11月29日,在美的工业技术以“创新科技打造美的工业”为主题的第27届科技月上,美的威灵汽车部件发布了800V SiC碳化硅12,000rpm高转速电动压缩机。该产品不仅是全球首次实现量产生产,更凭借高转速、大冷量、低振动以及可靠品质等,直击新能源车充电慢、续航短等痛点,为新能源车迈向800V超快充时代奠定了基础。
发布会结束后,美的威灵汽车部件公司总经理陈金涛博士,美的威灵汽车先行研究高级工程师、汽车压缩机研发平台负责人杨开成接受了媒体采访,两位在采访中与大家分享了此次发布的800V SiC碳化硅12,000rpm高转速电动压缩机核心亮点和优势,以及美的威灵在新能源汽车零部件方面的整体布局。同时还表示,美的目前暂没有考虑进入整车制造业务,而是将重心聚焦在新能源车核心零部件上,未来将利用自身多年积淀的工业技术优势来解决行业痛点。以下为访谈实录:
问:针对当前新能源汽车电机零部件的市场需求,与市面上已有的技术产品相比,美的威灵汽车部件新发布的800V电动压缩机最核心优势是什么?
陈金涛:从消费者的角度来说,我们做800V快充有一个非常大的难点:快充时的制冷量非常大,大概有4KW到15KW的制冷量。其实车的空间不大,消费者正常行驶时对制冷量的要求没有那么高。快充要求非常大的制冷量,但是正常行驶时要求没那么大,甚至有时候除湿、除霜要求的制冷量又是另外一种状态。传统车厂采用的是用大排量的压缩机,比如说用55、60排量做到快充,但是消费者正常行驶的感受是不舒适的,就像大马拉小车是不舒适的。
美的威灵汽车部件在这其中做了非常大的改进,把传统压缩机常规的8,600 rpm转速提高到12,000 rpm,这对行业是非常大的贡献。在快充的时候可以用12,000 rpm做到快充,但是消费者正常行驶时的感受与驾驶搭载传统小排量压缩机的车辆是一样的,提高了驾乘的舒适性。
第二对车厂而言,安装空间重量是非常重要的关注点。如果用传统大排量的压缩机,重量和安装空间就要大得多。采用小排量、高转速压缩机之后,整体空间重量可以减少一公斤以上,安装空间也会得到节省,这对于车的空间布局非常友好。车里面省一公斤也是非常关键的。
我认为从用户、主机厂、和客户的角度上讲,这是非常直观的感受。当然从800V快充这一点来讲,压缩机实际上起到了相当于制冷的作用。
问:这款压缩机对于美的威灵汽车部件自身来说,难点和优势分别在哪儿?美的把家电压缩机里的变频技术也应用到了新能源汽车的压缩机上,请问当时是出于什么考虑把这个技术移植到这个产品上的?
杨开成:首先简单聊一下变频技术,美的在几年前推出过“一晚一度电”的产品,而且卖得也非常好。其实“一晚一度电”的空调最主要的技术支撑就来自于变频技术。它根据环境和人的舒适性要求,把能耗与之进行线性匹配。相当于舒适性、时间和变频三个维度进行匹配。这是在工业场景和家用场景中一个有趣的应用案例。可以说美的集团对变频技术的理解是较为深刻的。
在新能源汽车领域,对变频技术的依赖比家用和工业更高。这是因为家用空调的使用范围一般是大概60立方的空间,人体其实对空调的出风口温度没有那么敏感,同时因为有惯性系统加持,对于温度变化要求高,但相对新能源汽车来说没有那么高。在车辆上,内部空间基本只有3-5立方,如果出风口的温度波动稍微大一点,人的体感马上就有感觉,这就需要更强的变频调节能力。
人在狭小的空间里面少了惯量系统,需要更精准地控制才能很好地满足舒适性要求。特别是在快充领域,这个思维又被进一步放大。传统车辆只管出风温度够满足舒适要求,而对于要求高的新能源汽车企业来说,不光要出风,车用压缩机还要给空调,尤其是电池做制冷。正常出风的能量是3-5KW,但是给电池制冷需要几十千瓦以上,这两个完全不相干的能力需要耦合到一款产品中去,变频是最优的解决方案。
在变频技术方面,美的的技术功底比较深厚。比如矢量控制、多电阻采样、,以及首次采用的20K载波的算法等。我们美的威灵汽车部件推向市场的产品,最低转速可以满足420rpm。现在上海或武汉做热泵就用420rpm,在这样的转速下能耗很低,基本上100W-200W左右就足够了。在快速制冷时,一下又可以达到14KW的制冷量,即空调有很强的调节能力,能够捕捉客户的两个极端的需求,并最大程度满足。其次,是大家感受不到的节能,这和舒适性同样重要。
我们的800V SiC碳化硅 12,000rpm高转速电动压缩机是变频、电机和结构的耦合件,如果把三个专业给剥离开,是设计不出来这款产品的。美的威灵汽车部件有幸在美的工业技术事业部之下,在电机、电控和执行三方面,该事业部都有非常强的专业实力基淀。
现在12,000rpm的产品已经量产,13,500rpm和16,000rpm的产品也在不断开发中,相信未来会给大家不断带来惊喜。
问:近两年很多的主机厂都已经推出了800V的平台架构,您怎么看这一趋势?咱们推出800V的SiC碳化硅12,000rpm的电动压缩机是出于哪些考量?网上的一些观点认为800V+SiC碳化硅功率半导体认为是未来电动汽车平台绝配的组合,您是否认同这个观点?对未来800V+SiC碳化硅功率半导体上车的前景您有怎样的预判?
