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[爱卡汽车科技频道原创]
汽车产业处在变革时代,国家的政策红利推动了新能源汽车的高速发展,传统汽车厂商纷纷转型,新造车势力先后涌现,大量的投资也随之涌入,风口之下看似一篇繁荣,但实际情况却是另外一番景象。
年,北汽新能源获得国家补贴和地方补贴共计49.59亿元。但其全年利润仅万元;对于新造车势力来说情况更加糟糕,在已经付出亿取得入场券的情况下,还要持续投入。不禁要问,汽车产业新能源转型带来的红利被谁拿走了?汽车产业上游的供应商可能会是答案。
汽车制造商和汽车零部件供应商的关系如同唇齿,两者相互依存。当汽车产业下游的汽车制造商开始进行变革,处于汽车产业上游的零部件供应商必然会受其影响。作为隐藏在汽车制造商背后的巨人,汽车零部件供应商们是如何来布局应对新能源转型的?其又是如何来吃掉改革红利的?
变革阵痛共担变革红利供应商先享
作为处于汽车产业更下游的消费群体,我们很容易感知到汽车制造商层面发生的变化,而对于零部件供应商我们会比较陌生。其实在这一年,零部件供应商之间发生的戏码远比汽车厂商之间的动作要更加复杂。江森自控出售蓄电池业务,霍尼韦尔剥离涡轮增压器部门,大陆集团架构调整,公司一分为三……各种分拆与合并看得人云里雾里。
伴随着汽车制造商,零部件供应商也享受了自8年全球金融危机后近10年的快速发展期。当市场前景一片大好时,这些供应商需要做的就是坚持既有战略,而当增速放缓甚至下滑时,市场前景变得扑朔迷离起来,这些供应商需要做的就是寻找下一个突破口,考虑如何进入汽车产业的下一阶段,如何为汽车产业继续创造价值。
汽车产业会向着哪里发展?从目前来看,电动化和智能化似乎是答案,你要问这是不是终极答案,没有人能回答,只有时间会给出答案。汽车制造商和零部件供应商需要做的就是不断去探索,不断去试错,现在电动化的趋势摆在这里,汽车制造商已经朝着这个方向大阔步前进,零部件供应商没有理由不去跟进。变革的过程必然是痛苦的,汽车供应商需要做的是协助车企完成转型,坚持下来才能和车企共同分享变革后带来的红利。
相比燃油车,纯电动汽车的驱动系统变得更加简洁,电池、电机、电控取代了发动机和变速箱,受此影响最大的零部件供应商也就是那些主攻驱动系统的企业。
这两个驱动系统对应的车型分别为奥迪A6和特斯拉ModelS,不难看出电气化进程对车辆结构的改变是非常巨大的。
这篇文章我们选取了几家具有代表性的零部件供应商,来看看他们是如何来面对汽车产业变革的,在新能源电动化转型之路上,他们又做了哪些布局。
一、博格华纳(BorgWarner)
博格华纳是一家内燃机、混合动力和电动汽车清洁高效驱动系统解决方案的全球领先供应商。其基于不同国家地区的法规、终端消费者以及主机厂的需求,运用智能技术来研发相关产品。其通过研发各种解决方案,着力打造一个更加洁净、节能的世界。在汽车供应商领域,其体量并不算大,但是其在汽车驱动系统方面的业务可以说是数一数二。到目前为止,其已经在18个国家的66个地区建设有制造基地,在全球拥有约名员工,去年的销售额达到98亿美元。
同后面要介绍的两家供应商不同,博格华纳业务面相对较窄,其主攻汽车驱动系统,要知道汽车从内燃机驱动向着电驱动的转化过程中,变化最大的莫过于汽车的驱动系统了,电动化浪潮对博格华纳的影响力度可谓巨大。
