汽车行业报告:汽车新合资时代,如何看待各家车企纯电平台?
报告出品方:长江证券
以下为报告原文节选
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引言:大众入股小鹏,自主纯电平台技术全球领先
大众瞄准小鹏纯电平台,自主品牌提供技术,代表中国自主品牌纯电平台技术得到全球龙头认可。7 月 26 日,大众和小鹏汽车签订技术框架协议,大众拟以 7 亿美元入股小鹏。具体的合作框架协议内容为:在战略技术合作方面,本公司和大众汽车集团将利用各自的核心竞争力和小鹏汽车的 G9 平台以及车联网和 ADAS 软件,共同开发两款 B 级BEV 车型,以大众汽车品牌在中国市场销售。这些车型预计将于 2026 年开始投产。大众作为全球车企龙头,在新能源趋势下寻求与自主品牌的技术合作,体现了中国自主品牌在电动车技术上的领先。
汽车平台可以理解为模块化产品,搭建相同的基础架构和零部件接口。汽车平台在燃油车中常见,主要车企如大众、丰田等都有一系列成熟度的平台,在同一个平台可以衍生出不同大小车型,也可以搭配不同发动机、变速箱、后悬挂结构。因为基础架构和零部件接口相同,可以随意拼接。
梳理国内车企纯电平台信息,大部分国内车企已经从油改电方式进化到推出独立的纯电平台,而外资企业进度相对较慢。自 2015 年开始,国内自主品牌电动车大量推出纯电动车型,最初多使用油改电方式,即去除燃油车的发动机、变速箱、油箱等电动汽车不需要的零部件,装上电池、电机、电控系统等电动汽车专有的核心部件,直接利用燃油车平台改装成电动汽车,而纯电动平台是电动汽车专属平台是一种正向研发的平台,以动力电池包为核心,根据电动汽车特点进行全新设计。
相比于油改电,专属平台具备:1)空间更大,将动力电池统一安放在车辆底盘位置,前部没有发动机、变速箱等部件的掣肘,前轴可以更自由地往前挪。车尾部分没有备胎约束,后轴可以挪动的空间也更大;2)续航里程更长,动力电池平铺在车辆底盘,使可安放动力电池的空间大为增加,电池容量与续驶里程也随之增长,而“油改电”车型由于安放动力电池的空间较小,电池容量也相对较小,造成续驶里程普遍偏低;3)更加安全,由于专属平台把动力电池放置在车辆底盘,电池包四周有周密的保护层,因此发生交通事故时电池受损的几率更低,“油改电”车型的动力电池包往往放置在后备箱位置,发生追尾事故电池受损的可能性很大,而且车辆的重心也偏高。
自主品牌:自主纯电平台百花齐放,持续迭代
主要自主车企纯电平台推出、迭代时间,以及平台参数情况如下:
比亚迪:1.0 和 2.0 奠定基础,3.0 再上台阶
9 月 8 日,比亚迪发布纯电动新平台和相关技术,该平台被称为 3.0 平台,从安全、高效、智能和美学四个方面进行了升级。1)从尺寸来看,比亚迪 3.0 纯电平台可以支持轴距 2500mm-3500mm,从紧凑型到大型的一系列车型。2)三电方面,3.0 平台使用刀片电池,续航里程可达 1000km;打造全球首个八合一的电驱动总成,高性能版本的最大功率为 270kW,系统综合效率达到了 89%;自主设计的高性能电机控制器能够同时兼容 IGBT/SiC 模块,支持最大 840A 的电流,最高效率达到了 99.7%;自主研发的高速低损耗减速器的最高效率达到了 97.6%。此外,比亚迪还研发了整车控制器、电池管理器、高压配电箱等系统;革新了四驱系统的架构,传统的四驱架构设计下,同步电机空载损耗较异步电机高 80%,3.0 平台同时采用了异步电机和同步电机,可以让双电机发挥出最大的功效。3)热管理方面,自主搭建宽温域高效热泵系统,减少冬季热损失;4)智能方面,推出了自主操作系统 BYD OS,打通了智能动力域、智能车控域、智能座舱域和智能驾驶域。
