“Model 3是第一款采用域控器结构的车,同时它的量也比较大,具有典型性。”中信证券云基础设施行业首席分析师丁奇告诉界面新闻。
“拆车”正在证券行业内传染,继6月26日海通国际对比亚迪“元”进行拆解,并撰写出一份长达87页的研报后,7月18日,中信证券也加入了拆车行列。
在《新能源汽车行业特斯拉系列研究专题:从拆解Model 3看智能电动汽车发展趋势》研报中,中信证券表示,其研究部TMT和汽车团队协同多家公司和机构,经过两个月时间对一辆特斯拉 Model3进行了完整的拆解。
通过拆解特斯拉Model 3,这份研究报告从6个方面对智能电动汽车的发展趋势进行了分析。
作为世界电动车领域的领军制造商,特斯拉在诸多方面都展现出了独到的设计思路。在丁奇看来,特斯拉的域控制器、一体压铸以及多屏、连屏的智能座舱等技术,都将是未来智能汽车发展的共同趋势。
1.域控制器
“软件和硬件必须解耦,算力必须从分布走向集中。”
研报认为,汽车如果要能像手机一样持续根据数据和用户反馈进行软件迭代,现有的 E/E 架构势必然进行大的变革。而特斯拉Model 3率先由分布式架构转向分域的集中式架构,是其智能化水平遥遥领先于许多车厂的主要原因。
车身域
按照特斯拉的思路,每个控制器应该负责控制其附近的元器件,而非整车中的所有同类元器件,所以特斯拉的三个车身域控制器分别分布在前车身、左前门和右前门前,实现就近控制。
驾驶域
智能驾驶也是特斯拉的一大特色,这部分功能是通过其自动驾驶域控制器 (AP)来执行的。这部分的核心在于特斯拉自主开发的FSD芯片,其余配置则与当前其他自动驾驶控制器方案没有本质区别。
中信证券预测,未来自动驾驶域的创新仍然会集中在芯片端,另外传感器的创新如激光雷达、4D毫米波雷达等也能够很大程度上推动智能驾驶。
座舱域
从特斯拉车机与游戏的不断靠拢可以看到未来座舱域的发展第一个方向,即继续推进大算力与强生态;第二个发展方向则是可能与自动驾驶控制器的融合。目前已经出现了相当多二者融合的迹象,比如博世、电装等主流供应商纷纷在座舱域控制器中集成ADAS功能,未来这一趋势有望普及。
电控域
Model 3为第一款采用全SiC功率模块电机控制器的纯电动汽车,开创SiC应用先河。基IGBT的诸多优势,在Model 3问世之前,世面上的新能源车均采用IGBT方案。 而 Model 3利用SiC模块替换IGBT模块,这加速了SiC等宽禁带半导体在汽车领域的推广与应用。
Model 3形成“示范效应”后,多家车厂陆续跟进SiC方案。相比 IGBT,SiC 能够带动多个性能全面提升,优势显著。但SiC的高成本制约普及节奏,中信证券预测,未来SiC与 Si-IGBT可能同步发展,相互补充。
动力域
本次拆解的标准续航版配置96个电压采样点,数量与Model S 相同,平均每31节电池并联测量一个电压值。整车4个电池组,每个都由24串31并的电池组组成,对电流均衡等方面提出了较高的要求。
未来,随着4680大圆柱电池的应用,单车电芯数量将进一步减少,有利于 BMS 更精确地进行控制。
2.线束和连接器
线束
降低线束复杂程度,依赖电子电气架构的革新。
Model 3对“域”进行重新划分,在Model S与Model X的基础上进行跨域融合。各个ECU不再按功能进行划分,而是以物理位置直接分为 CCM(中央处理模块)、BCM LH (左车身控制模块,LBCM)、FBCM(前车身控制模块)、BCM RH(右车身控制模块,RBCM)四大部分。
利用少量的高性能计算 单元替代分散的ECU,把需要实现的功能通过软件迁移到几大模块中,从而进一步提升集 成度,因此,Model 3的线束长度进一步缩短到1.5km。
除了架构调整缩短线束长度,拆解发现,Model 3在高压线束中采用铝导线代替传统的铜导线,进一步实现轻量化。
连接器
在动力电池—电驱高压线束的连接器上,Model 3采用的是TE的HC Stak 25。
其结构和功能与HC Stak 35 类似,不同点在于尺寸的大小,HC Stak 25比HC Stak 35更小,因此HC Stak 25插座端的端子是20片DEFCON端子组成(HC Stak 35 为 35 片),不同的型号共用相同的连接器端子。连接器端子通过数量堆叠的变化能够快速完成不同型号的组装,这体现了连接器模块化生产带来的成本管控优势。
材料方面,Model 3连接器材料为尼龙塑料材料,中信证券认为,金属合金外壳的应用未来会愈加普及。
3.电池
Model 3电池包采用4块大模组,与同期的iD.4 X,宝马 iX3 的电池包相比,采用大模组技术,集成度更高,内部布局更为整洁,电池包技术目前仍处于领先地位。
4680电池扩大尺寸提升容量的同时,全极耳结构减小了电阻发热和电池冷却所带来的损耗,最终电池的有效能量及能量密度增加。另外,由于全极耳产热小、散热快,为4680电池实现大功率快充创造了物理条件。
4680电池通过新结构、新材料应用,实现“能量密度高、倍率高、成本低”的不可能三角。在实现高能量密度、高倍率的情况下,4680的大电芯摊薄非活性物质成本,尽可能做高能量密度摊薄总体单 Wh 成本,生产过程简化节省成本。
4.电机电控
总成方面,Model 3/Y搭载驱动电机、电机控制器、单挡变速箱三合一驱动系统,集成度高。
电机方面,向高功率、低能耗演进,性能和成本持续优化。从Model S/X到Model 3,特斯拉由感应电机转向永磁同步电机,双电机版本由前后均为感应电机向前感应后永磁电机转向。
同时,“小三电”和电池包集成,空间布局更为紧凑。中信证券判断,随着电驱动产品集成化的进一步提升,除电机、电机控制器、减速器驱动系统三合一集成之外,PDU、DC/DC、充电机OBC等电源器件也可与其一起集成, 形成“三合一”向“N 合一”的演进。
5.热管理
特斯拉热管理系统经历4代发展,在结构集成上不断创新。第四代热管理系统使用八通阀集成冷却和制热回路,实现整车热管理集成化。八通阀设计下能量效率提升,系统集成降低成本。
特斯拉热管理阀类向高度集成方向演进,以更复杂管理控制策略实现热量分配。
6.汽车车身
在车身材料以及工艺上,Model 3采用钢铝混合车身,制造工艺以冲压焊接为主。
轻量化既能满足节能,而且还能提高续航,“以铝代钢”是最佳选择;高压压铸是铝合金材料最高效的成型方法,特斯拉率先提出一体压铸。中信证券判断,一体压铸降本增效明显,是大势所趋。
车灯方面,Model 3外饰搭配兼具科技感与美感,车灯选用矩阵式LED光源。玻璃方面,特斯拉全景天幕引领行业趋势,替代传统天窗。此外,中信证券指出,特斯拉Model 3底盘逐步实现线控化,线控底盘是实现高级别自动驾驶的必由之路。
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