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握住电动车的“心脏” | C次元

作者:

时间:1900/1/1 0:00:00

随着汽车行业进入电动化回合,电池电机控制的“三电”概念,在谈到新能源时,几乎成了一个“信守承诺”的名词。

如果把燃油车时代的核心总成比喻到电动车上,那么电机(也叫“电驱动”)就相当于发动机,比喻成心脏,为车辆提供动力;电控(狭义的电控仅指车辆控制VCU,广义的电控涵盖电池管理系统BMS等。)对应电源控制单元,比作大脑;电池组相当于油箱,被比喻为血液+肌肉,是能量的来源。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

仔细推敲行业乃至消费群体的关注点,燃油车和电动车有很大的区别:电动车时代最大的关注点几乎都在电池上,而内燃机时代的油箱很难引起关注;电控被称为做文章最多的领域,出现频率也高于汽油机动力单元;燃油车的核心发动机,相应的电动汽车领域的电机在普及中已经减重。

“心”对电动车来说已经不再那么重要了吗?仔细观察,问题并不那么简单。

电机:仍是关键技术

是不是都是“心脏”角色,电机不如发动机受青睐?原因不难理解:锂电池的能量密度远不及汽油,续航能力成为消费者最大的焦虑之一。因此,“电动油箱”能否带来足够的能量,是新能源汽车必须考虑的关键问题。本来在燃油车时代,想都不用想。电动汽车的安全性和效率取决于电子控制。在这一轮,两个性能指标都比燃油车时代更灵敏的时候,自然电控更需要深入和掌握核心。当电池电控重量上升时,自然电机的关注度会相对降低。

在汽车公司的层面上,电机的重要性往往仅次于电池和电子控制。在新能源业务方面,吉利和长安等传统汽车公司仍从方正和金靖采购汽车。很多造车新势力往往采用“尽量电控+尽量电池组/电芯采购+电机采购”的模式。当然,UMC等供应商也会从BMS的角度为广义电控提供技术支持。

大多数新的汽车制造力量通常不像电池那样关注发动机。曾任拜腾汽车董事长的毕福康曾在接受笔者采访时表示,“电控是核心技术,电机只是一个‘电动发动机’(电子版发动机),完全可以外包”。当然,面对“燃油车时代发动机最关键,为什么电动车的电动发动机没那么重要”这个问题,毕福康只是笑笑。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

电机是三个动力装置中最不起眼的部分吗?其实不应该简单的做一个比较,一定要比拼“电池和电机谁更重要”,两者都是电动车整体系统中必不可少的要素。虽然未来电池和电控更容易出新闻,但电机作为直接的动力输出者,与电池电控形成了一个紧密相连的系统,都决定了电动车的续航、动力强弱等关键参数。三大模块中任何一个短板都会拖累整体业绩。这也是为什么像蔚来这种头部造车的新势力,在电机领域投入了大量资源的原因。

2015年12月,XPT蔚来驱动技术诞生,仅比蔚来汽车成立晚一年。XPT蔚来驱动技术在南京成立了魏冉(南京)动力技术有限公司,自此蔚来拥有了强大的电机R&D和生产基地。从定位和思路来看,XPT不同于大多数整车企业下属的其他汽车公司。

首先是要有更高的定位,锁定与国外产品的竞争。XPT CEO曾树祥指出:目前公司建设的电传动产品功率输出在150KW以上,在150KW以上电传动市场占据第一位,最大的竞争对手是外资企业;产品性能在具体参数上与国外电传动企业处于同一水平,如转速、功率密度、扭矩、NVH等。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

其次,XPT产品非常契合蔚来汽车产品的理念。李斌曾告诉笔者,蔚来非常注重冗余和可靠性。围绕这一点,XPT电传动系统集成开发部总监毕路、智能电力电子系统总监洪文成进一步解释,电机冗余不仅有机械部分,还有软件冗余的考虑;新能源汽车同时遇到两台电机故障的概率很小。目前国内领先车企和国际一线豪华电动车品牌采用双电机趋势明显。

在产品性能和技术路线上,XPT研发了第一代240kW电传动系统(感应异步电机,2017年下线,扭矩420 Nm)和第二代160kW电传动系统(永磁同步电机,2019年下线,扭矩305 Nm),最高转速15000 r/min,ES8前后各一台2400。