对比 1.0 和 2.0 版本,比亚迪电动化进程向体积更小、重量更轻、性能更强、能耗更低演进。1.0 版本实现三电关键技术平台化,2.0 版本实现关键系统平台化,3.0 版本实现了整车架构平台化。
3.0 平台下,不仅集成度更高,而且硬件和软件齐头并进。首先,3.0 时代的八合一电驱是将 2.0 的驱动三合一以及高压三合一再结合在一起,相比于 2.0 时代的单一系统的创新,3.0 时代是多系统集成设计,创新八合一电驱动总成,综合效率从原来的 86%提升至 89%。其次,3.0 平台全部升级为刀片电池,散热好、电池内空间利用率高,成本降低,而且在新平台中,比亚迪将刀片电池的强度融合到设计中,刀片电池参与传力,作为传力的一部分,提升整车的强度。再次,新平台下车身的扭转刚度能够达到 40,000Nm,可以有效降低底盘震动,提升驾驶质感和操控性能,也提升了车辆的安全性能。最后,3.0 版本还增加了软件升级,推出了自主操作系统 BYD OS,打通了智能动力域、智能车控域、智能座舱域和智能驾驶域,有望在新一轮智能化竞赛中加快速度。
长安汽车:纯电平台 EPA 覆盖三大细分市场,助力打造爆款
长安汽车构建四大新能源平台架构,加速电动智能转型。早期长安的纯电车型以奔奔和逸动为主,没有专属电动平台。自 2017 年开启第三次创业“创新创业计划”以来,公司全力推进新能源战略“香格里拉计划”、智能化战略“北斗天枢计划”落地,布局电驱、电池与电控三电技术,形成 MPA 架构、EPA 架构、CHN 平台与 SDA 架构四大新能源平台架构。1)MPA 架构兼容燃油车与电气化产品,是集成多元形态、多元能源、多元场景的智慧架构,随 UNI-V 车型首发;2)EPA 架构是面向主流电动车市场的平台架构,代表车型为深蓝 SL03、深蓝 S7 与 Lumin;3)CHN 平台是长安与华为、宁德时代共创的智能电动汽车技术平台,阿维塔 11 即基于该平台打造;4)SDA 架构是基于中央计算和区域控制的电子电气架构,是公司全力推进“软件定义汽车”的具体实践方案。
EPA 平台具备纯电、增程与氢燃料三种动力构型,覆盖三大细分市场。EPA0 平台覆盖微型到小型车市场,将孵化双座两厢轿车以及小型两厢轿车品类,满足代步需求,目前已上市纯电微车长安 Lumin;EPA1 平台覆盖紧凑型市场,将孵化紧凑型跨界风格轿车、紧凑型跨界 SUV、紧凑型 SUV 以及紧凑型 MPV 四大品类,主打性能、价格与体验的平衡;EPA2 平台覆盖中型及以上级别的市场,将孵化中型跨界风格轿车、中型轿车、高性能跨界 SUV 以及中型 MPV 四大品类,注重于品质与个性化体验。
全电数字平台 EPA1 历时 5 年打造,具备高效率、高性能、高智能与高安全的特点,首款车型深蓝 SL03 于 2022 年上市。EPA1 平台的特点如下:
1) 高效率:具备极致的动力系统驱动电效率,可达到 78%,而目前行业主流电效率70%-75%。电驱系统方面,公司设计了深度集成超集电驱,集成度更高且体积更小,采用了八层扁线绕组、转子双 V 拓扑构型、超低阻导线、自适应控制算法、低阻力拓扑结构优化五大核心技术,最高效率可达 95%;同时还提出全球首创的微核高频脉冲加热技术,可以实现超低温度下的极速加热,在-30℃环境下,电池加热速度可达到 4℃/分钟,低温动力性提升 50%以上,低温充电性能缩短 15%以上,提升寒冷天气下的用车体验。
2) 高性能:动力性方面,EPA1 平台单电机最高输出功率 190kW,首款搭载车型实测百公里加速 5.9s。驾驶安全方面,搭载国际先进的制动双冗系统,有效缩短制动距离,提升自动紧急制动功能的精准性。此外,还搭载 H 臂多连杆独立悬架系统,大幅提升后悬跟随性、高速稳定性、乘坐舒适性。
