麦肯锡发布电动汽车未来五大趋势 为这份报告不惜拆了十款畅销电动车

前瞻网2017-11-21 18:02 跟贴 2 条

关于作者

Mauro Erriquez是麦肯锡法兰克福办事处的合伙人,Thomas Morel是里昂办事处的副合伙人,PhilipSchfer是杜塞尔多夫办事处的顾问。Pierre-YvesMoulière是A2Mac1的首席执行官。

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越来越严格的对内燃机的监管、电动动力系统和电池的技术进步,这些都推动了电动汽车的快速发展。目前许多汽车制造商都正在推出新车型,包括那些以前没有过制造内燃机汽车经验的新厂家。纯电池电动汽车(不含混合动力汽车)的全球销量在2016年增长了大约45%。

随着电动车成为大众市场中随处可见的产品,现在是时候详细了解一下技术的发展趋势了。

麦肯锡与与汽车基准测试服务提供商A2Mac1合作,进行了第一代和第二代电动汽车车型的大规模基准测试,其中包括十个电动汽车车型的实物拆解:

2011款尼桑LEAF、2013款大众e-up!、2013款特斯拉Model S 60、2014款雪弗兰Spark, 2014款宝马i3、2015款大众e-Golf、2015款比亚迪e6、2017款尼桑LEAF、 2017款雪弗兰Bolt和2017款欧宝Ampera-e。

这些模型共占有史以来所有生产的纯电池电动汽车的40%。除了十辆被拆解的车辆之外,我们还分析了公开提供的已有的其他车辆信息,并咨询了相关领域的独立分析师。分析表明,面临生产销售电动汽车的新局面,厂商需要另辟蹊径。其中有五个关键点值得一提:

一、高性能电动汽车需建立原生平台

基准测试显示,在原生电动汽车平台和内燃机车型的可行驶里程和可用车内空间存在明显差距。

原生平台具有最佳的电池装配框架,而基于内燃机车型的平台仅仅是把电池塞进去,这限制了其能量密度。相比之下,根据美国环保局的数据,原生平台的电池组可以采取简单的矩形形状,使每次充电后的最大续航里程可达两倍(300公里以上),其中的佼佼者可达约400公里。这些续航里程的增加并不会增加车价。此外,比起同类使用内燃机平台的电动汽车或内燃机汽车,搭载原生平台的电动汽车的车内空间也更大,增加了约10%左右。

图1:电动汽车原生平台空间更大

二、电动汽车核心传动设计各显神通

这次基准测试包括拆解电池、电池组和热管理系统。我们发现了三种不同几何形状(圆柱形、软包和方壳)的电池设计以及不同的化学反应。由于每种设计都有各自优劣,对于哪种设计能最终胜出还没有统一说法。在所有设计中,七年(2011-2018)期间的能量密度增幅都超过30%。

我们还发现,热管理系统一共采用了四种不同的电池冷却解决方案,其中存在很大差异:被动自然空气冷却、主动式结合动力系统、主动式独立电池、主动式结合空调电路。

我们还确定了三种电池发热的原型:完全不发热;马达、动力电子设备或空调系统释放的余热;第三种将专用热电阻加热装置集成到电池组。一些专用的电阻加热装置仅在车辆充电时使用来自电池的能量,其他类型使用不同的热源,如电池组外的热量(见图2),或以液态冷却/加热联合循环为主。

图2:电池组设计相差千里

目前市场上表现最好的是圆柱形电池,其能量密度最高,达每千克大约245瓦时(Wh / kg);其次是195 Wh / kg的软包电池,与前者差距惊人,大约低了25%; 方壳电池的能量密度约为160 Wh / kg。

然而,当考虑电池组的净能量密度时,电池壳体和热管理系统则拉回了比分:圆柱形电池为132Wh / kg,软包电池为138Wh / kg,方壳电池为104Wh / kg。

