新聞中心

EEPW首頁 > 汽車電子 > 業界動態 > 電動車制造紅海破浪 跨域迎接減碳未來

電動車制造紅海破浪 跨域迎接減碳未來

作者:時間:2023-09-25來源:CTIMES收藏

因應國際潮流與疫后創新產業趨勢,全球汽車產業也為此加速電動化腳步,甚至逐漸漫延成了紅海。包括近年來由美商Tesla率先發動價格戰,以及到了今年中國大陸車廠在慕尼黑車展大出鋒頭可見一斑。
根據國際能源總署(IEA)最新統計,2022年銷售突破1,000萬輛新高,較前一年成長逾5成,估計新能源車對整體車市的滲透率也不斷攀升;且依工研院IEK Consulting推估,2040年全球市場規模將達到智能手機的2.3倍、半導體的1.6倍。惟若從中國乘聯會與日本汽車工業協會統計顯示,今年上半年中國大陸整車出口為234.1萬輛、較同期成長76.9%,更優于日本上半年汽車出口量為202萬輛、同期成長17%。這意味著大陸已穩居全球第一汽車出口大國寶座,而排名前2名的中國大陸車為上汽、奇瑞,Tesla竟居排名第3。
為沖刺季底買氣搶市占,美國大廠特斯拉(Tesla)今年以來降價頻頻,不只調整零售價格,還加入了免費超級充電服務,雖然營收和獲利雙雙成長,但毛利率卻因而下修。未來更應該重視因產油國減供而助長高通膨和高利率,將帶來市場不穩定性、消費者縮減支出對汽車銷量的沖擊程度,以及小型車廠是否能撐過經濟逆風考驗,都使今年下半年的汽車市場充滿變數。
今年德國最大的慕尼黑車展(IAA Mobility)參展廠商也有約41%總部位于亞洲,大陸廠商數量更是攀升1倍之多,包括比亞迪、寧德時代新能源科技、小鵬等電池和電動車商。業界分析師和高層更指出,在這個電動車時代,歐洲車廠必須證明,從產品、財務策略到控制供應鏈等方面,都能與亞洲車廠一較高下。
博世集團執行長Stefan Hartung表示:「在軟件定義的未來交通中,除了硬件至關重要,不同來源的軟件間互動也很關鍵!博世則具備軟硬體專業,將應用新科技實現軟件定義汽車,使其加速上路?!篂榱溯^以往更強化其交通移動軟件公司的定位,同時持續發展硬件專業,博世將于2024年1月1日正式重整博世交通移動業務事業群,強化跨部門協作。目前在交通移動領域擁有約38,000名軟件工程師人數為汽車產業之冠。

圖片.png
 
圖1 : 歐洲車廠必須證明,從產品、財務策略到控制供應鏈等方面,都能與亞洲車廠一較高下。(source:Bosch)

著眼商機 電動車規?;砷L
工研院產科國際所組長岳俊豪對此表示,當前全球正處于下世代汽車轉型的起點,未來電動車將配備更先進的三電系統與關鍵零組件,包括:高效率馬達、電池和智能化控制系統等科技的進步,將讓電動車的性能更卓越、安全性更高,且更易于維護。加上充電速度的提升與更廣泛的充電設施布建,將使電池的充電時間更為短暫,并加速電動車的普及化,其所對應的加工設備與下世代材料,也為臺灣未來產業帶來發展的新動能。
工研院產科國際所副組長熊治民進一步指出,現今電動車規?;a需求,系受惠于浪潮下,各地補貼政策措施出籠、車廠制造并推出更多車款與降價促銷,以及充電樁等基礎設施持續增加,促使全球電動車(HEV、BEV、PHEV、FCEV)銷量穩定成長的重要驅動因素,依Marklines統計在2021~2022年間達到1,533.2萬輛。國際能源署(IEA)更預測,2025年全球電動車銷量占比約23%,將在2030年達到36%。
「運具電動化及無碳化」也是臺灣實現2050凈零碳排轉型目標的12項關鍵策略之一,將藉由各項運具數量提升和實施環境改善配套計劃,促進電動車輛普及,預計會在2040年達到電動小客車/電動機車市售占比100%。
中國大陸則是目前全球電動車及電池最大生產地區,并預計在泰國、印度尼西亞、巴西等地設廠生產電動車及電池;臺灣也由鴻海帶頭,前往印度、泰國等地布局;以及美商Tesla考慮將分別前往印度、墨西哥設立電動車制造工廠。