3) 高智能:EPA1 平台采用最新一代的域控电子电气架构,具有车控域、座舱域和自驾域三大域控功能,支持 SOA 服务拓展;采用芯片直连大幅提升传输效率,支持全域极速 OTA。公司推出国内首发的智能整车域控制器“长安智慧芯”,集成了 VCU、网关、以太网网关、T-BOX 等七个控制模块。平台搭载的智慧座舱域控制器采用了座舱领域最领先的高通 8155 芯片平台,具有 105K DMIPS(低-米普斯)算力。
4) 高安全:EPA1 平台通过芯车云三层安全架构提供安全保障。平台车辆将基于全新纯电驱动专用平台架构而生,采用五横九纵环抱式车身设计,有着超过 45%的高强钢占比。公司基于 EPA1 平台开发了 iBC 数字电池管家,通过 2 类数字预控管理技术群及 7 类数字温控管理技术群,可以有效避免电池热失控,实现了主动触发电芯热失控后 1 小时整包不热失控的目标。
吉利汽车:皓瀚架构扩展性与灵活性高,智能水平领先
吉利在 2015 年开始推出纯电动汽车,包括熊猫、全球鹰系列和知豆、2016 年帝豪 EV上市,2016-2018 年均进入销量前十。2019 年推出几何品牌,但销量表现不佳,年销量在 1 万辆徘徊。
发布 SEA 浩瀚架构,吉利智能电动汽车战略进入加速阶段。2020 年 9 月 23 日,吉利正式发布 SEA 浩瀚架构,该架构是具备更高智能化水平和自动驾驶能力、交互体验也更加人性化的智能纯电架构。浩瀚架构以用户出行体验为核心,其作为吉利从汽车制造商向出行服务商科技转型的重要成果,标志着吉利进入智能电动汽车的系统推进阶段。
SEA 浩瀚架构奠定领先智能地位,可实现全场景、全生命周期的 FOTA。吉利 SEA 浩瀚智能架构,从智能电动时代用户的出行体验出发,以硬件层、系统层和生态层,构成三位一体的立体化布局。SEA OS 整车智能开发系统以从三域融合(智能座舱域、自动驾驶域和车辆控制域)到中央集成的电子电气架构为基础,通过软硬件解耦、软件算法、云计算以及应用场景,形成一套完整的开发系统。目前已经实现的 API 接口超过 4000个,可实现全场景、全生命周期的 FOTA。
在智能化方面,SEA 浩瀚架构可采用 SEA OS 整车智能开发系统,实现硬件-软件-云端三位一体的应用场景,将车机系统本身的开发与云端支持在内的全套智能系统的开发相联结,软件开发时间可节省 50%,塑造高效率智能电动汽车解决方案。
在自动驾驶方面,浩瀚架构采用高级辅助驾驶、高度自动驾驶和完全自动驾驶的技术路线,已经具备满足完全自动驾驶的能力,基于 SEA 浩瀚架构的个人车辆将于2021 年在结构道路实现高度自动驾驶,2023 年之前在开放道路实现高度自动驾驶。汽车智能化浪潮下,电子电气架构升级已经成为各家车企最为重视的方向,吉利 SEA 浩瀚智能架构已经走在行业前列。
强大拓展性保障 SEA 适配能力并不断进化。SEA 立足于硬件层、系统层和生态层构建三位一体的立体化布局,实现了从 A 级车到 E 级车的全尺寸覆盖以及 1800mm3300mm 的轴距覆盖,衍生出多种细分平台以满足不同类型乘用车以及小型商用车的研发需求,并可适配多种动力类型;而前代平台如吉利的中级车模块架构 CMA 能够覆盖的车型则主要在 A 级到 B 级,相比之下 SEA 的灵活性与拓展性均有大幅提升。