为此,博格华纳制定了“CHE战略”,即内燃机(Combustion)、混合动力(Hybrid)和电动(Electric)汽车业务“三驾马车”均衡发展,共同促进业务增长。在博格华纳看来,汽车电动化虽然是不可逆转的发展趋势,但是传统内燃机驱动系统在很长的一段时间内将会继续发挥作用,以内燃机和电动机相结合的混合动力也会在未来汽车市场中占据很大的比重。博格华纳也正是基于这样的考虑,才制定了在内燃机、混合动力和电动三个领域并行发展的规划。
博格华纳制定了“CHE战略”,即内燃机(Combustion)、混合动力(Hybrid)和电动(Electric)汽车业务“三驾马车”均衡发展。
除了在内燃机领域的成熟技术和产品外,博格华纳目前已经研发出了混动及电动汽车领域的多项创新产品及技术,包括P2同轴混动系统、P0集成控制器的起发一体机(iBAS)、P0/P1/P2.5/P3/P4带有集成电子元件的电动发电机(MGI)、iDM三位一体电驱动系统(电机、电控、减速器集成)、车载充电装置以及高压座舱加热器等产品。
48V系统产品
在传统燃油车向着电动车迈进时,混合动力是个不错的过渡,其中48V系统又是混合动力系统中对车辆原有结构改动较少,且容易实现的混动系统。目前市面上最常见的48V驱动系统解放方案就是采用P0电机,博格华纳则依靠自己的电动机技术发展出多种48V驱动结构。
受限于48V电压限制和较小的电池容量,48V混动结构通常来说会比较简单,最常见的方案便是采用P0电机,博格华纳则针对48V电气系统另外开发出P2同轴、平行轴电机和P4电机多种驱动方案。
当然,最常见的P0电机驱动方案,博格华纳也有布局,其官方名称为iBAS电机,本质上其实就是BSG电机,只是叫法不一样而已。
相信不少朋友看到P0、P1、P2、P3、P4这些标识会感到困惑,其实很简单,其表示的是电动机在整个驱动系统中的布置位置。
这张图便是博格华纳给出的一份示意图,我们可以看到电机的多种布置位置,博格华纳可以根据电机的布置位置来设计生产不同形式、规格的电动机。
通过这张简图我们可以来熟悉一下电动机在不同位置的不同叫法。
P0:电动机位于发动机前端的皮带上。
P1:电动机位于发动机的曲轴上,处于发动机输出端之后,变速箱输入端之前。
P2:电动机位于发动机与变速箱中间靠变速箱一侧,与发动机之间设置有离合器,用于动力接合或断开。
PS:电动机位于变速箱内部,或者说电动机与变速箱融为一体,丰田双擎车型搭载的eCVT变速箱便是典型的PS结构。
P3:电动机位于变速箱输出端之后。
P4:电动机位于另一轴上,如果发动机驱动前轴,则电机在后轴,反之亦然。
针对48V电气系统,博格华纳除了在驱动方案上给出了研发成果外,还在其擅长的涡轮增压器上进行了创新。
世界上首个在汽油车应用的可变截面涡轮增压器便是博格华纳研发出来的,之前受限于高温该技术一直只是应用在柴油机上。代号为的保时捷Turbo车型是搭载该技术的首款量产车。
在电动化时代,博格华纳研发了eBooster和eTurbo两款电动涡轮增压器,其依靠48V电气系统让涡轮增压器和电动机联系起来,该技术的应用可以有效提升涡轮增压发动机的动力响应和增压效率。
另外,在散热系统方面,博格华纳也推出了电加热器和智能电控风扇。
新造车势力蔚来的首款量产车型ES8采用的PTC加热系统便是由博格华纳来提供的。
纯电驱动系统
除了在混动系统上广泛布局之外,博格华纳在纯电驱动系统上也投入了大量的研发精力,目前其研发的eDM电机已经应用在多款量产车型上。
在纯电驱动系统方面,博格华纳讲究高度集成化,其研发的iDM驱动系统将电动机、电控系统和减速器集成为一体。
博格华纳iDM驱动系统
除了iDM外,其研发的eDM则是将电机和减速器两个硬件结构集成起来,目前这款产品已经实现量产。