打造智能自動化生產線 攸關動力/電池、車身競爭力
「隨著電動車產能擴張,還將陸續促成動力系統、動力電池、車體結構與零組件等多類制造生產的機械設備市場需求,以及自動化整合與智能產線商機?!剐苤蚊裾f,其中的動力系統約占整車成本15%~20%,雖然相較于內燃機動力系統的結構較為簡約,主要由馬達與減速齒輪、驅動與控制器組成,仍須解決電、磁、機械、冷卻系統等問題,而延長使用壽命。且其要求緊致和精密、輕量化特性為設計與制造的關鍵,將決定車輛動態能力,包含輸出動力、能源消耗及使用效率,以及符合加速性和極速、安全、安靜等指標。
尤其是因為高效馬達可能須達到上萬轉速,對于軸承質量要求較高;且在本體制造過程中,必須先利用沖壓設備,將硅鋼片沖制出設計尺寸與孔洞,才能通過繞線產生磁場,再將多個薄僅0.5~0.2mm硅鋼片重迭,經過模具設計壓合成為定子、轉子,而減少渦流損失,而成為主要制造技術門坎。接著利用CNC車床等工具機,循設計的心軸形狀和尺寸加工棒材;且經過鑄造設備制造馬達外殼初胚,再由工具機針對細部尺寸鉆孔、攻牙等加工。
借著引進自動化設備或人力,為大型或中小型感應式馬達定子繞線,提高復雜的定子繞線組裝效能;與使用機器人自動化搬運、涂密封膠、裝配冷卻系統、軸承和鎖螺絲等作業,可提高馬達組裝效能與質量。
另因為電動車須搭配靜音減速齒輪組,衍生精密齒輪制造研磨設備需求。除了傳統「成形磨齒機」,先將通過齒輪成型方法去除部份齒形材料,再由如齒廓形狀的工具磨削齒輪面;「連續創成磨齒機」,則透過蝸桿砂輪與齒輪工件間的相對創成運動,可一次研磨產生所有齒面,用于量產中小型齒輪;并針對電動車齒輪開發獨有的珩齒機,以改善齒輪表面粗度、降低齒輪運轉噪音。

動力電池則在電動車成本占比40%~45%,熊治民分析其系統與主要組件包含電池芯、模塊、系統,也須有底座、外殼、隔板等結構設計,以及冷卻和散熱裝置,與其他扣件、接頭等小型鈑金件,涉及多種工具機執行沖壓、彎折、銑削、切割、焊接、鉆孔與攻牙等工法。
目前動力電池市場以中國大陸、日、韓等大廠為主,依Ofweek估計投資鋰電池工廠設備約占總投資金額63~77%,平均每GWh鋰電池投資設備金額約新臺幣9.5億元、電池芯設備約7.7億元;MicKinsey預估到了2030年,全球鋰電池需求量達4,500GWh,相關設備投資金額約新臺幣4.27兆元。
至于在動力系統及電池之外的底盤、車架、車殼等相關零組件,其實大部份構造都與燃油車相似,約占電動車成本15%~20%,主要加工設備包括切割、沖壓、彎管、焊接、噴涂等;另有部份專用機,則是為了增加電動車的續航里程,而導入鋁鎂合金、碳纖維復合材料加工制造,以有效減少車體重量。
例如美商Tesla便采用意大利IDER公司所開發的GIGA Press壓鑄機,于2008年由力勁集團并購,可透過高達8,000噸以上鎖模力,一次壓鑄成型大尺寸鋁材的車體結構件,取代原先需要分別沖壓、焊接眾多零組件的復雜制程,而有效減少零組件數量,加速生產電動車。惟缺點是必須采用特制合金材料、制造參數和結構設計優化,才能真正實現制程;加上比起傳統沖壓、拼接的尺寸和重量增加又降低良率,導致許多業者都還在觀望引進。
碳纖維復合材料固然具有重量輕、強度高等優勢,用來制造電動車的車體、板金和內部零組件可降低總體重量,在相同動力系統和電池配置下,具備較長行駛里程。但在加入復材異質整合之后的切割、鉆孔、修補零件加工,以及鋪材、涂膠、壓合等制造成型的過程特殊又難以自動化,導致必須結合人工操作,使之成本、工時居高不下。
其中還須加入3D printing、積層制造技術,可用來實現結構優化,強化生產輕量化結構件與客制化零件能力,并加速新車原型及零組件設計開發、驗證,制作鑄造砂模、夾治具與工具,以縮短電動車開發時間。
值得一提的是,近年來因應疫情及缺工、少子化社會沖擊下,基于車輛零組件制造與組裝,須要持續提升生產效能,以維持作業質量及控制成本、降低人員傷害,所以目前汽車制造業也持續透過推動自動化系統整合,于產線和工廠導入數字化與智能化需求。
包括工業/協作型機器人、AGV/AMR等自動化接口設備,IBG-Automation公司也在2023年德國漢諾威自動化展,發表其使用ABB機器人的汽車裝配應用,以多部機器人組裝電動車電池;利用工業物聯網(AIoT)、數字分身(Digital twin)結合數字模型數據及實體設備整合應用,可協助實現機臺、產線設計布置的生產系統設計和效能仿真驗證、機臺與產線實時狀態監控可視化、參數調整與優化、設備健康狀態診斷及預測維護等,最終打造出智慧工廠,都有助于提高電動車生產效能及質量。
最后熊治民指出,電動車制造商機雖大,臺廠仍需要在工具機、馬達/電池、組裝設備、自動化與SI聚焦及建立優勢,包括客制化配合能力,驅使完整、靈活的動力/電池系統、整車組裝供應鏈廠商異業合作,維持質量與成本控管。另針對國際電動車廠、機械設備商、新創產業等產業鏈投資并購,克服在先天上的劣勢,包括:缺乏具主導性客戶、品牌形象與價格天花板、與終端客戶合作網絡。

