新能源汽車零部件成本結構
電動汽車最大的成本在電池、電機、電控“三大電”系統,其中動力電池成本首當其沖。國內外新能源汽車行業巨頭特斯拉、BYD均戰略性擴建了動力電池工廠,以保證相應的產能,事實上,這兩家電動車企業的產銷規模大,而BYD動力電池的裝機量為國內乃至世界的佼佼者。得動力電池者得新能源汽車市場也。
目前,國內動力電池技術不斷進步,電池品質區隔度逐步提升,規模優勢下的成本差異也不斷增大,行業集中度逐漸提升,寡頭競爭的苗頭顯現。從市場統計看,2015年動力電池行業CR5為59%,2016年提升到68%,電池企業加速集中,聯合主機廠的趨勢不可逆轉;從企業合資合作動態看,北汽與韓國SK、國軒高科合資,A123與上汽、廣汽合資合作,主流電池企業與知名整車企業的合作關系日益緊密,而本次上汽與寧德時代的合資將進一步催化行業的強強聯合。
新能源汽車電池成本分析
與傳統燃油車相比,新能源汽車的動力系統多出了電機、電池等幾個核心部件,于是消費者在選購新能源汽車時,電池技術也是一個值得關注的點,電池技術的強弱不僅直接影響節能效率、續航里程,而且還關乎著安全問題。君不見,三星手機那小小電池的爆炸都能傷及人身,更何況成百上千倍大小的汽車動力系統電池?
電池技術是一個很復雜的系統工程,當下主流新能源車型的電池包技術差異,主要體現在電池管理系統、高壓安全管理和熱管理三個方面。為了便于理解,可以從目前主流的純電動、串聯式混動、功率分流(行星齒輪)式混動類別進行分析,其中最具代表性的車型有特斯拉、寶馬i3與別克VELITE5。
1.老道的通用寶馬,青澀的特斯拉
電池管理系統(BMS)是電池包的核心,承擔著對電池所有參數的讀取以及電池熱、均衡方面的工作。換句話說,電池管理系統的可靠性直接關系到整個電池包的可靠性以及安全性。在BMS系統的技術差異主要在3個方面:骨骼(硬件電路板)、心臟(芯片)與神經網絡(系統架構)。
大概是出于IT公司背景,特斯拉的硬件電路板所采用的接插件并非汽車級,兩個插排更像是調試接口,這種接口在IT產品上經常使用,但在粉塵、振動等惡劣的汽車運行環境中使用,是否會產生問題,那仍是一個未知數。如果不是親眼看到這塊來自于拆車實拍的板子,很難讓人相信特斯拉的心如此之大,敢用這樣不滿足汽車級安全要求標準的電路板。
傳統車企在這方面采用的是另一套思路,比如通用在別克VELITE5上用的BMS電路板,布局相對工整,使用的接插件也都是汽車級,可以滿足車輛使用和運輸過程中震動、溫度、腐蝕等苛刻環境。
而對于BMS的“心臟”——一芯片,特斯拉的IT基因同樣促使他們使用了一些IT行業的芯片,比如DSP、ARM、FPGA等。這些工業級芯片雖然速度很快,性能很強,但由于沒有汽車級的試驗認證,能否保證在各種惡劣的環境下穩定工作,這同樣有待考證。
通用和寶馬則“保守”地使用傳統汽車級芯片,單片機一般都是飛思卡爾或者Infineon這樣的傳統汽車芯片,硬件設計滿足ISO26262的ASILC等級以上。另外,通用汽車做BMS的團隊和原動力總成是同一個團隊,使用的硬件平臺也是動力總成平臺,經過了發動機好幾十年的經驗積累,穩定可靠是非常有保障的。
至于系統架構方面,通用和寶馬都采用了分布式管理系統,通過主BMS對各個模組控制器(CSC)進行管理,一般有8個模組控制器,通過CAN總線進行連接。
按照汽車行業的傳統,為了保證CSC通訊不失效,通用和寶馬都采用了菊花鏈式的總線布局。通用則更為謹慎,VELITE5為了防止CAN總線出現故障,使用了雙路CAN總線備份的策略。這樣一來成本高出不少,但是確實起到了安全可靠的效果。這種謹慎的設計方法,可以理解為相對保守,但這種把錢花在了消費者身上的做法,又有何不妥呢?
相比之下,特斯拉就顯得簡單很多,16個模組僅通過一條CAN線連接,采用總線形式。從實物圖中可以看到,特斯拉的模塊組控制器很簡單,主芯片僅為一塊8051。非業內人士也許認為這一塊電路板綠油油的挺好看,反正又不是戴在頭上,但業內人士能看出來,這種使用低成本芯片、單條CAN總線的省成本做法,會使電路設計削弱了一定的安全性。一步。