细分平台满足差异化研发需求,强大模块化能力重新定义汽车研发周期。目前 SEA 已拓展出多个不同电气化平台,包括 SEA-1(中型到大型,代表车型为极氪 001)、SEA2(小型到中型,代表车型为 SMART 精灵#1)、SEA-E(小型纯电产品,最小轴距为2550mm,电池容量 58kWh 或 68kWh)、SEA-S(高性能运动车,零百加速最快 2.8 秒,对标保时捷 PPE)以及 SEA-C(小型商用车平台,支持 3.5-5.5 吨车型,包括载客 12名的轻客或皮卡,预计首发于 RADAR 皮卡车型);此外还推出了针对高阶无人驾驶车型研发的 SEA-M 平台并在与 Waymo 的合作中崭露头角,其支持 2700mm-3300mm 的宽泛轴距,座舱设计可支持有驾控机构和无驾控机构两种方案,空间上支持 2/5/6/7 人座等多种车型,支持 B 端或 C 端无人驾驶车辆使用场景。
SEA 的敏捷性与拓展性以坚实的安全性和可靠品质为基石。安全方面,尽管覆盖车型的范围较大,但 SEA 均将采用相同的软硬件、高低压、主被动等方面的安全策略标准。
此外进行了针对电池的底护板安全防护设计,并采用无热蔓延的设计方式,达到电池包只冒烟不起明火的要求。SEA 的电池包设计也体现灵活性的思想,兼容高低电量、不同密度的电池,充分考虑 400V 和 800V 的不同电池间隙,减少下一代车型升压障碍。充电方面,SEA 可实现电池包 2.2C 的高倍率充电并设计整车热管理进行匹配,SOC 精度在 3%以内,业界领先。以 SEA-1 为例,其电驱采用 8 层设计,定转子长度可以灵活变动,搭载车上的首款电驱为 2000kw,硅与碳化硅等不同类型电驱均可适配,可持续顺应下一代技术迭代。
长城汽车:M、L 两大纯电平台
纯电平台:打造国际领先电驱动产品,构建 M、L 两大平台。蜂巢易创构建了 M、L 两大平台,能够实现“集成、高压、高速、高效”,将电驱动做成拥有 100kW-220kW 的系列化产品,覆盖 A-D 级车型。
电池:深度布局电池产业布局领先。长城控股旗下蜂巢能源前身为长城汽车的动力电池事业部,自 2012 年起开展电芯的预研工作,2018 年 2 月独立为蜂巢能源,总部位于江苏常州。2020 年,推出 NMX 无钴电池,成为全球第一家成功研发出无钴电池的电池厂商。2022 年 11 月,蜂巢能源创新性地推出方形叠片三元电池,官宣超高速叠片技术3.0——“飞叠技术”量产应用,打破卷绕电池瓶颈。2022 年 12 月,推出全新一代高安全动力电池系统化解决方案——龙鳞甲电池,从电池系统热失控的本源出发,聚焦单体安全、系统安全双提升。公司现已布局磷酸铁锤、无钻、三元、固态等多电芯体系,并自主研发大禹电池技术,更好保障电池使用时安全。
电子电气架构:长城汽车电子电气架构持续升级,专属 GEEP 架构持续升级, 2024 年形成中央电脑。长城汽车于 2021 年科技节上正式宣布公司专属 GEEP 电子电气架构技术路线,长城汽车已经告别过去传统分布式架构(GEEP 2.0),进入域集中甚至中央集中时代,其中:1)2021 年,GEEP 3.0 架构正式量产,其集成了动力/底盘域、车身域、智能驾驶域、智能座舱 4 个域功能;2)目前:现已推出 3.5 及 4.0 代全新电子电器架构,支持千兆以太网、5G、V2X 等;3)未来:公司规划了 GEEP 5.0 架构,预计于 2024年量产,届时长城汽车将拥有三合一的整车中央计算平台,由统一的汽车中央大脑负责所有功能控制。GEEP 系列架构的优势体现在四个方面,即服务化、标准化、柔性化和伙伴化。软件引入 SOA 设计方式,软件模组及通讯接口标准化、虚拟化,解耦功能开发与软硬件平台开发。同时提供订阅升级功能,用户可以根据需求喜好,动态订阅升级车辆服务功能,无需等待软件升级批次。
