没内燃机基因能造好车吗?麦肯锡拆十辆电动汽车告诉你

项目咖2020-05-21 13:44:15

咖叔说

没有内燃机基因能造好车吗?可以,但难比“贾跃亭”!欣慰的是,特斯拉和比亚迪已跻身全球TOP5电动汽车制造商,这些汽车业的“门外汉”已经自立了门户,对他们而言未来充满无限可能!




你是否知道,人类的电动汽车梦始于19世纪?千真万确,首辆可以上路的电动汽车早在19世纪60年代就出现了,在电动汽车领域风生水起的马斯克其实也只是个后来的追梦者。

 

时光之针拨回2017年,电动汽车已然成为大众消费品。今年上半年,全球新能源(纯电动和插电混合动力)乘用车销量超过了42万辆,同比增长42%,今年全年销量预计将首次突破七位数,即100万辆大关。

 

既然未来已来,深入透彻地了解电动汽车的现在与未来就显得十分重要。这不,麦肯锡就拆解了10辆有代表性的电动汽车,掰开了揉碎了让大家对电动汽车有个直观且深入的了解。



以下就是咖妹对麦肯锡10月“巨献”《Trends in electric-vehicle design》(《电动汽车设计趋势》)做的全文翻译:

内燃机(ICE)的监管压力,加上电动动力系统和电池技术的改进,推动了电动汽车的需求激增。大多数传统汽车制造商正在推出新款电动汽车,而没有内燃机“基因”的新进入者也在加入制造电动汽车的行业。2016年,纯电池电动汽车(不包括混合动力汽车)的全球销量增长了大约45%。

 

随着电动汽车成为大众消费产品,现在是对电动汽车技术趋势做个详细了解的时候了。与汽车对标分析服务提供商A2Mac1合作,麦肯锡对第一代和第二代电动汽车车型进行了大规模的对标分析,其中包括对十款电动汽车车型进行的实物拆解:2011款日产LEAF、2013款大众e-up !、2013款特斯拉S60、2014款雪佛兰Spark、2014款宝马i3、2015款大众e-Golf、2015款比亚迪e6、2017款日产LEAF、2017款雪佛兰Bolt和2017款欧宝Ampera-e。

 

对标分析(Benchmarking):汽车新产品开发过程中非常重要的组成部分,就是将自己的产品和竞争对手的产品进行细致的比较,提取其优点,提升自身产品的水平,是产品策划阶段很重要的工作。并非很多人理解的,拿一个车来拆解、扫描,逆向出一套结构数据,从而方便新产品的模仿。(来自汽车材料网)

 

合计计算,上述车型占存量纯电池电动汽车的40%。除了十辆被拆除的电动汽车外,麦肯锡还分析了公开提供的其他车辆信息,并咨询了独立的主题专家。由此产生的分析表明,成功生产电动汽车需要完全不同的思考理念。麦肯锡最终分析确定了五个重要见解:


想要一辆高性能电动汽车?就得建一个原生平台


对标分析显示,基于原生平台的电动汽车和基于内燃机平台的电动汽车,在行驶里程和车内空间方面存在着明显差距。


原生平台的电动汽车优化了电池包装,非原生平台电动汽车迫使电池“尴尬”地遵循内燃机平台的玩法,这就限制了所能实现的电池容量。


根据美国国家环境保护局(EPA)的数据(图表1),相比之下,原生平台电动汽车电池组可以采取简单的矩形形状,使得电动汽车的续航里程增加两倍,从而可以达到每次充电300公里以上,最佳可以达到约400公里。此外,相同轮距之下,较之于非原生平台的电动汽车和标准的内燃机汽车,原生平台电动汽车车内空间更大(高出10%)。


核心电动汽车动力总成设计还未产生趋同性


对标分析包括对电池、电芯和热管理系统的拆解。麦肯锡发现了三种不同几何形状(圆柱、方壳和软包)的电芯设计,呈现出多种化学反应。由于每种设计都有明显的优劣势,从畅销的电动汽车的整体性能上看,仍无法决出最终的赢家。


与此同时,麦肯锡的对标分析通过对所有设计的研究,还发现这些电池的能量密度在七年(2011年至2018年)间增长超过了30%。麦肯锡还发现,热管理的设计方法有很大的不同,电池冷却系统就有四种解决方案:被动式(自然风冷)的,主动结合动力系统的,主动但独立于电池的和主动结合空调电路的。


麦肯锡还确定了三种电池加热的原型:第一种完全没有,第二种是使用电机、电力电子设备或空调系统的余热,第三种是将专用热电阻加热装置集到电池组。一些专用的电阻加热装置使用来自电池的能量,并且仅在车辆充电时工作;其他的则是以液体冷却/加热联合循环为主,如电池组外的热电阻加热装置(图表2)。


