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剑指电动车头部供应商,美的威灵汽车部件不止“800V”

11/04 10:19 作者:盖世汽车
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“充电5分钟,续航200公里。”相信是绝大多数电动车主的补能梦,尤其是经历过长假出游的车主更有体会。

在中国新能源汽车技术快速迭代,以及新能源汽车保有量迈过千万规模,并仍以每月70万辆速度高速扩充的当下,“补能”已成为限制汽车产业电气化转型的短板。

自今年初开始,广汽埃安、小鹏汽车相继宣布可以实现充电5分钟,续航200公里,以此打破当下消费者对于电动汽车充电、续航的焦虑。而所涉及的技术,无一例外都与800V平台相关。

值得注意的是,800V并非今日才有的产物,早在2019年保时捷Taycan便搭载800V高压平台,就此拉开汽车产业800V时代序幕,快于400V一倍的补能诱惑,让高压快充一度成为新能源汽车新潮流。

但显然,同为“800V平台”,高压快充的极致体验或伴随小鹏G9的面世才真正得以实现,究其原因还需聚焦到一个看似不起眼,却极为关键的汽车零部件——高压电动压缩机,更准确点说是由美的工业技术旗下威灵汽车部件提供的全球首款800V碳化硅(SiC) 12,000rpm高转速电动压缩机。

无可替代?高压碳化硅电动压缩机究竟为何

“12,000rpm的800V 碳化硅(SiC)电动压缩机,它的最大价值在于可以帮助纯电动车真正实现快充。”在盖世汽车最新一期开展的“800V元年,颠覆了什么”云对话栏目中,B站U主@原来是翔翔啊如是介绍。

简单理解,电动压缩机是新能源汽车热管理的“心脏”,为系统提供主动制冷与制热的动力,其中最为关键的是在车辆补能过程中为动力电池保驾护航。

也因此,在整车平台由400V升压至800V过程中,除动力电池、驱动电机和电机控制器以及DC/DC转换器、OBC车载充电机、高压配电盒外,提升电动压缩机的耐压等级同样至关重要。

但也由此不得不面临相关元器件的重新开发、电池模组安全性的提升以及半导体器件线路的改变都将带来一个又一个难点。

“现阶段,基于技术难度、成本等多重考量,产业内大致出现三种不同技术路线来实现800V快充,分别是纯800V平台、800V平台+DC/DC转换器以及双400V电池串并联。”盖世汽车研究院动力系统数据分析师夏立朋分析指出,“其中Taycan便受制于当时未有合适技术,不得不通过增加DC/DC将800V逆变,来匹配400V电动压缩机使用”。

美的工业技术旗下威灵汽车部件先行研究高级工程师、汽车压缩机研发平台相关负责人指出,相较于纯800V平台,DC/DC+400V电动压缩机解决方案较难满足大功率快充情况下动力电池的制冷需求,且能量损耗较大,大大降低了800V高压快充原本的极致补能体验。

基于这一认知,威灵汽车部件推出了全球首款800V、碳化硅(SiC)、12,000rpm高转速电动压缩机,除率先上车小鹏G9外,更收获诸多主流整车企业的认可。据介绍,这款产品大致可用“超高效、超转速、超静音、超可靠”等关键词来概括其性能。

威灵电动车专用800V电动压缩机;图片来源:威灵汽车部件

具体来看,其采用了威灵汽车部件独创交叠分块电机专利技术,使功率密度提升10%;通过运用高强度铝合金和行业首创的1维及3维联合仿真技术,使整体重量再减少1kg,从而降低整体能耗。

同时,提升压缩机转速的解决方案代替市场中普遍使用的体积大、重量大的大排量压缩机,率先从8000转提升至12000转,最大程度缩小了压缩机体积和重量;并通过机械噪音改善、流体通道优化、轴系动平衡、电磁噪音优化及控制算法优化高转速所带来的噪音,使得相同工况下,噪音降低5-8dB,振动下降50%。

此外,为解决高压、高转速所带来的开关损耗瓶颈,威灵汽车部件采用碳化硅(SiC)半导体应用技术,并攻克800V高载频浮点算法平台技术难题,在超高压绝缘耐压技术和交叠分块电机技术的双重加持下,可实现5倍绝缘耐压达到4.3kV,并拥有400%绝缘安全冗余度。

值得关注的是,威灵汽车部件将美的工业技术在家电压缩机领域对于“变频”技术的掌握应用到了汽车上,使得电动压缩机转速可在420rpm - 12,000rpm范围内自由切换,以满足高压充电、日常行车时对于压缩机制冷的差异化需求,最大程度降低能耗。据了解,除以上外,三角循环制热技术,独特的涡旋压缩结构设计、绕线方式,以及动静涡盘的制造精度等,都是影响产品性能的核心要素,这些技术均由威灵汽车部件自研,且拥有非常庞大且完整的技术专利体系。

强势入局,以核心技术引领电动车发展新潮流

与动力、底盘等核心部件相比,空调压缩机或许是一个并不起眼的汽车部件。但伴随汽车电气化转型,汽车热管理的定位由单纯提供舒适的座舱温度外,成为驾乘安全与舒适性的重要保证,作为直接驱动电动汽车空调系统的电动压缩机变得极为关键。