威马旗下首款量产车EX5便是采用了博格华纳这款eDM电机。威马创始人沈晖曾任博格华纳中国区总裁,其在供应商体系建立上有着自己的优势,这也是威马能够获得顶级供应商支持的原因。
另外,这款eDM驱动系统也搭载在长城旗下的欧拉iQ纯电动车上。
博格华纳二、博世(BOSCH)
博世是德国的超大型工业企业之一,其从事汽车与智能交通技术、工业技术、消费品和能源及建筑技术相关产业。汽车零部件供应只是这个庞大集团的一部分业务,更可怕的是,在这个领域博世还做到了全球第一。博世集团已经连续多年霸占全球第一大汽车零部件供应商宝座,年博世的销售额达到亿美元。
同博格华纳专注于汽车驱动系统不同,博世涉及业务广泛,面对新能源浪潮,其要做的不仅是大力发展电驱技术、电控技术,甚至还拆分、出售了一些自己不太看好的业务,其中就包括电动汽车必不可少的动力电池。
放弃自制动力电池单元
在今年年初德国博世集团宣布:将放弃自制动力电池单元,转而通过外购电池单元及自身强大的电池管理系统技术与系统集成能力来为客户提供完整的电池系统。
这里有必要来科普一下电池系统的大致组成,电池单元(电池芯)是电池系统最基本的组成单元,多个电池单元组合成为电池模块,多个电池模块又可组合成为电池包。
博世放弃的是自制电池单元,并没有放弃对电池模块和电池包的构建,这样的举措有利于博世集中资源、发挥优势。
除了电池单元、电池模块,一个完整的电池包还包括冷却板、冷却液管道、线束、保护壳体等部件,这些部件的集成和布置技术关乎整个电池包的能量密度,博世擅长的正是电池包的组建和电控技术。
对于这一决定,博世集团管委会成员、汽车事业部总裁RolfBulander先生从市场、技术
、成本和投资四个方面给出了理由。
首先是市场层面,全球动力电池市场由亚洲5大公司(宁德时代、日本松下、韩国三星、韩国LG、深圳BYD)霸占,并且这几家公司已经形成规模,博世此时继续自制电池单元没有任何优势。
在技术层面,动力电池新技术层出不穷。目前的以液态电解液为主的锂电池的能量密度还不能充分满足电动汽车需求,博世更看好固态电池以及下一代锂电池技术。固态电池是用特殊的固态材质代替液态的电解液,这样一来,锂电池自身的安全问题就彻底得到了根治。另外,固态电池相比同体积的锂电池容量至少提升两倍,在相同的续航里程下,固态电池体积可以做得更小、更轻。在充电速度方面,固态电池也具有明显的优势。
在成本层面,一个电池单元的成本有75%来自于锂等原材料,加上加工、包装、运输等费用后,利润空间十分有限,博世在原材料产业方面并没有相关布局,这对于一家电池制造厂来说是致命的。
另外在投资层面,到年全球动力电池产能将达GkWh,如果博世的市场占有率要达到20%的话,那么至少要投入亿欧元来购买电池单元的生产、检测、回收等设备。这样的投资对于博世来说巨大且充满风险。
博世电驱系统eAxle
年法兰克福车展,博世展出其最先研发的电驱动系统eAxle,预计在年量产。该驱动系统同样是主打集成化,博世将电动机、减速器和逆变器整合为一体,该驱动系统的应用可以极大缩短整车厂宝贵的开发时间并显著加快电动车的投放速度,提升产品竞争力。
博世eAxle电驱系统
博世eAxle驱动系统采用了高度集成式的构建方案,相比普通的驱动系统体积更小、效率更高、制造成本更低。
博世研发的该驱动系统最小功率为50kW,最大功率可至kW,其扭矩范围在Nm至Nm,可以满足多种类型车辆实现纯电力驱动。同时该系统可以装配在后轴上实现四驱。
芯片制造和自动驾驶研发
相比电驱系统等硬件,博世更看重软件在未来汽车上的影响力。随着智能化、网联化推进,汽车行业对芯片的需求正在逐渐增加,为了应对这一趋势,博世在年4月24日宣布将在德国东部城市Dresden(德累斯顿)新建最先进的芯片工厂,计划投资10亿欧元,这是其历史上金额最大的单笔投资。
