新时代汽车平台架构向何处发展?
【好友问:啥是平台架构?电动化时代它会如何发展?我不是专业的整车架构工程师,给不了技术性的回答。基于多年项目经验,简单写写个人理解。】
本文尝试回答以下问题:
1、什么是平台架构;
2、平台架构的好处与不足;
3、电动化、智能化时代,平台架构的发展方向;
汽车产业是高度技术密集、资本密集、劳动密集型产业,其背后产业链之冗长、技术之精密、标准之严苛、投资之巨大、运营之复杂,远超行业外人士的想象。
而同时它又是个高度竞争、不断变化的买方市场。卖方(汽车厂)随时有掉队乃至破产的风险。
在如此严苛的条件下实现生存和发展,汽车厂孜孜以求的是:如何减少项目投入、缩短开发周期、提高运营效率,开发丰富、多元、有竞争力的车型。
截至目前,平台/架构策略是所有汽车厂在研发领域共同的答案。
01
平台/架构- 相同零件/方案的集合
平台架构的理念是舶来品。平台,来源于英文Platform;架构,来源于英文Architecture。
行业对什么是平台/架构没有统一的标准。这个概念是各家公司在汽车产品开发过程中,基于过往的技术积累逐渐形成的理念,各家都有不同的理解和定义,在项目开发中基于实际情况酌情处置。
个人推测测平台架构是这样出现的:
阶段一:汽车厂开发的所有汽车,都是从头开始设计。基于市场需求和产品定义,做一台与现有产品完全不一样的全新车型。由此逐渐积累大量技术和车型库;这样的开发实在太复杂且不经济。
阶段二:开发某款车型时,某台同级别的老车的部分零件可以沿用,于是愉快的借用,省时省力省心。
阶段三:受上面的启发,全面评估手里积累的大量零件和车型数据,对同级别、性能尺寸接近的多辆车进行深度分析,寻找其中可以统一的零件和系统。最终获得一系列零件集合。大概率包含:发动机、变速箱、底盘、悬架等等重要且昂贵的零件。将他们组成的集合命名为“平台”。平台化以后,开发新车型将基于相应级别的平台,优先使用平台零件(沿用老零件),不能沿用的零件全新开发。
阶段四:多个平台仍然太复杂,尝试进一步精简。不同平台之间虽然零件尺寸不一,但解决方案可以尽量一致。即使零件重新设计,共用一套方案也能减少技术验证的周期和制造难度。由此形成了“架构”。架构化以后,开发新车型基于某个架构,能沿用的零件进量沿用,不能照搬的零件,尽量使用架构规定的解决方案。剩下的零件全新开发。
基于上述推测,所谓平台,是相同零件的集合;架构是相同解决方案的集合。架构的概念更大,在平台之上。车企推出平台架构的目的,主要为降低成本、提高效率,而成本高、技术难度大、研发周期长的零件主要是发动机、变速箱、底盘、悬架等,因此这些零件构成平台架构的核心。
以燃油车时代的标杆大众为例。
大众曾同时存在PQ25/PQ35/PQ45为代表的多个平台。P代表平台(Platform),Q代变横置发动机(Quer),2代表A0级尺寸(Polo),3代表A级车尺寸(Golf、朗逸、速腾),4代表B级车(Passat),5代表第五代产品。基于这几个平台开发了一些列车型。但大众仍然认为过于复杂不够经济,需要进一步精简平台,降低成本,最终努力将3大平台归于MQB架构。
MQB架构下,外观长得都差不多,动力总成也基本全部套用TSI发动机+DCT变速箱(曾经的黄金动力组合),虽然给大众招来了套娃车的骂名,但商业上取得了巨大成功。大众的产品性能稳定、质量可靠、产品推出又快又多,都离不开平台架构的助力。
02
好处- 降本增效,减少风险
1、降低项目开发成本
通过平台化,提高零件共用率,减少重复开发。在前一代产品中已经使用过的、技术成熟的零件和方案,在后一代车型上沿用,可以减少大量的开发费用和试验费用。
2、缩短产品开发周期