由于目前在这个领域关于哪种电池最好还没有统一说法,所以原始设备制造商仍然需要在这些领域进行更多投资,以在电池和热管理系统设计的成本和性能方面作出最佳的折衷方案。

三、电动汽车需考虑设计成本

基准测试显示,在于性能、续航里程的领域内取得了胜利后,原始设备制造商也开始考虑设计成本,特别是在电动汽车的动力系统和白车身设计上(白车身是指完成焊接但未涂装之前的车身)。第二代电动车明显呈现出了这种趋势。关于设计成本的考虑主要集中在动力系统的部件整合、结构件里轻量化材料的智能应用上(见图3)。

图3:涉及成本关键在于组件整合、材料选取

关于重量,麦肯锡还分析了所有十款车型的主要结构部件,以估测其使用了多少铝和复合材料。一些第二代大众款电动汽车使用的铝仅相当于汽车总重量的5%至10%,接近内燃机汽车的平均比例(约5%)。 在豪华款电动汽车中,铝约占车重的40%,这主要是为了提升加速度和动力性能表现。大众市场的电动汽车将继续蚕食轻量化内燃机汽车的市场份额,原因有三:

动力系统在减重上取得了技术飞跃,这使得节约下来的重量可以用来减轻结构材料的成本。

在今日的制造成本下,不是轻型材料,而是电池成为了更长续航里程的关键。

电动汽车缺少减重的外部激励——这些减重措施常常代价昂贵——这不同于内燃机汽车有碳排放目标和相应处罚。

在将来,这种设计成本上的趋势很可能还将延续下去。

四、与以往截然不同的电动汽车需要改变供销思路

汽车原始设备制造商将不得不调整他们的商业模式,以在电动汽车领域创造新的收入和利润。如今,他们非常依赖客户的升级需求——比如更换性能更良好的发动机、变速箱、更优秀的舒适性和安全性以及售后配件、服务——以提高盈利能力并收回其资金成本。电动汽车的维护成本要低得多,而且更多地受到选装件的限制,原因有二(见图4):

电动汽车性能的差异化程度不高。目前的电动汽车已经能在同一水准上提供和高规格内燃发动机相媲美的加速性能。但与拥有10到20个不同种类组合的内燃机相比,目前为止他们的选择范围只有不超过四个不同发动机和变速器的组合。

基本的电动汽车配置已经包含了很多选装件。由于电池成本高,电动汽车的基本价格也变高了,迫使原始设备供应商在电动汽车的基本配置中加入比相应内燃机汽车更多的选装件,这使得他们不再能达到以往的高边际利润率。

图4:电动汽车需要改变供销思路

五、电动汽车供应增加,市场竞争激烈

从必要配置、附加价值和零附件复杂度三个方面来比较,电动汽车都与内燃机汽车截然不同。随着电动汽车供应量的增加,将会威胁到市场中原有的原始设备供应商和内燃机汽车厂家。

通过分析公开信息和印在拆解组件上的供应商徽标,我们对原始设备供应商的电动汽车动力系统供应链中进行了从外而内的观察。在采购动力系统零部件时,从非常全面的垂直整合到几乎完全外包,不同的汽车厂商遵循的战略存在很大的不同。在那些存在组件外包的厂商中,其拥有组件设计所有权的程度各不相同(见图5)。

图5:原始设备供应商的电动汽车动力系统供应链

鉴于大多数电动汽车动力系统零部件的复杂程度较低,因此差异化的潜力也较低,我们预计原始设备供应商在未来一旦能将完整的设计商业化,就会将大部分零部件外包出去。

与此同时,我们能发现市场中已经成熟的原始设备供应商和一级供应商面临着许多风险。一些一级供应商已经在其原有的核心领域之外提供了大量的组件。另外,考虑到电动汽车并不比内燃机动力传动系统复杂,原始设备供应商更容易由于不同的产品性能拉开距离。目前,前五大电动汽车制造商中有两家是新进入电动汽车市场的公司:特斯拉和比亚迪。

随着需求的增加,电动汽车技术和设计都将继续发展,许多挑战也将随之而来。 在这个市场中,无论是新秀还是老牌厂商,都将需要重新对其战略进行思考,来维持他们的收入和盈利能力。

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