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握住電動車的“心臟” | C次元

汽車公社 2020-12-06 15:40

隨著汽車產(chǎn)業(yè)走進電氣化回合，電池電機電控“三電”概念幾乎成為談到新能源則“言必稱”的名詞。

如果用燃油車時代對核心總成的比喻套在電動車身上，那么電機（也有稱之為“電驅”）就相當于發(fā)動機，被比作心臟，為車輛提供動力；電控（狹義電控僅指整車控制VCU，廣義電控則涵蓋了電池管理系統(tǒng)BMS等）則對應動力控制單元，被比作大腦；電池組相當于油箱，被比作血液+肌肉，是能量的來源。

仔細推敲行業(yè)乃至消費者群體關注的重點，燃油車和電動車存在極大差異：電動車時代的最大焦點幾乎都在電池方面，而內燃機時代的油箱則很難引起關注；電控則被稱作最有文章可做的領域，出鏡頻率也高于汽油機動力單元；燃油車最為核心的發(fā)動機，在電動車領域對應的電機倒是在傳播中被降低了權重。

“心臟”對電動車就不再那么舉足輕重了么？細究之下，問題并沒有那么簡單。

電機：依舊是關鍵技術

都是“心臟”角色，電機不如發(fā)動機受寵？原因并不難理解：鋰電池能量密度遠不及汽油，續(xù)航成為消費者最大焦慮之一，故而“電油箱”能不能帶上足夠用的能量，是新能源車必須考慮的關鍵議題，原本在燃油車時代幾乎不用細想。而電動車的安全和效率又取決于電控，在這兩個性能指標都比燃油車時代更為敏感的回合，自然電控也就更有必要深耕而掌握核心。當電池電控權重上升，自然電機受到的關注便相對減少。

車企層面，電機往往看上去重要性次于電池和電控，傳統(tǒng)車企如吉利、長安等車企在新能源業(yè)務中，電機仍然還是向方正、精進等采購；不少造車新勢力，往往采用“電控自己盡可能掌握+電池包自己做/電芯采購+電機采購”的模式，當然諸如聯(lián)電之類的供應商也會從BMS等角度對廣義的電控提供技術支持。

大多數(shù)造車新勢力對電機上心程度往往不及電池。此前曾擔任拜騰汽車董事長的畢福康，曾經(jīng)在接受筆者采訪時表示“電控才是最核心的技術，電機只是‘electric engine’（電子版發(fā)動機），完全可以外購”。當然，面對“燃油車時代發(fā)動機最關鍵，為何電動車的electric engine反而沒那么重要”的追問，畢福康只是訕笑了一聲。

電機到底是不是三電中最無足輕重的一環(huán)？其實并不應該簡單地進行對比，非要比拼出“電池和電機誰重要”，它們都是電動車整體系統(tǒng)中必不可少的要素。雖然電池和電控在未來更容易出新聞，但電機作為動力的直接輸出者，與電池電控構成了緊密連接的系統(tǒng)，統(tǒng)統(tǒng)決定了電動車續(xù)航大小、動力強弱等關鍵參數(shù)，三大模塊中出現(xiàn)任何一個短板都會拖累整體性能。這也是為何蔚來這樣的頭部造車新勢力在電機領域投入大量資源的緣故。

2015年12月XPT蔚來驅動科技誕生，僅比蔚來汽車成立時間晚一年。XPT蔚來驅動科技在南京設立蔚然(南京)動力科技有限公司，自此蔚來有了強大的電機研發(fā)與生產(chǎn)基地。從定位和思路上看，XPT與其他多數(shù)整車企業(yè)下屬電機公司有別。

首先是定位較高，鎖定同外資產(chǎn)品競爭。XPT首席執(zhí)行官曾澍湘指出：公司打造的電驅動產(chǎn)品目前功率輸出都在150KW之上，并且在150KW以上電驅動市場里面占到第一的位置，最大的競爭對手是外資企業(yè)；產(chǎn)品性能在具體的參數(shù)指標上面，比如轉速、功率密度、扭矩、NVH等方面均與外資電驅動企業(yè)處于一個水平。

其次，XPT產(chǎn)品密切契合了蔚來整車產(chǎn)品的思路。李斌曾經(jīng)告訴筆者，蔚來極其注重冗余可靠度。圍繞這一點，XPT電驅動系統(tǒng)集成及開發(fā)部總監(jiān)畢路和智能功率電子系統(tǒng)總監(jiān)洪文成進一步解釋稱：電機冗余不僅有機械部分，也有軟件冗余的考慮；一輛新能源車遇到搭載的兩臺電機同時出現(xiàn)故障的概率很小，目前國內領先的車企以及國際一線豪華電動車品牌，都有著比較明確的采用雙電機趨勢。

具體到產(chǎn)品性能和技術路線來看，XPT開發(fā)了第一代240kW電驅動系統(tǒng)（感應異步電機，2017年下線，扭矩420牛·米）和第二代160kW電驅動系統(tǒng)（永磁同步電機，2019年下線，扭矩305?！っ祝?，最高轉速均為15,000r/min，ES8前后各搭載一臺240KW電機，而ES6為前160kW+后240KW構型。

