多合一內(nèi)卷之戰(zhàn)早已打響,時至今年更是達到白熱化的頂點。
而將這場戰(zhàn)況推向高潮的,正是上半年陸續(xù)發(fā)布的兩款12合1電驅(qū)總成。
一款是車展期間,星驅(qū)科技重磅推出的11合1總成,以及面向全球市場的12合1總成。
一款是昨日,比亞迪最新發(fā)布的12合1總成。
這兩款卷出集成新高度的電驅(qū)總成,正在引領(lǐng)哪些技術(shù)新風(fēng)潮呢?
一、12合1,動力域集成極限?
縱觀市面上的多合一,我們發(fā)現(xiàn),集成部件的數(shù)量,成為各家多合一主推公司PK的焦點之一。
從三合一到多合一,一路沿著“3+3+X”的方向演進。第一個“3”是三合一的電驅(qū)系統(tǒng),即電機、電控、減速器;第二個“3”是三合一高壓充配電系統(tǒng),即OBC、DCDC、PDU;“X”包含VCU、BMS、熱管理控制等。
在2021年之前,多合一主要聚焦于電驅(qū)系統(tǒng)和充配電系統(tǒng)的集成,之后隨著技術(shù)的不斷進步,VCU、BMS加入使得集成度進一步提升,形成“七合一”和“八合一”系統(tǒng)。2023年,多合一技術(shù)進一步升溫,集成TMCU、PTC的“十合一”“輕”裝上陣。僅僅過了一年,電驅(qū)集成卷出新高度。
2024北京車展上,星驅(qū)科技帶來的多合一總成,創(chuàng)造了不一樣的集成思路,在常規(guī)的電驅(qū)系統(tǒng)、充配電系統(tǒng)之外,集成了熱管理集成模塊、低壓BMS和GWRC智能防滑控制,橫貫高低壓配電,并將觸角探至底盤功能。
實際上,星驅(qū)科技該多合一產(chǎn)品的全球版達到了驚人的12合1,集成了電動汽車通訊控制器EVCC,保證出口電動汽車在海外能夠?qū)崿F(xiàn)本地充電??v觀全球,這是首款適用于出口汽車的12合1產(chǎn)品。
其中,熱管理集成模塊負(fù)責(zé)熱泵控制、PTC控制,相當(dāng)于將其他家的TMCU、PTC分布式控制集成到一個控制器中,因此雖為12合1,實際上是在熱管理控制小集成上再執(zhí)行動力總成的大集成。
低壓BMS,則是在順應(yīng)低壓鋰電化的趨勢下,與高壓BMS共享芯片,實現(xiàn)車載蓄電池的智能補電功能。這是低壓控制集成的進一步拓展和延伸。
GWRC智能防滑控制技術(shù)的集成,讓星驅(qū)科技12合1電驅(qū)系統(tǒng)完成了動力域跨底盤域的部分融合。EE架構(gòu)中,在域控階段,動力域和底盤域分別承擔(dān)了車輛動力系統(tǒng)和車輛底盤系統(tǒng)控制的功能,到跨域階段,動力域和底盤域融合,共同承擔(dān)車輛運動相關(guān)的控制,如動力系統(tǒng)的扭矩輸出與底盤系統(tǒng)的制動控制進行協(xié)同,可實現(xiàn)更精準(zhǔn)的車輛控制。
由此,可以看到,星驅(qū)12合1電驅(qū)總成的集成邏輯是動力域應(yīng)集成,盡集成,且基于車輛運動相關(guān)的控制探索跨域集成。
若沒有成熟的技術(shù)專家團隊,不和整車緊密聯(lián)動,范圍如此廣的集成是無法實現(xiàn)的。據(jù)悉,星驅(qū)科技為了該產(chǎn)品特設(shè)了100余位專家組成的研發(fā)團隊,聯(lián)合行業(yè)頂級第三方和星驅(qū)歐洲研發(fā)中心的資源及優(yōu)勢,和整車緊密聯(lián)動,促進產(chǎn)品成熟和產(chǎn)業(yè)化。今年5月將產(chǎn)業(yè)化落地,在行業(yè)內(nèi)屬于少量實現(xiàn)多合一量產(chǎn)的企業(yè)。
而緊隨其后發(fā)布12合1產(chǎn)品的是發(fā)布于昨日e平臺3.0 Evo發(fā)布會的比亞迪,為比亞迪“五大全球首創(chuàng)技術(shù)群”之一。該電驅(qū)總成在常規(guī)系統(tǒng)之外另集成了智能升壓模塊、智能升流模塊、智能自加熱模塊、能量管理智控系統(tǒng)。新增的四大模塊及系統(tǒng),體現(xiàn)出比亞迪對軟件升級的重視。
升壓模塊復(fù)用電機電感,升流模塊將車端的充電電流提升至400A,為的是充分利用公共充電樁的最大充電功率,解決高電壓EV的充電痛點。
智能自加熱模塊通過復(fù)用電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)生脈沖交變電流,利用電池內(nèi)阻快速產(chǎn)熱,同時利用熱泵余熱,提升電池溫升速率,縮短低溫充電時間。另外,能量管理智控系統(tǒng),融合人車路等多元感知的信息,基于AI決策,對熱量進行適時的精準(zhǔn)的調(diào)控,目的是實現(xiàn)更扎實的續(xù)航。
由此可見,比亞迪的12合1更多地思考,在動力域內(nèi)如何復(fù)用電驅(qū)拓?fù)渲悄軓?fù)用高壓架構(gòu)、精準(zhǔn)統(tǒng)籌分配能量,來提升電驅(qū)效率和充電速度。
綜上,可以看到,電驅(qū)總成的集成度沒有最高,只有更高,而集成哪些部件、功能,最終需要考慮整車EE架構(gòu)特征以及應(yīng)用場景。
二、如何既高集成又靈活?
