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2017年我国新能源汽车行业电动车三级模块体系及专用平台分析

        汽车平台化和模块化有利于降低成本和提高效率

        汽车平台是指汽车从开发阶段到生产制造过程中的设计方法、设备基础、生产工艺、制造流程乃至汽车核心零部件及质量控制的一整套体系。模块化是指当汽车平台技术发展到一定阶段,零部件的通用率不断提高,汽车各部件总成例如发动机总成、变速箱总成、悬架总成、车身部件及电气系统等都像乐高积木一样以模块的形式自由组合,从而厂商可以在一个平台上开发出不同级别、不同类型的车型。汽车生产平台化能有效降低车型开发成本,还能提高开发效率,缩短车型的研发周期,降低车型的研发生产。并且,还能够帮助汽车厂商实现旗下各品牌之间的技术共享,满足全球化市场的不同需求。

 
图:大众MQB平台

        新能源汽车共用模块多,适合模块化生产。尽管新能源汽车分类复杂,但其中共用的模块较多,在开发过程中可采用模块化方法,共享平台、提高开发速度。总体上讲,整个新能源汽车可分为三级模块体系,其中二级模块最为复杂。一级模块主要是指执行系统,包括充电设备、电动附件、储能系统、发动机、发电机、离合器、驱动电机和齿轮箱。三级模块体系中,包括电池单体的功率型和能量型,永磁和异步电机的水冷和风冷形式,控制系统的三级模块主要包括硬件、底层和应用层软件。

        二级模块分为执行系统和控制系统两部分。执行部分包括充电设备的地面充电机、集电器和车载充电机,储能系统的单体、电箱和PACK,发动机部分的气体机、汽油机和柴油机,发电机的永磁同步和交流异步,离合器中的干式和湿式,驱动电机的永磁同步和交流异步,齿轮箱部分的有级式自动变速器(包括AMT、AT和DCT等)、行星排和减速齿轮;二级模块的控制系统包括BMS、ECU、GCU、CCU、MCU、TCU和VCU,分别表示电池管理系统、发动机电子控制单元、发电机控制器、离合器控制单元、电机控制器、变速器控制系统和整车控制器。

 
图:电动车三级模块体系 

        电动汽车专用平台:新平台,新设计

        电动汽车的平台主要有两种选择,一是开发全新平台,二是基于传统内燃机汽车的平台进行开发。在传统汽车平台上通过改造已有平台进行电动汽车的生产制造,其成本可以得到较好的控制,但是原有平台的固有设置也给电动车设计带来了一些局限性,开发全新的平台可以很好地解决这些限制:

        1) 内部空间更大:基于原有平台开发电动车,动力电池往往会占据后背箱空间;

        2) 续驶里程设计更长:基于原有平台开发电动车,给电池预留的空间较小,进而限制续航里程;

        3) 动力性更充分发挥:基于原有平台开发电动车,不能充分发挥电动车的优势等。但是新平台的开发需要大量的资金注入,增加了成本。短期来看,基于原有平台的改装成本更低,可能更具经济性,但从中长期来看,则会局限新能源汽车的发展,因此开发全新电动汽车专用平台在战略上是最佳的选择。

 
图:使用传统车平台和开发全新平台的对比 

        大众MEB平台以纯电动为主,兼顾插电式混动。以大众MEB平台为例,MEB平台的构架是由底部的电池组而展开,打造更长的轴距和更短的前后悬,营造出更大的内部空间。得益于MEB平台的纯电动化优势,MEB虽然是一个覆盖A-B级车尺寸的平台,可是其内部却可以营造出B-C级车的空间。然后通过不同设计的车身、拥有更多选择的中央电脑元件,以打造不同尺寸的车型。MEB平台以纯电动车生产为主,并可兼顾插电式混合动车型,基于该平台开发的纯电动车续航里程有望达到250km-500km。目前大众在MEB平台上规划了4款车型,分别是I.D.两厢车、跨界SUV、革新的大型SUV和充满未来感的轿车。

 
图:大众MEB平台:以纯电动车为主,可兼顾插电式混动车型

        美国密歇根大学交通学院归纳了以下两种平台策略和两种设计思路:
        1) AEP:Adapted Electric Platform,使用原来的传统车的平台,做单独的电动车设计;
        2) NEP:New Electric Platform,发开全新平台,可以使用全新设计;
        3) NEVD:New Electric Vehicle Design,全新电动车设计,不必迁就旧平台;
        4) AEVD:Adapted Electric Vehicle Design,在原有传统车平台上设计电动车,需要迁就
旧平台。

        参考中国报告网发布《2017-2022年中国电动车市场运营现状及发展趋势前瞻报告

        根据NEP、AEP、AEVD、NEVD的组合可以得到A、B、C三种电动汽车平台。其中,A类(AEVD-AEP)的主要代表是美国福特公司,包括混合电动车,插电式混合电动车、纯电动车,另外还有奥迪A3e-tron,宝马Mini-e等;B类(NEVD-AEP)代表有Leaf纯电动,丰田普瑞斯,通用Volt和Bolt;C类(NEVD-NEP)代表主要是特斯拉和宝马i3、i8。从C类型(NEVD-NEP)到A类型(AEVD-AEP),电动车平台跟燃油车平台可以共用的程度越来越高。有些车企的平台会在A、B、C三种类型中发生迁移。例如,大众在2015年启动了MEB(modular electric toolkit)全新电动车平台,梅赛德斯也启用EVA电动车模块化平台,宝马则开发了FSAR(flat battery storage assembly)电动车平台,这些新平台都是C类型;雪铁龙从A类型转移到B类型;Nissan在2016年也宣布准备启动新的电动车平台,从B类型迁移到C类型。

 
图:三种类型电动汽车平台

 
图:电动车和燃油车平台的共用程度

 
图:主要车企的平台迁移

 
图:主要车企已经或者拟推出的电动汽车专用平台

资料来源:中国报告网整理,转载请注明出处(ZQ)

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