MIH新知/MIH Insights:以Open及Agnostic精神 打造MIH動力總成系統

本月份MIH Insights專欄的主題為動力總成(Powertrain),由MIH顧客語言與產品體驗顧問黃怡茹與大家分享動力總成工作小組正在研究及開發的技術方向以及工作小組的目標。

什麼是動力總成呢?簡單來說,是車輛、船隻等機械的內部系統,以車輛為例,是指在汽車上產生動力,並將動力傳遞到路面進而推動車輛的前進,也就是產生、轉換和消耗能量以推動車輛行駛的系統。動力總成系統由發動機、變速箱(transmission)、驅動軸(driveshaft)、車軸(axles)、差速器(differential)、離合器(clutch)等多項零組件所組成。由於動力系統是決定車輛能否運作、性能、環保性的重要因素,加上使用較多的核心技術,因此是汽車行業中至關重要的技術。

傳統內燃機(Internal Combustion Engine,ICE)汽車的動力系統將汽油或柴油能量轉換為發動機中的動能,再透過變速器、驅動軸和差速器等協同運作,將能量傳遞到車輪,推動其前進。隨著汽車走向電動化,動力總成系統的種類和配置也有所改變,例如混合動力、全電動汽車,以全電動車來說,動力總成是攸關電動車功率輸出表現、一次充電下可行駛里程的關鍵零組件。

兩策略培育零組件廠商供貨能力

MIH動力總成工作小組的使命是基於MIH平台精神:開放(Open)及高兼容度(Agnostic)之下,研究及開發相對應的技術。現階段動力總成工作小組有兩個主要任務,首先是對應上述MIH兩大價值精神,透過建立參考設計(Reference Design),探討先進系統裡面哪些技術值得開發,同時能夠發展成獨有技術,以作為參考設計主題。第二則是標準化跟模組化,MIH認為各個零組件必須有高兼容度,透過重新搭配跟組合,就可以應用在不同款式或型號的汽車中,正是基於這樣的高度彈性,協助夥伴建立多元的產品組合,以及擴大出海口。

在技術開發部分,動力總成工作小組分析了市場上乘用車趨勢與需求,我們認為二速變速箱(2 Speed Gear Box)的三合一EDU會是具有市場競爭力的技術,在未來講求要同時兼顧加速貼背感與里程焦慮的乘用車市場,二速變速箱能夠在不一昧提升馬達與電池規格上,給予最佳效益,與此同時也因馬達與電池可搭配的彈性較大,有機會達成減重需求,進而可對能耗做出更大貢獻。

目前一般電動車多是使用單速變速箱,僅有高階車種才會使用二速變速箱,隨著技術的演進,二速變速箱未來很有機會下放到一般的乘用車市場,因此工作小組特別瞄準二變速的趨勢展開三合一(馬達、變速箱跟控制器)設計,目前已進入概念驗證(Proof of Concept,POC)階段,以驗證實際能耗效率數據。

MIH動力總成工作小組成員包含了國際的 Tier 1 system供應商,像是American Axle & Manufacturing(AAM)、Inovance等,以及具有專業開發能力的零部件供應商,包含 Great Taiwan Gear、MinebeaMitsumi、Symbio、Vitalcore、JAE、INC、Sixxon、Nitto、Thaixon、Eternal Materials、Solvay、CQS、EMC、Drimaes、CHR Rubber、Topcco、Murata、Conquer、D&V等,透過這些與同組夥伴精密的零組件開發能力,讓本組能在系統設計階段就同時顧及供應鏈需求,並透過此途徑提升台灣整體產業的競爭能力。

動力系統工作小組的另一個重要任務是標準化與模組化。透過訊號與接口當第一階段的POC測試確認實際可行之後,就會進入標準化及模組化的討論,依據搭載車型平台來討論所有接口規格的標準化,以及各模組之間的搭配。