但是,也不能说蔚来在打造XPT时的所有考虑都是万无一失的。比如蔚来发布电池业务Baas的时候,笔者曾经问过李斌:XPT规划产能将达到30万台/年,而蔚来目前年销量大概在5-6万台,大概能消化10-12万台。如果产能利用率太低,就会导致这个板块很难盈利。当时,李斌非常坦诚地承认,它最初高估了国内新能源汽车销量的增速,但它也在努力提高电机产能的利用率。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

时隔不到半年,这个问题又被曾树祥更详细地回答了。

蔚来之心,未来之心。

2020年11月17日,XPT在上海安亭汽车城创新港蔚来汽车总部获得TV南德ISO 26262:2018功能认证。

重点:TV南德集团非常权威,是最受认可的第三方认证机构之一;ISO 26262标准非常重要,以汽车产品的可靠性和故障预防为目的,贯穿整个设计和生产过程,是业内公认的合规准入门槛之一。XPT是蔚来内部体系中第一个获得功能安全流程认证的团队,符合ISO 26262: 2018 ASILD的最高认证;根据汽车公社的解读,此次认证是蔚来/XPT让电机技术和产能走出国门,促进蔚来汽车出口的努力之一。

如上所述,XPT产能目前过剩。事实上,如果我们查询XPT产能,会有不同的数据,如27万辆和30万辆。方正电机在今年9月的一份报告中提到,魏冉电力“公司年产35万台新能源驱动电机及电驱动集成募投项目”。所以30万台应该是一个量级,真正的产能可能更大。蔚来今年的整车销量在5万辆的水平。如果一年内提高到10万辆,依然只能消化20万台电机。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

额外的容量呢?李斌曾回答“电机供应是对外开放的”,但这一次曾树祥的回答更详细、更直白。

首先,获得南德的认证是一个重要的伏笔:“获得ISO 26262证书更多的是让大家了解我们整个产品的R&D流程,可以把所有与安全相关的因素都考虑进去,解决整个产品的风险。让用户更满意地使用我们的产品,更放心地使用我们的产品。”这不仅将使蔚来的汽车出口获得国际标准的认可,而且XPT向第三方销售电驱动产品也将受益于这一认证。

其次,曾树祥证实自己一直在对外输出“心脏”:“我们一直在拓展一些外部客户,今年也取得了一些成绩,拿到了一些意向订单,既有国内客户,也有国外客户。现在正在做产品研发和产业化的准备。”

此外,曾淑香还给出一个重要的时间节点。XPT可能在明年第四季度或2022年第一季度有外部客户项目投产,希望在一两年内充分利用现有产能,甚至需要扩大额外产量。

在技术层面,XPT产品高度平台化,兼容永磁和感应电驱动系统、平行轴和同轴技术,实现了功率范围、扭矩和车辆布局的灵活扩展。并且借助优秀的轻量化和深度集成设计,将电驱动系统的功率密度提升至2.5kW/kg,已经超过节能与新能源汽车2.0技术路线图中2030年2.4kW/kg的系统功率密度目标。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

虽然目前150KW电机产销量冠军,今年前10个月总装机量超过6万台,但XPT仍然不能停止前进的步伐。曾树祥提到:“XPT的电驱动系统是第一批达到15000-17000转/分的产品。同时我们采用了扁丝技术,这是国内第一次大规模生产。此外,随着未来车辆交付量的增加,我们也是一家可以大规模交付I-Pin绕组电机的企业。从开发过程和制造过程来看,我们在制造电机方面与世界一流企业没有差距。”

那么问题来了。就绕线电机技术而言,有工字针和发针两大类。前者的优点是工艺简单,成本低,不需要预成型和单槽装配,缺点是端头长导致用铜量大,焊接难度高,温升效率低,增加了电机的重量和体积。发夹工艺复杂,需要完成槽纸-制作发夹-穿发夹-端环成型-端环焊接-星形连接-绝缘处理。成本很高,而且该工艺被少数公司如丰田通用汽车公司申请了专利。在中国,华宇电气和天津郑松拥有这项技术。未来蔚来XPT会开发发夹弯电机吗?

此外,150KW以上的电机和双电机的配置决定了整车的产品级别不会太小,那么是否会开发更小的电机与蔚来合作,打造更“入门级”的车型?这也是一个需要解决的问题……被蔚来和XPT考虑。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

?

