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《電子技術應用》
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車廠創新撞上四大挑戰

2022-11-10
作者: 夏珍
來源:與非網eefocus
關鍵詞: 新能源 汽車產業

  2021年11月,碳中和、碳達峰的時間表在國際能源氣候大會上被確定下來,2050年實現凈零排放是各國的共識,新能源產業因此被推上風口浪尖。

  在過去100年的造車歷史中,近20年總體以燃油汽車為主,呈現出一個快速的線性增長趨勢,然而這幾年受全球能源戰略轉型的影響,新能源汽車走勢明顯強于燃油汽車。IHS預測,到2030年,全球新能源汽車普及率將會達到50%。這一數字被業界認為相對保守,因為如果想在2050年真正實現凈零排放,全球新能源車的普及率應該在85%以上。

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  創新路上遇難題

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  在政策引導和市場需求的強烈刺激下,汽車產業變革加速,不論是汽車新勢力還是傳統車企都在試圖用創新謀求一條“新能源出路”。

  然而汽車的電氣化、智能化改革并非易事。恩智浦全球副總裁、新能源及驅動系統產品線總經理李曉鶴在恩智浦2022媒體開放日上直言:“新能源車企創新,正在或即將面臨四大挑戰?!?/p>

  挑戰一:

  降低整個生命周期的成本和排碳量

  “以前大家只是關注造車當中的成本跟二氧化碳排放量,而未來所有人都會關注全壽命當中的總擁有成本的排放量?!?李曉鶴如是說。

  根據麥肯錫發布的數據顯示,預計到2025年電動汽車材料生產階段排放將占到汽車全生命周期總排放量的45%,到2040年材料生產環節的碳排放占比將達到85%左右。這意味著產業鏈、供應鏈的低碳轉型已經成為汽車產業減碳的重要環節,而汽車生命周期成本中的排碳優化能力將會直接決定企業在新能源中的競爭力、成本和利潤。

  挑戰二:

  延長續航里程,加快充電

  續航里程、充電基礎設施的密度和充電速度,是卡住新能源汽車進一步拓寬市場的最大阻力,如果這三座大山能夠移除,使新能源車在使用的感受上與傳統車類似,那么新能源市場的潛力會得到進一步釋放。

  挑戰三:

  軟件定義汽車

  隨著燃油汽車向電動汽車的轉變,車載控制的復雜度大幅降低,成為軟件定義汽車的重要推手。再加上汽車智能化的不斷滲透,使得汽車行業逐步從以“硬件”層面配置參數的競爭,過渡到“軟件”層面的智能化水平競爭。汽車正在向消費品轉變,這對汽車的迭代速度提出了新的要求,產品研發周期要從原來鋼鐵形式造車的4年變成軟件形式造車的2年,汽車的產業鏈隨之變得越來越短,這對整個行業的創新能力和創新體系都產生了顛覆性的影響。

  挑戰四:

  適應幾年后百萬級汽車平臺的打造

  “以前是幾十萬輛車的量級,未來很多車廠都會面臨百萬輛車的量級”, 李曉鶴表示,“從幾十萬到百萬量級,新能源造車平臺將面臨質量體系、供貨體系、全球支持體系、商務體系的巨大變革”。

  因此,如何去適應幾年后百萬級汽車平臺的打造,實現汽車的質量、供應、全球的服務體系和在工業界的標準化就會顯得尤為重要。

  車企創新壓力

  向下傳遞至底層技術

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圖源 | EY

  隨著汽車電氣化、智能化、聯網化、共享化的推進,每一輛汽車對芯片的需求呈現出幾何級數的增長,這也是2018年后出現“缺芯”潮的重要原因。據悉,芯片供應量不足的影響下,2018年全球汽車產量基本接近1億輛,而到了2020年卻下降到了8000萬輛以下。

  與此同時,2018年出現了域控制器的概念,大規模增大了汽車信息的吞吐量,未來伴隨自動駕駛的發展將會出現更多的中央超算,到2030年后可能出現移動服務的概念,兩者疊加后定會催生出新的經濟模式和盈利方式,屆時不但車企造車的方式、想法、迭代速度、企業管理的模式需要改變,對底層技術來說也是一個新的挑戰。

  比如,對于芯片公司而言,需要以整體系統思維的方式給Tier1或者整車廠提供產品,幫助其客戶應對挑戰。

  在降低生命周期的成本和排碳量方面,芯片廠商需要通過簡化部件成本,加速自動化裝配流程,延長電池的使用壽命以及簡化二次回收利用,來幫助車企降低整個生命周期的成本和排碳量。

  例如,在生產端,采用光通訊BMS的方式,降低線束的數量,解決組裝的復雜性問題,甚至實現組裝自動化;通過采用高集成度的智能化芯片組,降低外圍BOM的數量。

  在延長續航里程方面,最重要的不是把電池做得越來越大,而是把電驅能效做得越來越好。為了提高能效,SiC技術下的800V高壓快充方案已經成為各大新能源汽車主機廠的主流選擇,當然未來可能是1250V,包括從600KW到3MW的大功率充電,而電壓越高,對功能安全和診斷的需求就會越高,換句話說,電池管理系統的需求量直接和電壓相關,對半導體來講供貨需求會更大。同時,我們會看到越來越多的基于AI和云的算法,用來強化和改進電池的使用方式。

  此外,如果出行即服務在2030年能實現,高壓充電、快充網絡能更加普及,那么簽約的自動駕駛車隊會逐漸出現,這會帶來家用車向商用車的轉變,駕駛總里程需求可能會從20-40萬公里擴展至100萬公里,換電也許會更加普及,對于芯片公司來講,需要考慮如何能更長、更好地延長電池的使用壽命。

  在軟件定義汽車方面,隨著模塊化概念和域超算的普及,芯片公司一方面需要配合不斷加大的在線更新OTA的需求,另一方面也要開始做整車的建模,幫助客戶加快軟件仿真以及軟件的開發速度。

  在打造百萬量級EV平臺方面,車企對供應商的要求不再只是造一顆芯片,而是必須具備四項基本功:一是有好的產品;二是有非常強的功能安全;三是有系統級的解決方案;四是有強大的汽車運營、供貨和質量管理能力。

  李曉鶴表示:“恩智浦是業內少數能夠把這四項技能做得完善的企業之一,產品覆蓋MCU微處理器、模擬前端、柵極驅動器、安全電源管理以及車載網絡、傳感器等,在過去的5-6年中,恩智浦的模擬前端銷售數量呈現出了幾何級數的增長,累計出貨量已經超過了1億片,在全球排名前20的新能源車企中有10家采用了恩智浦的方案。與此同時,為了更好地提升電驅的效率,恩智浦和客戶一起打造了高效的基于IGBT和SiC的逆變器解決方案,不僅和8家主要的功率模塊廠商都有配合,并且在全球前20的新能源廠商中,已經有9家采用了恩智浦的高效逆變器的方案?!?/p>

  寫在最后

  李曉鶴認為,“2030年,電池的成本會進一步下降,產能會進一步得到擴充,C級以上車輛續航里程將達到800km,與現在的燃油車體驗感無異。充電基礎設施方面,快充設施會迅速增長,5分鐘之內充滿80%,與加油感受類似?!?/p>

  事實上,汽車產業在過去的20年中的確發生了非常大的變化,當我們往回和往前看20年,就會發現,即使短期內市場還存在不確定性,但新能源汽車的中長期潛力毋庸置疑,百萬量級的EV平臺一定會在接下來20年中大量出現。而當供應鏈從一條線變成一張網,系統思維會變得尤為重要,這也是芯片公司的市場競爭力所在。

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