目前市场上表现最好的是圆柱电芯,其能量密度最高,接近245Wh / kg,其次是195 Wh / kg的软包电池,居然有着25%的惊人差距。方壳电池的能量密度约为160 Wh / kg。不过,如果考虑电池组的净能量密度,电池外壳和热管理系统则帮助抹平了得分:圆柱电池132Wh / kg,软包电池138Wh / kg,方壳电池则为104Wh / kg。由于目前技术还没有趋同于某个独特的技术或解决方案,所以主机厂商仍然需要在这些领域进行投资,以便在电池和热管理设计的成本和性能方面做出最优取舍。


限费设计已经渗入电动汽车领域


对标分析显示,在性能和续航里程争夺中已经获胜的主机厂商,已开始坚持实施限费设计(DTC),尤其是在电动汽车的动力系统和白车身设计方面。第二代电动汽车更明显地呈现出这种趋势,限费设计的重点,主要集中在动力总成领域的组件集成和结构件轻量化材料更加智能化的应用(图3)。


重量方面,麦肯锡分析了所有十款车型的主要结构部件,以估算所使用铝和复合材料的比例。某些第二代畅销电动汽车使用的铝仅相当于这些部件总重量的5%至10%,接近内燃机的平均水平(约5%)。在豪华电动车中,铝约占车重的40%左右,主要是为了提升加速度和动力性能。畅销电动汽车在轻量化方面的市场份额将继续趋向内燃机,原因有三:

 

a.动力总成技术的代际突破产生了显著的减重效果,然后直接被再投入到成本较低的结构材料中。

 

b.在眼下的制造成本下,电池是更长续航里程的关键,而不是轻量化材料。

 

c.电动汽车缺乏(昂贵的)减重措施的外部激励方案,这有别于内燃机的二氧化碳排放目标和处罚。

 

考虑到即将上市的电动汽车款式,限费设计的趋势仍将继续。


电动汽车是完全不同的,需要完全不同的供应逻辑


为了给电动汽车创造新的收入和利润来源,汽车主机厂商不得不调整他们的商业模式。如今,他们非常依赖消费升级需求,比如增加发动机、变速箱、舒适和安全性能,以及售后配件和服务,以提升其盈利能力(并达到其资金成本)。电动汽车的维护成本要低得多,主要是以下两个方面的原因(图表4):


a.性能差异不大。


在相同的细分市场领域,目前电动汽车能提供的加速性能已可以媲美高配内燃机。虽然因此,相较于内燃机典型的10至20种动力组合相比,电动汽车如今能提供的发动机和变速器类型组合不超过四种。

 

b.基本款电动汽车配置已包含很多选装件。


电动汽车高企的基础价格(主要由电池成本导致),迫使主机厂商为电动汽车的基础配置放入了比内燃机汽车更多的选装件,从而憾失高利润收入来源。


电动汽车核心部件供应商与主机厂商内部策略形成严重竞争


电动汽车动力系统与内燃机在必要性能、附加值和组件复杂性方面有着明显的不同。因此,电动汽车销量的增长威胁到了主机厂商及其内燃机动力总成供应商的竞争地位和市场份额。

 

通过拆解零部件上的供应商商标,以及公开可查的信息,麦肯锡对电动汽车动力总成供应链进行了一次由外及内的观察。在外采动力总成零部件时,主机厂商遵循着一套宽泛的战略选择,从几乎垂直一体化生产到近乎完全外包。当部件外包时,设计的所有权程度各不相同(图5)。

 

鉴于大多数电动汽车动力总成零部件的复杂程度和差异化潜能较低,麦肯锡预计,未来一旦设计趋于完全的商品化,主机厂商就会将大部分的动力总成零部件外包出去。

 

与此同时,麦肯锡也看到了老牌主机厂商和一级供应商所面临的重大风险。有些一级供应商已经在其原有的核心领域之外提供了大量份额的组件。另外,考虑到电动汽车并不比内燃机动力总成系统复杂,那么通过驾驶性能就可以使自己与众不同的老牌主机厂商将面临更大的风险。目前,在全球前五大电动汽车制造商中就有两家是没有内燃机基因的新玩家:特斯拉(Tesla)和比亚迪(BYD)。

 

随着需求的增加,电动汽车技术和设计将继续发展,战略挑战将随之而来。老牌内燃机汽车制造商和他们的传统供应商,需要重新审视自身的方法,从而保持他们的收入和盈利能力。

 

END


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