据曾树祥介绍,第三代电机计划明年获得产品认证,而第四代电机可能应用于SiC(碳化硅)前瞻技术的大功率永磁电机,但也会综合考虑性能和成本。

文/卡曼

-

[微信搜索“汽车公社”和“一句话点评”关注微信微信官方账号,或登陆《每日汽车》新闻网了解更多行业资讯。]随着汽车行业进入电动化回合,电池电机控制的“三电”概念,在谈到新能源时,几乎成了一个“信守承诺”的名词。

如果把燃油车时代的核心总成比喻到电动车上,那么电机(也叫“电驱动”)就相当于发动机,比喻成心脏,为车辆提供动力;电控(狭义的电控仅指车辆控制VCU,广义的电控涵盖电池管理系统BMS等。)对应电源控制单元,比作大脑;电池组相当于油箱,被比喻为血液+肌肉,是能量的来源。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

仔细推敲行业乃至消费群体的关注点,燃油车和电动车有很大的区别:电动车时代最大的关注点几乎都在电池上,而内燃机时代的油箱很难引起关注;电控被称为做文章最多的领域,出现频率也高于汽油机动力单元;燃油车的核心发动机,相应的电动汽车领域的电机在普及中已经减重。

“心”对电动车来说已经不再那么重要了吗?仔细观察,问题并不那么简单。

电机:仍是关键技术

是不是都是“心脏”角色,电机不如发动机受青睐?原因不难理解:锂电池的能量密度远不及汽油,续航能力成为消费者最大的焦虑之一。因此,“电动油箱”能否带来足够的能量,是新能源汽车必须考虑的关键问题。本来在燃油车时代,想都不用想。电动汽车的安全性和效率取决于电子控制。在这一轮,两个性能指标都比燃油车时代更灵敏的时候,自然电控更需要深入和掌握核心。当电池电控重量上升时,自然电机的关注度会相对降低。

在汽车公司的层面上,电机的重要性往往仅次于电池和电子控制。在新能源业务方面,吉利和长安等传统汽车公司仍从方正和金靖采购汽车。很多造车新势力往往采用“尽量电控+尽量电池组/电芯采购+电机采购”的模式。当然,UMC等供应商也会从BMS的角度为广义电控提供技术支持。

大多数新的汽车制造力量通常不像电池那样关注发动机。曾任拜腾汽车董事长的毕福康曾在接受笔者采访时表示,“电控是核心技术,电机只是一个‘电动发动机’(电子版发动机),完全可以外包”。当然,面对“燃油车时代发动机最关键,为什么电动车的电动发动机没那么重要”这个问题,毕福康只是笑笑。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

电机是三个动力装置中最不起眼的部分吗?其实不应该简单的做一个比较,一定要比拼“电池和电机谁更重要”,两者都是电动车整体系统中必不可少的要素。虽然未来电池和电控更容易出新闻,但电机作为直接的动力输出者,与电池电控形成了一个紧密相连的系统,都决定了电动车的续航、动力强弱等关键参数。三大模块中任何一个短板都会拖累整体业绩。这也是为什么像蔚来这种头部造车的新势力,在电机领域投入了大量资源的原因。

2015年12月,XPT蔚来驱动技术诞生,仅比蔚来汽车成立晚一年。XPT蔚来驱动技术在南京成立了魏冉(南京)动力技术有限公司,自此蔚来拥有了强大的电机R&D和生产基地。从定位和思路来看,XPT不同于大多数整车企业下属的其他汽车公司。

首先是要有更高的定位,锁定与国外产品的竞争。XPT CEO曾树祥指出:目前公司建设的电传动产品功率输出在150KW以上,在150KW以上电传动市场占据第一位,最大的竞争对手是外资企业;产品性能在具体参数上与国外电传动企业处于同一水平,如转速、功率密度、扭矩、NVH等。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

其次,XPT产品非常契合蔚来汽车产品的理念。李斌曾告诉笔者,蔚来非常注重冗余和可靠性。围绕这一点,XPT电传动系统集成开发部总监毕路、智能电力电子系统总监洪文成进一步解释,电机冗余不仅有机械部分,还有软件冗余的考虑;新能源汽车同时遇到两台电机故障的概率很小。目前国内领先车企和国际一线豪华电动车品牌采用双电机趋势明显。

在产品性能和技术路线上,XPT研发了第一代240kW电传动系统(感应异步电机,2017年下线,扭矩420 Nm)和第二代160kW电传动系统(永磁同步电机,2019年下线,扭矩305 Nm),最高转速15000 r/min,ES8前后各一台2400。