智能驾驶:“咖啡智能”布局领先,已推出高速 NOH +城市 NOH 智慧领航辅助驾驶系统。长城于 2020 年 7 月发布整车智能化品牌“咖啡智能”,并于 2022 年底正式量产HPilot3.0,交付城市 NOH 辅助驾驶系统。毫末高速 NOH 智能驾驶辅助可实现智能进出匝道、智能避让汇入口、智能变道保护等六大场景;城市 NOH 智能驾驶辅助可实现红绿灯控车、拥堵变道、路口博弈、非机混行等十大场景。截止 2023 年 4 月 11 日,毫末 HPilot 整体已搭载近 20 款车型,用户辅助驾驶行驶里程突破 4000 万公里,HPilot2.0辅助驾驶日均行驶里程使用率达到了 12.6%。目前,长城汽车基于“咖啡智能”系统的L3 级别自动驾驶采用可拓展架构,整个架构从硬件到中间件到底层软件均可扩展,将在明年开始不断迭代,将来一旦技术时机和法律法规成熟后,通过 OTA 升级,可以直接扩展到 L4。
自动驾驶算法:坚持全栈自研方式,发布自动驾驶生成式大模型 DriveGPT 雪湖·海若。
毫末于 2023 年 1 月发布自动驾驶智算中心 MANA OASIS(雪湖·绿洲),并于 4 月发布业内首个自动驾驶生成式大模型 DriveGPT(雪湖·海若)。MANA 的视觉感知能力持续提升,一方面可同时学习三维空间结构和图片纹理,并将纯视觉测距精度超过了超声波雷达,BEV 方案也拥有了更强的通用性和适配性;另一方面可实现单趟和多趟纯视觉NeRF 三维重建,道路场景更逼真。目前城市 NOH 已在北京、保定、上海等城市开启泛化测试,即将量产上车,计划到 2024 年有序落地 100 城。到 2023 年 4 月,MANA学习时长超 56 万小时,相当于人类司机 6.8 万年;毫末 DriveGPT 雪湖·海若已完成基于 4000 万公里驾驶数据的训练,参数规模达 1200 亿。
广汽集团:埃安 AEP 纯电专属平台
第一代:2017 年推出以电池为中心布局,采用分体式电驱系统的第一代 GEP(GAC Electric Platform)纯电专属平台,与特斯拉成为全球唯二拥有纯电专属平台的车企。代表车型为纯电动 SUV 传祺 GE3,但它在车身底板上,仍有油箱预留位置,这个平台可以被认为是燃油平台的优化版。相较于油改电平台空间更大、安全性更高、动力布局更合理、结构简单、轻量化,同时成本更低、静谧性和舒适性更强。
第二代:2018 年广汽新能源第二代纯电专属平台 GEP 在广州车展发布,代表车型 AION S。以“电池+电驱”为中心布局,使用全新“三合一”集成式电驱系统的第二代 GEP铝合金纯电专属平台,代表车型 AION S。经历了 30 个月的开发周期,衍生车型可覆盖小型车到中大型车,续航范围从 300-700km,并能够实现 L3 级别的自动驾驶辅助功能。
将电机、减速器、电控高度集成,重量和体积都减少 10%以上,性能上却有更好表现,集成电驱峰值功率最大可达 300kW,最大扭矩可达 400N·m。
电池:GEP 2.0 平台下的车型能率先搭载宁德时代的 NCM811 高密度电池,并且采用的是 590 大模组设计,集成率达到 93%,电池外壳采用的是铝合金上壳体+高强度铝型材下壳体,单部件重量就减轻了 35%。
第三代:2022 年 11 月,埃安全新一代高端纯电专属平台 AEP 3.0 (AION Electric Platform)量产发布,代表广汽的 G 也变成代表埃安的 A,新平台继承了 GEP 2.0 在空间、安全、续航等方面的技术优势。AEP 3.0 将适用于昊铂全系列车型上,其中昊铂GT 作为代表车型已上市交付。作为国内首个全铝合金高端纯电专属平台,同时配备了弹匣电池、夸克电驱、AICS 智能底盘系统,在原有 AEP 2.0 大空间、长续航、高安全等领先优势的基础上,重点为打造赛道级后驱驾控乐趣。借鉴了超跑式低重心、轻量化的车身结构,实现了操控极限更高的后驱布局,并支持拓展四驱。运用超跑级电驱技术,极速最高可达 300km/h,后驱单电机版 0-100km/h 加速 4.9 秒,四驱多电机版 0-100km/h加速可达 1.9 秒。