然而，也不能說蔚來在構建XPT的時候所有的考慮都是萬無一失。例如在蔚來發(fā)布電池業(yè)務Baas的時候，筆者曾經(jīng)提問李斌：XPT規(guī)劃產(chǎn)能達到30萬臺/年，而蔚來目前年銷量也就5~6萬輛左右，大概能夠消化10~12萬臺，產(chǎn)能利用率如果過低，則會造成該板塊難以盈利。當時李斌非常耿直地承認最初高估了國內新能源車銷量的增速，不過也在設法提高電機產(chǎn)能利用率。

時隔不到半年，這個疑問在曾澍湘那里又有了更細致的解答。

蔚來之心，未來之心

2020年11月17日，XPT在上海安亭汽車城創(chuàng)新港蔚來汽車總部獲頒TüV南德ISO 26262:2018功能認證證書。

劃重點：TüV南德集團很權威，是最受認可的第三方認證機構之一；ISO 26262標準很重要，針對汽車產(chǎn)品的可靠性和防止失效的目的，貫穿了整個設計和生產(chǎn)流程，是行業(yè)公認的合規(guī)準入門檻之一；XPT是蔚來內部體系中首個拿到功能安全流程認證的團隊，并且滿足的是ISO 26262：2018 ASIL D最高認證；在《汽車公社》解讀來看，此次認證是蔚來/XPT打算讓電機技術和產(chǎn)能往外走、推動蔚來整車出口的努力之一。

上文提到XPT產(chǎn)能目前過剩，實際上如果查詢XPT產(chǎn)能，會有27萬、30萬等不同數(shù)據(jù)。而在今年9月方正電機的一份報告中，提到蔚然動力“公司年產(chǎn)35萬臺新能源驅動電機及電驅動集成募投項目”。因此，30萬臺應該是一個數(shù)量級表達，真實產(chǎn)能或許還要更大一些。蔚來今年整車銷量在5萬輛級別，如果一年內提高到10萬輛，仍然還是只能消化20萬臺電機。

多余的產(chǎn)能怎么辦？李斌曾經(jīng)回答稱“電機供應對外開放”，而此次曾澍湘的回答更為詳細和直白。

首先，拿下南德認證便是重要的鋪墊：“獲取ISO 26262證書，更多的是讓大家明白我們整個產(chǎn)品的開發(fā)研發(fā)流程，是能夠把整個安全相關的因素全部考慮進去解決整個產(chǎn)品的風險。從而讓用戶能夠更滿意的使用我們的產(chǎn)品，更放心地使用我們的產(chǎn)品。”這不僅將使得蔚來整車出口獲得國際性標準的背書，同時XPT對第三方銷售電驅動產(chǎn)品也將獲益于這項認證。

其次，曾澍湘確認已經(jīng)在對外輸出“心臟”：“我們一直在拓展一些外部客戶，今年取得了一些成績，拿到一些意向訂單，客戶既包括國內，也包括國外?，F(xiàn)在在做產(chǎn)品開發(fā)和工業(yè)化的準備?！?/p>

此外，曾澍湘還給出了重要的時間節(jié)點，XPT可能在明年第四季度或者2022年的一季度有外部客戶項目的投產(chǎn)，而在一兩年內有希望達成現(xiàn)有產(chǎn)能的充分利用，甚至還需要另行擴產(chǎn)。

在技術層面，XPT實現(xiàn)產(chǎn)品高度平臺化，可以兼容永磁和感應電驅動系統(tǒng)、平行軸和同軸技術，實現(xiàn)功率范圍、扭矩及整車布置方式的靈活拓展。并且借助優(yōu)秀的輕量化和深度集成化設計，將電驅動系統(tǒng)的功率密度提升到2.5kW/kg，已經(jīng)超過《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》中在2030年的系統(tǒng)功率密度目標2.4kW/kg。

盡管目前手握150KW電機產(chǎn)銷冠軍頭銜，今年前10個月總裝機量超6萬臺，然而XPT仍然不能停下前進的腳步。曾澍湘提到：“XPT的電驅動系統(tǒng)是最早一批達到15,000轉-17,000轉的產(chǎn)品。同時我們使用了扁線技術，在國內第一個大規(guī)模投產(chǎn)。此外，隨著未來整車交付量的提高，我們也是能夠大規(guī)模交付I-Pin繞組電機的企業(yè)。從開發(fā)流程、從制造過程，我們跟國際一流企業(yè)做電機方面沒有任何差距。”

那么問題就來了，以繞組電機工藝來說，有I-pin和Hair-pin兩種類別，前者優(yōu)點是工藝簡單、成本低、無需預成型、單槽裝配，缺點是端部較長導致銅耗大、焊接難度高、溫升提高效率降低、電機重量體積增大；Hair-pin則有著復雜的工藝，需要完成插槽紙-制造發(fā)卡-穿發(fā)卡-端環(huán)定型-端環(huán)焊接-接星點-絕緣處理，成本高且工藝被豐田通用等少數(shù)公司把持專利，國內主要是華域電動、天津松正擁有技術。蔚來XPT將來會不會開發(fā)Hair-pin工藝繞組電機呢？

此外，150KW以上電機、雙電機構型決定了整車產(chǎn)品級別不會太小，那么XPT是否會開發(fā)較小的電機配合蔚來打造更為“入門級”的車型？這也是需要蔚來、XPT協(xié)同考量的議題。