陈金涛:目前来看电动车的推广依然存在难点,比如充电难、充电慢、续航里程是现在制约电动车的因素,也困扰着消费者。800V快充第一是能够解决充电快的一些问题:如果是400V的话,充电功率上不来,对于充电枪等都会带来很大挑战,而800V在充电快方面有非常好的解决方案。
为什么在800V之后,要用SiC碳化硅器件呢?首先,800V结合SiC碳化硅,在电驱系统中的效率会有非常明显的提升。IGBT(绝缘栅双极晶体管)、SiC碳化硅都会有电流导致的损耗,其中SiC碳化硅的开关频率损耗是比较小的。800V之后电流变小了,即驱动电机的电流变小了,由电流导致的损耗随之减弱,再加上SiC碳化硅的开关损耗又比较小,所以整个电驱系统800V平台的效率会得到比较明显的提升。即使是三五个点的提升,节省的电池包成本都是非常可观的。在行业角度上,用800V、SiC碳化硅的电驱系统平台,长远来看,在电池包的成本上具有优势。
第二点,SiC碳化硅用在800V平台非常有利。SiC碳化硅器件大部分的电压能到1200V,如果电流太小,电流层的损耗会比较大,即SiC碳化硅器件的优势难以发挥。从电驱系统来说,SiC碳化硅+800V是非常好的组合。同时,SiC碳化硅的应用会缩小整个驱动器的体积。过去无论在OBC(车载充电机)或是DC/DC(直流斩波器),都有SiC碳化硅的身影,因为它损耗比较小,可以使体积做到非常紧凑。
我们为什么在这个时候推出800V SiC碳化硅的压缩机呢?总的来讲,我们知道行业里保时捷Taycan用的是800V电驱系统,但压缩机是400V,这样要通过DC/DC将800V转换为400V再给压缩机使用。美的威灵汽车部件直接推出面向800V的压缩机,就非常好地解决了这样的问题,不需要通过DC/DC转换,直接和电源系统对接,对整车的各方面都非常友好的。但是如前面所说,这对压缩机会有一些新的挑战。对于800V+SiC碳化硅的前景,我个人觉得目前SiC碳化硅的成本相对较高,是IGBT的几倍。
目前来看,从400V转变为800V的变化是一定会有的,这将是一个自然的过程,不同于过去从燃油车切换到电动车的变化。我们认为中高端车进入到800V时代,将会很快发生,并且大家会很深地感觉到这个变化。这背后有解决用户痛点(尤其是充电快)的因素,此外是效率高、续航里程长所带来的效果。我个人认为,像A级车,短期还是以400V为主;中高端车,目前将很快切换到800V。
问:未来在美的新能源汽车方面的布局,能不能再更多地给我们介绍一下?此外,现在我们的事业板块跟集团其他的事业板块在未来有没有一些连接?在整个新能源的汽车发展过程当中,美的目前在战略上希望未来自己承担什么样的角色?