集成形態(tài),是多合一比拼的第二大焦點。
機械集成、功率集成或控制集成,這些不同的集成形態(tài)背后,都涉及多重考量因素。例如,Tier 1供應(yīng)商的集成能力、主機廠對系統(tǒng)靈活性和可維護性的追求,以及集成方案能為整車帶來的實際效益,都是決定采用何種集成形態(tài)的關(guān)鍵因素。
目前市場上,多合一主要以機械式物理集成為主流,通過將多塊功能板整合到一個機械外殼內(nèi)部,共享殼體、線束、冷卻系統(tǒng),或部分共享控制電路,實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的緊湊與統(tǒng)一。
最近,在物理集成的基礎(chǔ)之上,星驅(qū)科技和匯川聯(lián)合動力提出模塊化設(shè)計,也就是將不同的功能模塊進行獨立設(shè)計,在加強協(xié)同性的同時保持部件的相對獨立性,使整個系統(tǒng)更加易于維護和組合升級。對于整車系統(tǒng)故障率排前三的OBC系統(tǒng),兩家Tier 1皆將之規(guī)劃為一個有獨立空間的模塊,與其他控制系統(tǒng)以物理集成的形式搭配,便于售后維護。
從設(shè)計伊始,星驅(qū)科技就統(tǒng)計并深入分析大量行業(yè)數(shù)據(jù),旨在明確哪些部件在售后服務(wù)中被頻繁更換,從而確保消費者對產(chǎn)品的接受度更高且維護成本更低。綜合考量之下,星驅(qū)科技精心策劃了產(chǎn)品各部分的維護策略,確保便捷性和高效性。
模塊化本身又意味著可拓展。從難度上看,對多合一而言,實現(xiàn)類似于三合一在應(yīng)用場景上的拓展性,更具挑戰(zhàn)。由于集成的部件更多,B級及以上BEV對功率和扭矩需求更高,多合一更追求空間的極致利用。因此,在模塊化設(shè)計之初,研發(fā)團隊就需要考慮到多合一產(chǎn)品后續(xù)更多拓展應(yīng)用的可能。
為了滿足B級及以上BEV整車以及混合動力整車的廣泛應(yīng)用需求,星驅(qū)充分考慮了未來升級的可能性,預(yù)留了充足的空間,以便對減速器和電機進行升級優(yōu)化,從而可混可電、可A可B。
物理集成之外,功率級集成和控制級集成等下一代集成方案,成為各家主機廠和供應(yīng)商提升電驅(qū)系統(tǒng)的產(chǎn)品性能,進一步促進小型化和輕量化,減小能耗的設(shè)計思路。
我們看到,半導(dǎo)體公司中,TI提出多種功率級別“多合一”整合方案,共享功率開關(guān)器件和磁性元件;英飛凌、ST做到電氣系統(tǒng)集成,用一顆MCU主控芯片取代多個ECU中各自的MCU。
電驅(qū)Tier 1中,星驅(qū)科技基于來自全球領(lǐng)先半導(dǎo)體公司的一顆強大算力的主控芯片,滿足動力域多控制器的集成以及功能安全、信息安全的集成。
更高程度的集成,不僅縮小控制器的體積尺寸,更進一步優(yōu)化成本, 為客戶提供更具性價比的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。更重要的是,通過軟件算法,主控芯片的共享策略,使得車輛運動控制相關(guān)的數(shù)據(jù)交換和協(xié)同工作變得更為高效,內(nèi)部交互扭矩響應(yīng)延遲小,扭矩控制更精確,讓剎車更絲滑,駕駛更平順穩(wěn)當(dāng),有效提升駕駛體驗。
通過物理集成和主控芯片集成,星驅(qū)科技在集成12個部件后,整機重量少于80kg,相較非集成系統(tǒng)重量減輕15%,體積76L。輕量化、小體積設(shè)計,幫助該多合一適配前驅(qū)、后驅(qū)、四驅(qū)等多種動力需求,更利于整車布置。
這一點,星驅(qū)科技與比亞迪的思路一致。
電驅(qū)系統(tǒng)重量的降低,將直接惠及終端消費者,帶來實打?qū)嵉睦?,其中最顯著的就是能夠提升車輛的續(xù)航里程,滿足消費者對于長距離行駛和成本效益的需求。
三、如何做到“五項全能”?