智能网联
AICS 底盘系统:为解决电动车普遍操控不佳、转弯半径不足等问题,埃安通过 AICS 智能底盘系统,根据轮速、转角、油门、横摆角速度等一系列参数,进行车轮输出扭矩、制动力矩以及悬架刚度的调整,实现多系统动态匹配控制,最终实现转弯半径低至5.3m(3m 级轴距)、转向精准度和灵敏度提升 30%、过弯侧倾减少 40%及百公里制动距离低于 35 米等同级领先优势。
EEA 3.0 星灵电子电气架构:行业内首个量产的车云一体化集中计算架构,拥有 10G 高速传输、50 倍超高算力,硬件可插拔、软件可更新。星灵架构的中央运算单元搭载 NXP S32G399 高性能网关计算芯片,智能驾驶域搭载华为昇腾 610 高性能芯片,座舱域搭载高通 8155 芯片。相较于 GEP 2.0,新架构最高算力 2000TOPS,线束回路提升 40%,控制器数量减少 20 个。搭载多融合智驾感知系统,拥有风云三号红外遥感技术+第二代智能可变焦激光雷达等 39 个高性能传感器,结合全栈自研多融合感知算法,以及航天级星基融合定位技术,实现全域厘米级车辆定位,200 米范围内能做到 360 度无死角覆盖,实现全场景全天候智驾。
上汽集团:纯电专属“上汽星云”,打造具备系统性的整车平台
公司三电系统持续迭代,分为三个发展阶段:
2020 年之前:E0 平台。代表车型为荣威 Ei5、荣威 ERX5、荣威 MARVEL X、名爵 EZS。
每一款车需单独设计电池和电驱动系统,耗费时间和精力多。E0 平台的电机参数为,其峰值功率为 85-137kw,峰值扭矩为 255-410 牛米,重量为 75.8-124.6kg,最高效率为 92%,最高转速为 10000rpm;电池参数为 35-53kwh,能量密度为 131-161wh/kg。
2020-2022 年:E1 平台。平台搭载为全新 R 标车型上,如 ER6,Marvel R 等车型,从E1 开始电池系统平台已经统一,E1 平台一个尺寸对应 3 种电池容量,分别是:53kWh、63kWh 和 72kWh。其中 53kWh 采用磷酸铁锂电池,系统能量密度 133Wh/kg;72kWh采用 NCM523 的三元电池,系统能量密度达到 180Wh/kg。E1 电驱动平台做的还是前驱版,功率在 120-150kW,功率密度达到 1.97kw/kg。电机采用的 8 层 Hair-pin 电机,采用了同轴布局结构,输出轴、半轴、电机轴在同一轴线上,能够使得前舱更加紧凑。
E1 的效率达到 94%。
2022 年起:E2 平台。统一的电池包尺寸长度 1690mm,宽度 1300mm,电池容量范围50-100kWh,轴距范围从 2500mm-3100mm,基本覆盖了从 A 到 D 级全系车型。在 E2电驱平台中,将会有 150kw、180kw 和 250kw 三种不同功率的电机,可以根据不同车型选择单一电机,也可以组合驱动。同时轻量化上将进一步提升,例如在荣威 Marvel X上三个电机功率加起来是 222kw,重量是 200kg,而在 E2 平台中 250kw 电机重量只要85kg。
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