电动汽车三大核心件,电动汽车五大模块发展路径

人气:184 ℃/2024-12-20 10:41:50

本文主要想弄清楚一辆电动汽车具体包含了哪些主要构件?作为消费者,如果将来想要买电动汽车的时候,在软硬件方面,应该主要关注哪些点,一些主要参数和名词的具体意义是什么。在学习参考了一些相关研报和资料以后,本文试图对这些问题做一些梳理和解答,仅供参考。

博世对汽车电子电气架构演进划分成了三个阶段:分布式架构、域集中式架构和中央集中架构。目前主流汽车厂商基本都处于域集中式架构阶段,包括大众的MEB平台,比亚迪的E3.0等。域集中式架构根据功能划分,可以将全车的EE架构分成5个域:动力域、车身域、底盘域、座舱域和自动驾驶域。每个域都由一个域控制器集成控制。下图是中金公司整理的各个域控制的主要模块。

车身域主要包括车灯、门锁、车窗、后备箱、空调等,这块和传统汽车区别不大,也比较好理解。

动力域主要控制车辆的动力总成,主要包括电动车相对传统车增加的三电系统:电池、电驱、电控。

动力电池可能是目前新能源车产业里最火的细分赛道之一了,目前市场上,按正极材料划分,磷酸铁锂和三元锂电池平分天下,21年市场份额各占40%左右。三元锂电池能量密度高、比能量高,但是安全性差、循环寿命短、成本高;磷酸铁锂则刚好相反,它安全性高、循环寿命长、成本低,但是能量密度低,低温性能差。下图是动力电池的主要组成部件和对应功能,整体上国内动力电池产业链比较完整,各细分领域都已经产生了龙头企业,最近几年技术升级和产品迭代速度也很快。关于动力电池的性能比较,可以用下图的这些指标分析。

在动力电池的未来技术路径发展上,钠离子电池和固态电池也受到较多关注,相关企业正在积极布局。固态电池能量密度高,安全性好,同时解决了安全性和里程焦虑,是下一代电池的发展方向,但是仍处于研发阶段,距离量产时间还比较长。钠离子在安全性、低温性能、快充方面有明显优势,缺点是能量密度低、循环寿命短。宁德时代最新发布的钠离子电池在能量密度上提高到了介于磷酸铁锂和三元之间的水平,并且预计在23年形成成熟产业链。纳离子原材料比锂更易得,成本更低。未来可能也会在动力电池市场占据一席之地。

电驱系统主要包括电机、电控和减速箱,电源主要包括DC/DC变速器、车载充电机(OBC)和高压配电盒(PDU)等。电驱系统主要为汽车提供动力,主要影响汽车功率、扭矩、马力、加速等参数。

集成化是电驱系统未来的主要发展方向,21年以来,三合一电驱系统渗透率已过半,华为和比亚迪已经布局7合一、8合一产品,即在大小三电基础上,进一步集成VCU(整车控制器)和BMS(电源管理模块)。集成化的好处是体积重量减小,增加汽车空间和续航,有利于车企平台化设计,降低成本。当然对于消费者来说,将来维修成本也相应提高。

另一个发展方向就是高电压平台,目前主流电动车电压平台主要是200-400V,不过今年来,各大车企开始纷纷推出800V高电压平台车型。高电压平台最大的好处就提高充电速度。

底盘域主要包括制动、转向、悬架、油门和换挡等功能组成。目前的底盘技术正由电控辅助底盘向线控底盘发展,电控系统从辅助控制向主动控制发展。其中线控换挡和线控油门市场发展比较成熟,渗透率高,区别不大。未来厂商的升级重点应该会集中在线控制动、转向和悬架方面。

上图符合目前市场主流对三大模块未来发展路径的预测。制动方面,传统制动包括机械制动和压力制动,主要配置在中低端车型。线控制动更匹配电动汽车电气化、智能化需求,目前线控制动系统在新能车渗透率已接近过半。线控制动行业目前主要被博世等国外品牌垄断,国内目前只有伯特利量产了one box方案,随着国产替代和成本下降,线控制动应该会成为未来电动汽车的标配。

转向系统方面,目前主流是电动助力转向系统(EPS),线控转向应用预计还需要比较长时间。悬架系统方面,主要看阻尼控制和刚度控制,两者可调性越强,车辆避震效果越好,驾乘体验越好。目前市场上还是以不可调的被动悬挂系统为主,以空气悬挂和液压悬挂为代表的线控悬挂系统目前市场渗透率较低,主要应用在中高端车型中。

智能座舱域和自动驾驶域将会成为未来电动汽车最主要的增值领域。这里涉及到的一个核心部件就是域控制器,它能实现对每个功能域的集中控制,是汽车实现智能化和OTA的基础。它的上游是各类汽车芯片和软件供应商,下游是整车厂,域控制器厂商通常作为集成商参与到车型的研发生产中。

软件系统将会成为各大厂商的汽车智能化时代进行差异化竞争重要战场。随着EE架构向集中化演变以及域控制器方案的出现,软件架构得以实现独立于硬件之上,发展为由“芯片- Hypervisor-操作系统-中间件-算法”构成的计算平台。

其中芯片是核心部件,也是产业链中价值最高的部分,目前英伟达和高通分别在自动驾驶域控制芯片和智能座舱域控制芯片中处于绝对优势地位,国内玩家主要有华为、地平线和黑芝麻等,目前还只能算是处于第二梯队。

操作系统方面,根据层级可以划分为底层操作系统和顶层操作系统。目前各家厂商搭载的自家操作系统很多都属于顶层操作系统,是在底层操作系统基础上进行定制化开发。因此,底层操作系统是各类操作系统的基石,决定了车机系统的主要特性。这其中黑莓的QNX和鸿蒙采用微内核架构,在安全性上相对更高,且QNX的系统完全封闭,安全性最好。鸿蒙、Linux和安卓都属于开源系统,因此在开放性上较好,系统生态相对更加丰富。

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