圖片.png 
圖2 : 隨著電動車產能擴張,還將陸續促成動力系統、動力電池、車體結構與零組件等多類制造生產的機械設備市場需求,以及自動化整合與智能產線商機。(source:us.bosch-press.com)

MIH善用達梭3D體驗平臺 加速電動車開發與智慧城市融合
中國臺灣最具有代表性的開放式電動車聯盟MIH,則趁著日前參與在臺北舉行的「2023年達梭系統(Dassault Systemes)臺灣產業高峰會」期間,由MIH執行長鄭顯聰現身說法,其如何利用著名的達梭3DEXPERIENCE平臺,將開發電動車時間從5年縮短至2年,至少節省約10%~15%成本。

鄭顯聰表示,從今年德國規模最大的慕尼黑車展結束后,已可看到有許多歐系車廠都「醒過來」了。雖然在疫情過后,德、法電動車廠已開始急起直追,但競爭遠比想象中快,還會反應稱電動化的腳步走得太慢。

由于現今電動車推陳出新的速度越來越快,過去大約每隔5~10年推出一款新車的周期時間已經改變,而必須縮短在24~30個月內完成,經過不斷地升級改進,目前特斯拉(Tesla)上海超級工廠不到40秒就能下線(離開生產線)一輛整車,在今年9月6日特斯拉上海超級工廠第200萬輛整車從生產在線緩緩駛出的「特斯拉速度」。包括德國、美國車廠都已跟不上Tesla的一體壓鑄技術,原有員工也不愿接受組織改革,唯有縮短軟件仿真分析,才能與Tesla競爭。
圖片.png
 
圖3 : 開放式電動車聯盟MIH執行長鄭顯聰日前參與「2023年達梭系統產業高峰會」現身說法,其如何將開發電動車時間從5年縮短至2年,至少節省約10%~15%成本。(攝影:陳念舜)

在中國臺灣的Bosch、Siemens、達梭等MIH合作伙伴,也會向歐洲總部反應,希望能有更多互動。MIH則與德商FEV合作研發Body Structure車身設計,增加焊點及可更換梁柱來符合小車設計需求,而不必浪費成本來引進昂貴的一體成型壓鑄機。達梭3DEXPERIENCE平臺也頻獲電動車廠青睞,協助MIH布局全球和歐洲,實現與世界各地供應鏈伙伴零時差、24/7天協同作業開發車用軟、硬件。
鄭顯聰進一步分析,過去完整的造車系統除了核心的底盤、車身、引擎、電子/電機之外,皆將其他零組/配件委外生產。但進入電動車時代之后,由于標準化及模塊化趨勢,已讓其整體零組件數量減少30%、開發時間縮短6~8個月以上;再利用軟件仿真、分析,縮短在工程測試、驗證及評價的時程到6~8個月,合計約可減省1~1.5年開發新車的時間。
MIH還透過達梭3DEXPERIENCE平臺仿真、分析來實現數字分身理念,即由掌握云端平臺權限于最快時間搜集信息,減少重復工作造成的額外負擔;與更多跨國團隊交流討論、快速導入創新技術和IP布局全球;同時解決建置電動車系統流程所需的有形/無形成本和縮短模擬分析、驗證、測試時間,須確保合乎規范才上線生產。
包括真正導入了基于開發者(Developer Oriented)、使用者(User Oriented)體驗而生產,即使未必要使用如Tesla的高價一體壓鑄式設備,也能經由合作伙伴FEV協助設計Body Structure、Denso負責溫控空調系統等,形成「堆積木式」的底層技術架構而方便替換;支持上層軟件VicOne、Black berry持續更新換代,與世界各地工程師協同作業。


圖片.png 
圖4 : 目前MIH不只從事電動車OEM生產,還必須要建立完整生態系,帶領臺灣其他產業數字轉型。(source:autoevolution.com)

值得一提的是,鄭顯聰也說明了電動車與未來智慧城市關聯性,強調目前MIH共有超過2,700家會員、分為14種類型的工作團隊,已不只從事電動車OEM生產,還必須要建立完整生態系,帶領臺灣其他產業數字轉型。
因此可避免與歐、美、日、中國大陸車廠直接在硬件削價競爭,進而直接要求B2B應用場域,透過服務克服痛點,如物流運輸業者對于凈零碳排的迫切需求;并利用數字分身建立可與車輛以語音通訊互動、安全等14類工作體驗的模型,且所有數據數據最后還是會在云端,伴隨用戶一輩子,進而驅動軟件平臺成長,帶來更好的顧客體驗。
智能城市則能提供電動車更多應用場景的平臺,此時后臺也變得更為重要,可隨時隨地復制、擴大體驗內容。MIH也希望借著與達梭合作平臺,整合各地不同市場及消費者體驗而持續成長,將更有助于大幅提升工作效率。

本文引用地址:http://www.betmarket92.com/article/202309/450905.htm


評論


相關推薦

技術專區

關閉
国产精品国产三级国产a|一本一道波多野结衣一区|欧美久久精品一级c|久久国产综合精品女同