導讀:最近在討論一個核心問題,電動汽車的電驅動系統的發展該怎么走。隨著整個集成化的過程,從獨立模塊、電機與變速箱集成、電控與電機及變速箱部分集成三合一,加入更多功率電子形成多合一集成等階段,功率電子層面“多合一集成”帶來了整車分工的變化。
● 我們看到,走量的整車企業,為了更有效迭代自己的設計,從功率密度和高性能方面(功率密度、高效率、安全性和三電域控制器智能化)。
● 從新技術演變來看,集成電驅系統的熱管理一體化、控制一體化和NVH優化都需要快速進行,我們看到了把電動壓縮機和熱管理單元整合進來的可能性。
● 而圍繞高壓的800V電壓平臺、SiC/GaN功率器件的應用。
而由于量能的差異,車企對于這塊的訴求,也在降低成本,所以整體的大邏輯是分化的。我猜想后續的模式是:從電動汽車的生產來看,所有的車企都會造一條集成產線,然后采用自研+模塊化采購的模式,我們最終的需求是特斯拉的高效率生產和有準備的維修。
▲圖1.所有的目標都是建設高效率的生產工廠
一、“八合一”電動力總成
去年比亞迪在e3.0平臺上推出八合一電動力總成,將電機、變速器、電機控制器、PDU、DC-DC、OBC、VCU、BMS高度集成,系統占用空間得到進一步壓縮,重量變得更輕。其整體性能較上一代功率密度提升20%,整機重量和體積分別降低15%、20%,系統綜合效率達到89%。比亞迪基于整車定位,400V中壓、800V高壓同平臺打造,獨立升壓裝置+復用驅動系統功率器件組成升壓充電拓撲,實現模塊化式的升壓架構。
▲圖2.電驅動的集成化趨勢
在這里導入了電驅動系統的域控制器就顯得比較順,通過高端的英飛凌TC3系列單片機,可以把大量的功能進行集成,在隔離、電源、通信、驅動等各方面,都有很大的幫助。
▲圖3.集成化中的芯片使用
而在升壓這個環節上,比亞迪也考慮了采用電機的邏輯,把電機作為快充升壓的一部分拓撲,來幫助外部的750V系統兼容現有車輛的快充電壓需求。
▲圖4.比亞迪的功率拓撲的需求
我們看到這里等于把所有的軟件全部加進去,硬件上功率器件多、開關頻率高,主控芯片頻率提升,EMC的要求高。而在高低壓設計中,整個屏蔽的考慮要更多,而集成在一起散熱,對于整個功率電子設計難度也在加大。
軟件方面等于OBC、DCDC、VCU和BMS加上原有的逆變器都在里面,可不是開發很復雜了嘛。
▲圖5.集成帶來的難度
我個人的看法,這種集成化帶來的挑戰是非常大的,也會改變整個相關產品的供應格局。
二、目前的格局
5月新能源乘用車電機電控累計搭載量為35.8萬套,同比增長71.2%。純電三合一及多合一電驅動系統搭載量為19.6萬套,同比增長77.8%,占到總配套量的54.7%。驅動電機上,弗迪動力、方正電機和日本電產是裝機量前三的供應商,目前供應商的供應模式從單純的驅動電機過渡到開始打碎供應扁線、定轉子、電機控制模塊,弗迪動力、匯川技術和日本電產位居前三。陽光電動從數據來看很高,圍繞混動雙電機控制器,DHT總成的需求是新增的。
因此我的看法是,圍繞純電動的生產模式,和圍繞DHT的兩種模式,會延伸出不同的需求,外部第三方可能還是會努力生長起來。如果等到類似特斯拉和比亞迪的模式走通,大的客戶都自己干,只有零散的模塊才有機會。
▲圖6.電驅動方面的考慮
這也殃及了相關的OBC市場的發展,5月,新能源乘用車OBC裝機量共322,632套,同比增長81.77%。目前除了比亞迪和特斯拉這樣自己玩以外,由于OBC的價格競爭壓力很大,目前市場以第三方供應商為主。目前國內開始從小功率模塊上導入SiC器件,比如豐田在bZ4X上搭載了基于日本電裝SiC技術的OBC和DC-DC轉換器。國內欣銳、威邁斯、英博爾等企業也發布了基于碳化硅的OBC產品方案。
▲圖7.OBC市場的競爭情況
5月,新能源乘用車BMS裝機量共323,851輛,弗迪電池市占率達31.9%,寧德時代占比13.3%。有關電池管理系統的格局,目前已經比較清楚了(車企是?,電池企業??,Pack廠是+,第三方是圈圈)。
● 量大的車企,一定選選擇自己來做
● 新勢力,硬件外包(掛自己的名字),軟件自研
● 電池廠和Pack廠也會干
● 由于BMS價格低但是開發成本高,中低端的車企開始選擇第三方供應商,
隨著做多合一,這個趨勢會繼續提速。
▲圖8.BMS廠家的情況
小結:
我個人判斷車企做總裝,核心自己開發和外部采購一些零件的模式將會成為一種大趨勢,里面的企業圍繞自己的優勢,做點分散的需求,這大概是這樣的格局。
作者:汽車電子設計 朱玉龍