同时在自动驾驶领域和车联网领域,博世与戴姆勒、沃尔沃、华为、阿里、斑马等公司纷纷展开合作,博世和戴姆勒在上个月刚刚联合宣布在圣何塞推出高度自动驾驶(SAE-第4级)及完全自动驾驶(SAE-第5级)汽车的叫车试点服务。测试将于年下半年正式启动。
博世和戴姆勒利用梅赛德斯-奔驰S级自动驾驶车,计划为圣何塞市中心城区和西城区走廊区域特定社区的居民提供该服务。
博世三、采埃孚(ZF)
提到采埃孚大多数人最先想到的会是变速箱,先进的变速箱技术以及可靠耐用的产品让采埃孚的名气不断壮大,但这也让不少人认为采埃孚只是一家变速箱供应商,实际上采埃孚的业务相当广泛,其最初专注于底盘和传动技术,在年采埃孚实现了对天合汽车的收购,这让其涉足汽车主被动安全领域,智能互联和无人驾驶等技术也得到了发展。二合一之后的采埃孚一举成为全球第二大汽车供应商,仅次于博世集团。
8年,采埃孚首次开始为欧洲的混合动力车辆进行电机的工业生产。现在,采埃孚电驱动组件几乎可以为所有汽车概念提供相应解决方案。
纯电驱动系统
采埃孚的纯电驱动系统同样是采用了集成化的设计方案,其不仅将电机、控制器、减速器集成在一起,同时将差速器也集成在了壳体内,根据不同厂商不同车辆的不同需求,采埃孚可以匹配不同功率输出的电机、不同齿比的减速器以及不同控制策略的控制器等。
采埃孚纯电驱动系统
混动驱动系统
在混合动力驱动系统方面,采埃孚具备设计生产电机、混合动力模块、混合动力变速箱的能力。目前采埃孚生产的混合动力变速箱已经广泛应用在了宝马旗下混动车型上。
采埃孚混动模块将电机、分离离合器和用于平衡外部不规则振动的扭转减振器集成在非常紧凑的安装空间里,最大输出功率可达90kW。
这一模块可以进一步集成到变速箱中构成混合动力变速箱。
模块化部件就好似积木,不同的积木拼装可以形成不同的产品。采埃孚生产的驱动模块便可以取代普通变速箱中的液力变矩器来构成混合动力变速箱,对整体结构改动很小。
众所周知,宝马和采埃孚的合作关系非常密切,大多数宝马车型都搭载了采埃孚的8AT变速箱,在电动化的进程中,采埃孚基于普通变速箱打造的混动变速箱可以让车企实现混动车型快速落地。
模块化电动驱动后桥
前面有提到,采埃孚的核心业务不仅包括传动系统,还覆盖了车辆的底盘系统,这为更高程度的集成化模块生产提供了技术基础。在传统燃油车上,车辆的发动机、变速箱和底盘受限于复杂结构或供应商体系很难做到高度集成化,而结构简洁的电动车则不同,目前电机、电控和减速器的集成正逐渐成为主流,采埃孚则更进一步,将驱动系统和后桥部件集成到一起,构成模块化电动驱动后桥。全集成系统解决方案降低了客户的开发经费,简化了汽车生产组装工序。该系统可用在搭载前驱发动机的车辆中形成混合动力汽车,实现电动四轮驱动,或者在纯电动车中与电池配合驱动车辆。
采埃孚模块化的电动后桥
作为世界上第二大汽车零部件供应商,采埃孚的技术发展方向当然不只是局限在电动化领域,安全、自动驾驶和高效驱动等领域也是采埃孚非常看重的,另外,这些领域的技术并不是相互孤立的,采埃孚正在做的是将安全、自动驾驶、高效驱动和电动技术等面向未未来大趋势的相关技术集中在一起,从而为汽车产业的未来做好准备。
采埃孚四、舍弗勒(Schaeffler)
大多数人听闻舍弗勒可能是因为其轴承业务,除此之外,其也是发动机、变速箱和底盘领域精密设备与系统的供应商。面对新能源浪潮,舍弗勒积极向混合动力技术和纯电动汽车领域转型,并在今年上半年正式推出了电动汽车业务部门,期望在年前实现电动车业务占总营收比重超15%。
