其实很高。

电机电控相关企业总数达到一两百家,产业目前来说有点过热,并且竞争对手并不局限在国内,博世和德尔福都是竞争对手。

目前电池电芯这么多厂家在做是不正常的,最后能剩下5-10家就很不错了。除了技术,还要有一定的经济硬实力,比如大陆某款产品为了进入国内主机厂,亏着也供货,亏一两年也问题不大,但是对国内企业来说就很难受,直接关乎生存问题。

要说投资机会,在现有基础上做加法、兼并和整合的机会多一点,成功的几率高一些,从零开始进来的风险就比较大。

特斯拉分立式IGBT方案是否有发展前景?

特斯拉的分立式IGBT,德尔福也是这个方案,主要是成本比较低,低于模块,但是对一致性要求高,做并联里面有均流,还是有技术难度,特斯拉和德尔福这样做源于他们的技术底蕴。

但从长期来说,要看产业规模,不同发展阶段有差异,目前还是有一些空间。

IGBT约占电机驱动系统成本的一半,而电机驱动系统占整车成本的15-20%,也就是说IGBT占整车成本的7-10%,是除电池之外成本第二高的元件,也决定了整车的能源效率。

不仅电机驱动要用IGBT,新能源的发电机和空调部分一般也需要IGBT。也正因为IGBT太重要,丰田在开发混合动力车时就认定IGBT管要完全控制在手中,丰田也是全球唯一能够自产IGBT管的汽车厂家(自产,而不是买别人的晶圆再做封装)

单管的价格要远低于模块,但是单管的可靠性远不及模块。全球除特斯拉和河北山东那些低速电动车外,全部都是使用模块,只有特斯拉对成本的重视程度远高于对人命的重视程度。(编者注)

本文根据8月下旬上海电驱动股份有限公司董事长贡俊在北京理工大学的演讲报告整理而成。

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