萬變不離其宗,無論是三合一還是多合一,內(nèi)卷的落腳點始終是整車的動力性、續(xù)航里程、安全可靠。動力、能效、安全、噪音和電磁指數(shù),在這五大衡量電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)品力和競爭力的關(guān)鍵指標(biāo)中,不斷涌現(xiàn)出的黑科技正推動著電驅(qū)技術(shù)的進步與發(fā)展。
從目前的市場信息我們可以了解到,中汽研提出五星電驅(qū)評價方案,經(jīng)上述五大一級指標(biāo),八個二級指標(biāo)的評測,評選出5A性能等級的電驅(qū)系統(tǒng),是業(yè)內(nèi)全層級多維度、技術(shù)要求全面的電驅(qū)動系統(tǒng)評測認(rèn)證。星驅(qū)科技作為生產(chǎn)商獲得了首個5A級認(rèn)證,這也充分證明其在電驅(qū)領(lǐng)域的卓越實力。
電驅(qū)動總成效率代表著電能轉(zhuǎn)化為機械能,或機械能轉(zhuǎn)化為電能存儲的能力。效率越高,電能損失越低,車輛續(xù)航里程越長。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示,電驅(qū)系統(tǒng)綜合效率每提升1%,續(xù)航里程可提升2%左右。也就是說,在同等續(xù)航情況下,電驅(qū)效率越高的整車,在電池容量方面擁有更多優(yōu)化空間和成本控制的優(yōu)勢。
目前,市場上以IGBT功率模塊為基礎(chǔ)的400V電驅(qū)系統(tǒng)一般CLTC效率在87%~89%,與之對比,星驅(qū)科技12合1電驅(qū)系統(tǒng)通過新技術(shù)和新工藝,CLTC效率突破90%,在行業(yè)內(nèi)可稱得上效率“黑馬”。
星驅(qū)科技是怎么做到90.04%的CLTC效率呢?20年的動力傳動系統(tǒng)和電子元件的研發(fā)和制造經(jīng)驗,使之對電機、齒輪箱的脾性了如指掌。在保證傳動系統(tǒng)可靠性的同時,星驅(qū)加強齒輪箱的高強度,使降低潤滑油使用成為可能,從而降低拖曳力矩,提升效率。在行業(yè)主流的扁線油冷電機方向上,星驅(qū)自主創(chuàng)新深度油冷技術(shù),挖掘熱管理效率提升的潛力。它通過引入電子智能油泵實現(xiàn)全主動潤滑冷卻,可根據(jù)功率需求和溫度場測試結(jié)果實時智能調(diào)整冷卻油量,從而提高散熱效率并實現(xiàn)更高可靠性和更低的電功耗。
在關(guān)系到駕駛安全的EMC性能和功能安全方面,星驅(qū)科技12合1電驅(qū)系統(tǒng)可做到class 3以上的EMC高等級,以及對標(biāo)歐洲高端品牌主機廠的ASIL C功能安全。
電磁干擾(EMC)是多合一開發(fā)過程中無法回避的難題。尤其多控制器共用同一塊主控芯片下,信號發(fā)射、傳導(dǎo)和接收的頻率也隨之增加,造成更嚴(yán)峻的EMC干擾。而且考慮到成本因素,不可能無限制地增加磁環(huán)和濾波器。
為此,星驅(qū)科技經(jīng)過反復(fù)調(diào)試,設(shè)計出多級的濾波結(jié)構(gòu),并在軟件層面與芯片原廠進行深度合作,有效避免互相干擾的情況。這一方案在車輛上得到了驗證,不僅通過了公告,還經(jīng)過了實車驗證,效果符合預(yù)期。
在整車舒適度方面,星驅(qū)科技12合1電驅(qū)系統(tǒng)總聲壓級達到78dB,當(dāng)前行業(yè)內(nèi)普遍采用吸音材料包裹電驅(qū)的方式來降低噪音,但該產(chǎn)品通過優(yōu)化電磁方案的方式,在同等條件下實現(xiàn)了與包裹吸音材料的行業(yè)競品相媲美的噪音水平。其微米級齒輪精度與高嚙合度的設(shè)計,帶來了極致的靜音效果。
中汽研提到,五星電驅(qū)認(rèn)證的目的在于推廣“5A”電驅(qū)產(chǎn)品,提升消費者對電驅(qū)產(chǎn)品的關(guān)注度,助力電驅(qū)技術(shù)產(chǎn)品力和品牌力向上。得益于中國新能源汽車市場的極致內(nèi)卷,中國電驅(qū)技術(shù)已然破繭成蝶。但不容忽視的是,在面對跨國零部件巨頭的競爭以及在進軍海外市場時,自主電驅(qū)企業(yè)的產(chǎn)品力和品牌力建設(shè)之路仍然任重而道遠(yuǎn)。如今,行業(yè)機構(gòu)與電驅(qū)Tier 1形成合力,一方探明市場需求、競爭態(tài)勢,提供專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo),另一方依托自身的技術(shù)優(yōu)勢和制造經(jīng)驗,為市場提供更為優(yōu)質(zhì)、高效的電驅(qū)產(chǎn)品。