在新能源产品方面,除了48V驱动系统和高压驱动电桥外,舍弗勒最具特色的研发产品应该就是轮毂电机了。舍弗勒E-WheelDrive轮毂电机到目前已经发展到了第二代版本。在该版本中轮毂电机做到了高度集成,驱动、减速和驾驶安全性需要用到的所有零部件——例如电动机、动力电子设备、控制器、减速器、刹车装置和冷却系统等,都安装在轮辋里面。
舍弗勒对于轮毂电机技术已经研发多年,早在年舍弗勒就联合福特汽车推出了搭载轮毂电机的嘉年华试验车辆,如今舍弗勒的轮毂电机技术已经发展到了第二代,材料技术和集成技术都有提升。
轮毂电机最大的优点就是简化了车辆结构,驱动系统完全布置在了车轮轮辋内部,以此技术为基础可让车辆轻松实现横移、原地掉头等动作,对于特种车辆和未来形态的乘用车有很大价值。
五、工业机器人四巨头
汽车行业向来是工业机器人应用最为密集的领域,也是工业机器人生产商利润的主要来源,随着技术水平的提升以及对汽车制造要求的提升,汽车产业会越来越依赖于这些自动化机器人。在工业机器人领域,库卡(KUKA)、ABB、发那科(FANUC)和安川电机(YASKAMA)四家巨头企业占据了市场大部分份额。
汽车产业的转型让一批新造车势力崛起,伴随而来的是更加符合未来汽车生产制造的智能工厂数量猛增,这无疑给工业机器人制造商带来了商机。当然,这些工业机器人制造商也需要针对新能源汽车的生产组装作出相应的技术升级。
从蔚来、威马、小鹏等这些新造车势力的智能工厂来看,涉及生产制造的各类机器人基本都是由库卡、ABB、发那科和安川电机来提供的。至于说传统车企的工厂,更是如此。
工业机器人的前景可谓是一片大好,美的集团在年年初便一举拿下了库卡集团94.55%的股份,完成对库卡的收购。根据美的集团年报显示,当年库卡便为美的带来了亿元左右的收入。
六、宁德时代
如果说传统汽车供应商面对产业变革是希望与风险并存,那么对于电池生产商来说可谓是百利而无一害。在此之前,电池供应商的主要客户是消费电子类产品制造商,相比汽车制造商而言,这些客户的需求量只能算是九牛一毛。汽车的新能源化浪潮直接推动了电池产业的高速发展。
目前全球电池供应商主要集中在中日韩美四国,其中松下、三星SDI、LG、AESC、比亚迪、宁德时代等电池供应商年出货量都呈现逐年递增态势。其中宁德时代等电池供应商更是从名不见经传的“小厂”跻身全球行业领导者。
在新能源汽车起步阶段,宁德时代凭借着自身技术储备获得了宝马青睐,双方的合作让宁德时代快速发展。
如今宁德时代已和上汽集团、广汽集团、东风汽车、上汽通用、吉利、北汽新能源、江铃、长安、福汽集团、华晨宝马、捷豹路虎、大众等众多主流汽车厂商建立了战略合作关系。
年、年及年,宁德时代动力电池产量分别为2.19GWh,6.80GWh和11.84GWh。营业收入分别为57.03亿元、.79亿元和.97亿元,年均复合增长率高达87.26%。
在传统供应商纷纷跳出舒适区,作出转型布局时,像宁德时代这样的电池制造商只需要做好自己擅长的事情即可。
编辑点评:汽车制造商和零部件供应商其实是彼此成就的,在技术发展上,两者其实也是互相推进的。汽车厂商为了提升产品力会不断应用更为先进的技术和零部件,这就迫使零部件供应商开发更符合厂商需求的产品,同时零部件供应商为了提高自己的话语权和竞争力,也会不断进行技术创新,推出更多符合汽车发展潮流的产品,来吸引更多的厂商客户。但是在技术变革期,无论是汽车制造商还是零部件供应商,难免有人会掉队。我们能看到汽车厂商的浮浮沉沉,背后其实也会对应着汽车零部件供应商的起起伏伏。变革时代,这个产业链条的每一个参与者都不能掉以轻心。
宁德时代