但是,也不能说蔚来在打造XPT时的所有考虑都是万无一失的。比如蔚来发布电池业务Baas的时候,笔者曾经问过李斌:XPT规划产能将达到30万台/年,而蔚来目前年销量大概在5-6万台,大概能消化10-12万台。如果产能利用率太低,就会导致这个板块很难盈利。当时,李斌非常坦诚地承认,它最初高估了国内新能源汽车销量的增速,但它也在努力提高电机产能的利用率。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

时隔不到半年,这个问题又被曾树祥更详细地回答了。

蔚来之心,未来之心。

2020年11月17日,XPT在上海安亭汽车城创新港蔚来汽车总部获得TV南德ISO 26262:2018功能认证。

重点:TV南德集团非常权威,是最受认可的第三方认证机构之一;ISO 26262标准非常重要,以汽车产品的可靠性和故障预防为目的,贯穿整个设计和生产过程,是业内公认的合规准入门槛之一。XPT是蔚来内部体系中第一个获得功能安全流程认证的团队,符合ISO 26262: 2018 ASILD的最高认证;根据汽车公社的解读,此次认证是蔚来/XPT让电机技术和产能走出国门,促进蔚来汽车出口的努力之一。

如上所述,XPT产能目前过剩。事实上,如果我们查询XPT产能,会有不同的数据,如27万辆和30万辆。方正电机在今年9月的一份报告中提到,魏冉电力“公司年产35万台新能源驱动电机及电驱动集成募投项目”。所以30万台应该是一个量级,真正的产能可能更大。蔚来今年的整车销量在5万辆的水平。如果一年内提高到10万辆,依然只能消化20万台电机。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

额外的容量呢?李斌曾回答“电机供应是对外开放的”,但这一次曾树祥的回答更详细、更直白。

首先,获得南德的认证是一个重要的伏笔:“获得ISO 26262证书更多的是让大家了解我们整个产品的R&D流程,可以把所有与安全相关的因素都考虑进去,解决整个产品的风险。让用户更满意地使用我们的产品,更放心地使用我们的产品。”这不仅将使蔚来的汽车出口获得国际标准的认可,而且XPT向第三方销售电驱动产品也将受益于这一认证。

其次,曾树祥证实自己一直在对外输出“心脏”:“我们一直在拓展一些外部客户,今年也取得了一些成绩,拿到了一些意向订单,既有国内客户,也有国外客户。现在正在做产品研发和产业化的准备。”

此外,曾淑香还给出一个重要的时间节点。XPT可能在明年第四季度或2022年第一季度有外部客户项目投产,希望在一两年内充分利用现有产能,甚至需要扩大额外产量。

在技术层面,XPT产品高度平台化,兼容永磁和感应电驱动系统、平行轴和同轴技术,实现了功率范围、扭矩和车辆布局的灵活扩展。并且借助优秀的轻量化和深度集成设计,将电驱动系统的功率密度提升至2.5kW/kg,已经超过节能与新能源汽车2.0技术路线图中2030年2.4kW/kg的系统功率密度目标。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

虽然目前150KW电机产销量冠军,今年前10个月总装机量超过6万台,但XPT仍然不能停止前进的步伐。曾树祥提到:“XPT的电驱动系统是第一批达到15000-17000转/分的产品。同时我们采用了扁丝技术,这是国内第一次大规模生产。此外,随着未来车辆交付量的增加,我们也是一家可以大规模交付I-Pin绕组电机的企业。从开发过程和制造过程来看,我们在制造电机方面与世界一流企业没有差距。”

那么问题来了。就绕线电机技术而言,有工字针和发针两大类。前者的优点是工艺简单,成本低,不需要预成型和单槽装配,缺点是端头长导致用铜量大,焊接难度高,温升效率低,增加了电机的重量和体积。发夹工艺复杂,需要完成槽纸-制作发夹-穿发夹-端环成型-端环焊接-星形连接-绝缘处理。成本很高,而且该工艺被少数公司如丰田通用汽车公司申请了专利。在中国,华宇电气和天津郑松拥有这项技术。未来蔚来XPT会开发发夹弯电机吗?

此外,150KW以上的电机和双电机的配置决定了整车的产品级别不会太小,那么是否会开发更小的电机与蔚来合作,打造更“入门级”的车型?这也是一个需要解决的问题……被蔚来和XPT考虑。

Weilai, Chang 'an, Toyota, Man

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据曾树祥介绍,第三代电机计划明年获得产品认证,而第四代电机可能应用于SiC(碳化硅)前瞻技术的大功率永磁电机,但也会综合考虑性能和成本。

文/卡曼

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标签:蔚来长安丰田

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