陈金涛:目前美的在布局整个新能源板块还是聚焦在核心零部件业务。我们知道中国的汽车行业以前被称为“大而不强”,就是有很多的车厂,生产量也都是全球第一,但是我们很多的核心零部件还是会受到很大的制约。我们在这个领域就是把核心零部件放在非常高的位置,美的的家电发展史经历了从家电到核心零部件,然后到扩张的过程,我们从上个世纪90年代聚焦到压缩机、电机等领域,现在也做到了全球第一。美的在家电领域的智能电动化技术、knowhow,也将被借鉴到汽车行业。当然这里面有很多需要打通的过程。我们去做这些新的核心零部件产品时,会考虑如何用到美的现有技术,尤其是工业技术,同时又能有利于市场。
总结来说,聚焦在新能源车的核心部件,用我们自身的优势去解决行业痛点。美的的工业技术是围绕电机、电机控制,以及精密机械,所以布局的产品也是按照三大块,包括美的最擅长的热管理,包括压缩机、水泵、油泵,包括电子膨胀阀、电子阀以及一些模组。
第二个是电驱动领域,每年的电机生产量非常大,如果把美的生产电机的原材料生产驱动电机的话,一年大概可以生产一千多万台驱动电机,这是非常可观的。从某种意义上讲,我们是国内最大的电机厂,这也是把供应链优势、技术knowhow优势、升级换代的诉求结合起来做的产品方向。
第三块是在底盘的执行系统,目前主要是在X、Y、Z三个方向。X方向是前进、后退,主要是指刹车的执行系统。Y是转向,Z是悬挂。现在没有做整个转向系统、刹车系统,而是做执行件,尤其是电机为主的执行件。接下来沿着这几个方向还会有新的产品,或者平台化的产品推出。
还有大家比较关心的,我们在零部件的布局上,后面会不会有整车的布局?据我了解,我们还是在专心做好零部件的方向。以前美的也确实做过客车,但是整车业务和现在美的的业务差异会比较大,所以至少第一步还是会从零部件的业务做起,把这一块业务做好。据我了解,美的没有布局整车这一块的业务。
战略上面的话,我认为美的目前整体重点还是在汽车核心零部件的业务上面,这块业务的市场容量已经足够大。我们现在做的产品,单车价值也到了1万块钱甚至以上。如果按照2025年一千万台,2030年全球两三千万台的量,已经有好几千亿的市场。这个市场对我们来说已经非常可观了,把这一块做好,非常值得期待。
我们对自己的定位,还是要去做整个行业里面真正有价值的核心零部件,相对简单的不会去做。刚才提到的,第一,国外现在是垄断的产品,我们做国产替代;第二是安全件;第三是有高资本投入,即有一定壁垒的战略核心零部件是我们的关注重点。我们认为这一块的市场空间已经足够大,并且在整车上,尤其是高配车型向中低端或普通车移植过程中还存在着大量机会,我们也在布局基于这样的产品。
问:咱们美的是做家电起家的品牌,在制造汽车零部件车规级的产品,有哪些研发制造的差异?
陈金涛:美的威灵汽车部件在大概十年前开始研发,最近六七年加大研发,到2018年成立美的威灵汽车部件有限公司。其实成立美的威灵汽车部件有限公司之初,就请德国莱茵公司做整个的16949的体系。这不是为了拿证,而是因为美的是做家电出身,整个运营体系还是以家电和消费品为主,而汽车领域整体的体系管控差异性还是比较大的,所以从开始进入汽车领域起,美的就请了咨询公司。在整个体系里面,目前团队有50%左右的员工来自于汽车行业,并且都是一些比较知名的汽车行业人才。通过他们建立起整个汽车行业的语言、体系和流程是非常关键的。
第三是在设立美的威灵汽车部件有限公司之初,研、产、供、销是相对独立的,要按照汽车行业的标准和要求去打造。这不是单纯的研发制造,或者某一个具体流程,而是一个非常庞大的系统。这个系统所起到的作用,甚至在经营模式和理念都会有比较大的差异。
举一个简单的例子,在家电领域大部分公司是串形工程,比如研发做好了之后给到制造,制造做好之后再往后推进。但是汽车行业是并行工程。我在跟客户接触的时候,事实上供应链、品质、研发、制造、工艺已经齐全了。因为汽车行业有一个最大的不同,就是时间点是绝对不能更改的。到客户交付的时候,必须要保证按照质量要求把合格产品按批量做出来。
为了保证这一点,从最开始多通道的管控,从大项目管控的模式往前推进。我举这个简单的例子是说明,这里面差异是非常大的,好在经过这几年的努力,整个美的威灵汽车部件已经按照汽车行业的要求和标准跟客户对接,以及运行。
如果大家有机会来工厂参观,就能感受到跟美的的巨大差异性,所有产线是全新投产的。所有的管控流程体系、MES等等全都是按照汽车行业的标准和要求,甚至按高于行业要求搭建的。
当然美的也有一些擅长的地方,比如美的的数字化。因为美的有数字化、智能化、IT系统的优势可以借鉴,并且按照汽车行业的要求做了修正,或者按照新的流程做了调整,美的威灵汽车部件既借鉴了美的的优势,同时又完全按照汽车行业的标准要求去打造。
整个美的威灵汽车部件的规划里面有一个“333”战略,过去三年,从2018年5月18日到2021年的5月18日,主要通过打造产品的技术优势和特色去吸引客户。在接下来的三年,美的威灵汽车部件将重点打造品质体系以及制造。因为中国企业在很多人的眼中是不太注重品质,不太注重制造与自信的企业。美的威灵汽车部件希望能够摘掉这个帽子,所以在这里面下的工夫是比较大的。
有了好的产品、好的品质,自然而然会有更多的客户。接下来的三年,就会以客户和市场流程来取胜,这是我们“333”战略的一部分。包括我本人,最近这三年的重点工作也是在如何让整个体系、让汽车行业的流程顺畅进行。
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