其相对较高的技术壁垒也决定了电动压缩机市场格局高度集中。据Marklines数据显示,全球汽车空调压缩机中,丰田自动织机、翰昂、华域三电、奥特佳等占据70%市场份额,国内市场,华域三电与奥特佳占据份额近七成,头部效应明显。

就在诸多产业玩家还执着于400V电动压缩机技术时,美的工业技术以800V、碳化硅(SiC) 12,000rpm电动压缩机入局新能源汽车热管理,强势且信心十足。

“电动压缩机‘跨界’并没有新势力造车来的‘颠覆’,从工业的角度来看,其本质是一致的,不同点在于汽车电动压缩机强调的是与客户的协同开发能力,需要对于整车架构足够理解并提供快速响应的服务。”美的工业技术相关负责人表示。

作为美的集团五大业务板块之一,美的工业技术每年有超过1亿台压缩机投放市场,在家用空调领域,美的压缩机独占全球50%以上的市场份额。且早在五年前美的工业技术就已展开家电空调压缩机15,000rpm产品的开发,远早于整个汽车制造业。

基于超前的研发布局以及对于电动压缩机技术的深度钻研,除前文提及的全球首款800V 碳化硅(SiC) 12,000rpm电动压缩机外,威灵汽车部件还推出了一款采用基于800V平台的以CO2作为冷媒的新型电动压缩机,成为近50年来工业压缩机领域的一次技术突破。

据介绍,该技术解决行业低温制热、车内多场景制冷制热的高效协同,极大地缓解新能源车冬日续航里程大幅降低的痛点。即使在零下35℃至零下40℃低温环境下,自热能量依然强劲,相同低温环境下,续航里程可提升20%。而且,CO2制冷剂相较于传统制冷剂不仅来源更广,成本相对较低,且现有产业链布局已逐渐成熟。仅以美的工业技术来看,到今年12月份其基本可以完成搭建100万台CO2转子式电动压缩机的生产能力。

瞄准新能源车核心部件赛道,做产业的赋能者

事实上,威灵汽车部件入局汽车产业远不止于汽车热管理。

近年来,在经过十余年政策引导、扶持与培育下,我国新能源汽车保有量突破1,000万辆,占据全球新能源市场半壁江山,且目前仍以每月70万辆增速快速攀升。

但不可否认的是,与终端市场高涨需求相悖的是汽车产业链正陷入重重困境。“缺芯”“少电”“原材料涨价”等共性难题之外,我国新能源汽车产业对更高安全、更高性能、更高性价比、更低能耗等优质产品的需求日益高涨,加大核心技术攻关、打造自主可控供应链成为我国汽车产业面向未来的首要工作。

聚焦美的集团,作为白色家电领域的龙头企业,其之所以成功,离不开对产业发展的深刻理解,对核心零部件的高度自研和对产业链的全面把控。正源于此,在面对同为大型制造业的汽车产业陷入转型困局时,美的集团于2011年便启动汽车零部件相关开发,致力于通过自身核心底层技术优势对新能源车制造的细分弱势环节进行延伸,从而补齐中国在新能源车供应链上的短板。

如今,依托美的工业技术积累的5,500多项机电共性专利技术为基础进行延展与创新,威灵汽车部件已经围绕“热管理、电驱动和底盘执行系统”进行布局,生产包括驱动电机、电动压缩机、EPS电机、电子水泵、电子油泵在内的多款产品。

在研发与生产方面,威灵汽车部件现已布局五大研发基地,建有430余人的专业研发团队,其中硕博高端人才比例超过八成,能够实现3~5个月内与整车企业客户同步研发、量产的研发实力;生产基地包括合肥及即将投产的安庆工厂的产业化布局,最大限度能够保障产品的交付。

伴随威灵汽车部件核心产品的逐渐落地,其汽车零部件产品在今年上半年获得多个知名车企的定点合作项目。而为满足日益走高的市场需求,威灵汽车部件正持续极大产业化投入规模。今年2月,美的工业技术投资110亿元于安徽省安庆市投建新能源汽车零部件安庆制造基地,与此同时,合肥制造基地产能也在持续提升。

当前,我国新能源汽车市场仍在高速增长,可无论是在欧阳明高院士还是诸多行业专家看来,留给本土企业发展的窗口期正日益收窄。“未来2年或是本土整车企业品牌向上的最佳窗口期,而800V便是各车企打造差异化优势的关键技术之一。”夏立朋分析指出,按照各车企的规划,随小鹏G9开启国内800V商业化落地元年,2023年-2024年迎来新车密集投放,至2030年左右,800V平台架构有望成为中高端车型的主导技术。

现阶段,800V高压碳化硅(SiC)平台车型量产的新窗口期下,不只是美的集团,越来越多的家电、互联网、房地产等领域龙头企业正加速涌入汽车产业,新一轮跨界“造车”热潮袭来。

值得肯定的是,与其他企业不同,美的集团所追求的不是“造整车”,而是依靠美的工业技术在压缩机、电机等核心零部件领域庞大的技术储备和丰富的产业化经验,并将之平移至汽车产业,为客户提供最需要、最缺乏的产品与服务。如今,威灵汽车部件已完成从零部件向组件迭代,并成功打入多家主流车企供应链体系,未来还将朝着集成系统积极探索,为成为新能源车核心部件头部供应商做准备。

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