原本需要费时费力设计开发、试验认证的零件和方案,通过平台化沿用现有的零件和方案,节省了大量工作时间,大大缩短开发周期。
3、降低产品质量风险
在过往车型上使用过的、证明可靠的零件和方案,在新车型上使用,一般不会出现大的质量问题,比新技术靠谱得多。
4、降低物料成本和生产复杂度
通过零件共用,可以降低物料成本,简化生产复杂度。毕竟生产线都是多车型共线生产,如果同一个部位的零件每个车都一样,能大大简化该工位的装配难度和物流复杂度;同时,装错零件的概率降为零。(实操中,工人将A车的零件装到B车上的事故各个厂家都有发生。因此零件防错是非常重要的零件设计和现场工艺设计难点,但只能缓解无法根除;如果A、B车的该零件完全一样,将彻底解决这个问题。)
5、丰富产品供给,降低产品风险
以最快的速度,研发更多不同的产品投入市场,也是一种敏捷模式。虽然每辆车长得差不多,也没有个性,但商业风险相对小许多。
03
不足- 灵活度受限,产品同质化严重
平台架构也不是只有好处没有坏处。
整车开发受限于既有的零件系统和方案,只能在平台架构框定的范围内,带着镣铐跳舞。
想做的更大更宽?抱歉底盘已经把尺寸限制死;
想要更大功率的发动机?抱歉空间放不下。
想降低成本用更便宜的零件?抱歉也不行。
不想要这个功能?抱歉也不行。
由于决定产品性能的发动机、变速箱、底盘等零件基本共用,开发的一系列车型基本都是相同内核套不同的外壳,产品开发灵活性不足,造成产品性能单一或功能冗余浪费。
整车开发时,对平台架构要辩证的看待。基于实际情况,平衡架构能力和产品个性。
平台架构的覆盖能力越广,则零件共用率越低、开发成本越高、周期越长,越难以体现平台架构的价值。反过来,零件共用率越高,必然开发成本越低、周期越短,但架构能力就会受限,产品同质化越严重。
04
未来- 重心向三电架构、EE架构发展
平台架构出现的目的是降低成本提高效率,提高零件复用、方案复用率,而技术难度高、开发周期长、物料成本高的零件则是复用的重中之重。燃油车时代以发动机、变速箱、底盘、悬架、制动等零件为主。
电动化、智能化推动了汽车革命,自然也将推动研发体系的革命。
1、电动化推动整车技术简化,传统架构件将进一步简化
传统技术中最复杂的三大件:发动机、变速箱、底盘都被电动化消灭或简化。纯电不需要发动机和变速箱;混动发动机工况简单,技术难度大幅下降,变速箱同样下降。底盘不再受制于发动机的制约,技术难度相应降低。
2、成本体系变化,架构开发从发动机为核心转向电池为核心
目前整车最贵的零件是电池,铁皮钢材压根不值钱。而纯电续航是衡量电动车性能的绝对指标。因此整车开发将首要保证三电系统复用。近年来,各大车企相继发布各自的混动和纯电动力架构,如比亚迪DM,上汽珠峰架构等。就是对这个趋势的回应。
3、智能化革命推动电子电器架构重要性提升
当前软件定义汽车,软件功能强大与否,决定汽车是否能卖出好价钱。因此过去不太在意的电子电器元件,在军备竞赛的内卷之下,成本越来越高,功能越来越丰富,技术要求越来越严苛。在芯片短缺时期,几块核心芯片的价格,相当于一台发动机。
电子电器架构在远期将比整车架构更为重要。
05
总结
平台是相同零件的集合,架构是相同解决方案的集合。
他们出现的目的是为降本增效,以最小的投入,最短的时间,开发合适的车型投入市场。
燃油车时代最重要的架构件是发动机、变速箱、底盘。因为他们最贵、技术难度最大、研发周期最长,是整车开发的瓶颈和痛点。
电动时代,三电系统(电池电机电控)和智能驾驶、智能座舱零件最贵、技术难度最大、开发周期最长且风险最大(搞机械的玩不来软件),他们将成为新时代的架构件。
未来的车型开发,将以三电和电子电器为核心开发整车,正契合软件定义汽车的行业共识。