舉例來說,大家在做馬達、變速箱、控制器的三合一設計時,某些業者不一定是生產完整的三合一產品,而是做某些零組件,標準化及模組化的好處就在於業者的產品能夠與別的公司一起搭配,做成一個套組,或者是供件給Tier 1,亦或是當客戶想要在三合一產品中換掉其中一塊,都不需要都是同一家公司所設計的產品,高度彈性,不會被綁架,這就是標準化及模組化的好處。關於標準化和模組化的討論及細節制定,動力系統工作小組預計於明(2023)年展開,也會是明年的發展重點。

車用晶片供應短缺,成立SiC子小組因應未來需求

除了上述兩大工作之外,動力總成工作小組甫於今年5月宣布成立了碳化矽(SiC)子小組,隨著電動車市場需求升高,帶動車用半導體需求量大增,為了因應車用半導體的蓬勃發展及第三代半導體技術的趨勢,加上車廠皆開始著手於晶片供應管理,因此在發展硬體技術同時,動力總成工作小組特別成立了SiC子小組,探討動能晶片的控制元件。

以動力總成來說,可以根據不同的車型平台跟規格,討論出多種的參考設計,所以後續還會開展關注其他主題的子小組,像是除了上述的乘用車市場之外,也會逐步討論商用車、城市物流、輪轂馬達(in-wheel motor)等。 另外,動力總成也與自動駕駛相關,因此MIH聯盟底下的工作小組如動力總成小組跟 AD/ADAS小組也可能會有聯合項目,一同發展及整合相關技術。

動力系統三趨勢

隨著電動車技術不斷發展,動力系統的發展也朝兩個趨勢前進,第一是馬達轉速的提升,大部分的 Tier 1 公司都投入高轉速馬達的研發,目前市場上馬達轉速(RPM)大多為12,000~15,000RPM,未來兩年的重點則是往15,000~18,000RPM發展,有些 Tier 1公司甚至已經可以達到 20,000RPM以上,在這些高速馬達的開發過程中就會有許多技術突破點,例如跟其他零組件做高溫高壓的配合等。

第二個趨勢則是機電整合,例如上述提及的三合一,六合一甚至到七合一,談的就是所謂的機電整合,如何達到良好的一體性設計,又能提升效能,將會是一大重點發展趨勢。

第三個趨勢則是硬體重量的減輕及體積縮小,可以預見這是全產業一定會走的方向。

MIH成輕資產EV新創公司的堅強後盾

新創電動車公司在基於產品開發速度、生產效率的考量下,合作開發將成為趨勢。透過與工程設計公司合作已達成合理稼動率,新創電動車公司可以用更多資源深耕消費者體驗與服務。傳統車廠車型開發時,若在產品規劃上未能有效銜接,稼動率是難以有效管控。試想,在車輛設計過程中,一台車還在前期市調與造型階段,後端單位如品質單位、開發單位、供應鏈管理單位、工廠製造單位等等,必須先等待上個階段性任務的完成。因此,與專業的夥伴協力開發,對新創公司而言,會是最佳策略。而這正是MIH平台著眼的方向,MIH將來自世界的夥伴聚合起來,可以透過自身專精的資源,以合作的形式來達成未來的車型開發、零組件供件、甚至是生產製造,進而提升整體的效率。

車輛無疑是零組件複雜度最高的一種產品,過去台灣雖專精於零組件製造,但是沒有搭上系統,沒有配合系統一起開發,就不易實現整體外銷。當車輛產業走向電動化,期許為台灣產業帶來機會,所以MIH聯盟除了協助夥伴與國際 Tier 1 業者展開合作,也期待有朝一日MIH夥伴能夠自己組隊,成為系統整合商。最後,MIH開放電動車聯盟誠摯希望能邀請更多的夥伴加入,齊力改變汽車行業並實現開放電動車平台的願景。

專家介紹:黃怡茹,MIH顧客語言與產品體驗顧問

汽車產業逾十年經歷,橫跨研發/製造/品牌端。具備豐富國際市場理解與溝通經驗,成立並領導中美團隊進行「客戶之聲」產品改善專案,帶領公司拿下大陸市場JD Power新車品質調查前三名。

資料來源:鴻海科技集團,https://www.honhai.com/zh-tw/press-center/press-releases/latest-news/831

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