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全球争夺热控制纯电动车技术,中国的纯电动车专利量猛追日本

admin2023-01-0291


围绕纯电动汽车(EV)的高性能化,可对马达和电池进行有效热控制的技术成了新的竞争核心。日本电装(DENSO)等企业正加紧把使用制冷剂的新系统推向实用化。席卷全球纯电动车市场的美国特斯拉正是注重热控制技术的企业之一。该公司凭借自主研发的系统设备领跑该领域,该设备用一个“8条腿”的奇妙零部件来冷却整个车辆。围绕纯电动车主导权的开发竞争正在不断升温。

“将在2025年实现实用化,充电时间将缩短至3分之1”,1月中旬,电装热管理系统开发部主要技术开发1科的科长大船悠在演讲会上登台发言时自信满满地表示。该演讲会由岐阜县主办,主题为“新一代汽车研讨会”。电装发布的纯电动车热管理系统引起了参会零部件厂商和金属加工企业经营者们的热切关注。


电装的热管理系统首先利用热泵式空调零部件,通过制冷剂来吸收来自户外空气和马达等的热量,然后利用这些热量为车内供暖。与使用需要消耗车载电池电力的加热器供暖相比,可使纯电动车的续航距离增加3成。


另外,电装还利用传感器来检测车载电池的高温部位,优先使制冷剂流入这些部位,由此来避免温差。通过保持相同的温度,来抑制电池劣化,让电池寿命延长2成。


还不止于此,在充电时一边用制冷剂冷却一边供电,还可使充电时间也缩短到目前的3分之1。电装还自主开发出了用来统一管理这些精密控制的“汽车大脑”,也就是ECU(电子控制单元)。

大船悠自信地说“电装的优势在于拥有发动机和变速箱冷却技术和空调零部件两方面的经验,可以同时兼顾”。


在根据2020年度销售额整理的全球汽车零部件企业排行榜中,德国博世位居榜首,德国采埃孚(ZF)位列第3,这些企业虽在发动机等驱动零部件方面拥有强大实力,但在空调零部件领域却处于相对弱势。排名第2的电装在作为纯电动车热控制基础的技术能力上具有优势。


成熟技术再次受到关注


“热控制是一项成熟技术,但在纯电动车领域,该技术的重要性得到了重新认识”,大船悠这样介绍。发动机车使用发动机废热为空调提供热源。剩余热量通过排气管排出的机制等,这一热管理的基本思路自1886年汽油车诞生以来一直没有改变过。甚至可以认为,热控制已经过了成熟期,成为无法产生革新的技术。


此前纯电动车开发的重点一直放在决定乘坐舒适性的马达,以及左右续航距离的电池开发等方面,热管理一直没有被积极推进。但在全面普及期迫近之际,纯电动车仍存在续航距离不够长和电池容易劣化的课题。作为同时解决两个问题的手段,马达和电池的“热”控制再次受到关注。


“8条腿”的奇特零部件


“这个零部件是啥?”,2021年夏天,日本调查公司MarkLines执行董事吉川正敏擦了擦额头上的汗水,惊讶地睁大了眼睛看了一番。


在拆解特斯拉2020年投放市场的SUV“Model Y”的过程中,在汽油车上应该安装发动机的部位,出现了一个形状奇怪的8条腿零部件。该零部件就是特斯拉首席执行官(CEO)埃隆·马斯克(Elon Musk)所说的“最重要的零部件之一”,即热管理系统的核心零部件“八通阀(Octovalve)”。


该零部件的最大特点是8根歧管的出入口分别设有开关阀。通过传感器找到高温部分的歧管后,会只打开该歧管的阀门来输送制冷剂。这个零部件就像“人的心脏”一样。通过特斯拉自主开发的软件进行精密控制,经由网络更新系统后,还可以追加功能。


吉川惊叹道“虽然结构复杂,但技术上的难度并不大。不过,这样的零部件结构及功能方面的创意、设计并不是任何企业都能做到的”。其他企业也对此感到震惊,八通阀成了业界基准。


日本三电复活的王牌


“中国是最大市场,有望实现增长”,日本汽车零部件供应商三电(SANDEN)副社长小林英幸在2月底的财报说明会上如此表示。该公司2020年提交了业务再生ADR(自愿清算的一种,法庭外的纠纷解决制度)申请,归入中国大型家电企业海信集团旗下。该公司复活的王牌是与电动压缩机组合在一起的热管理系统。其技术能力受到了正在开发纯电动车的美国苹果的关注。据称苹果已经向三电咨询了零部件开发意向。


三电的热管理系统把不需要用电的热泵式空调和电动压缩机结合在一起,可将电池的劣化降低至最小限度。还充分利用户外空气的热量,为空调供暖。该公司还在与意在凭借基础零部件“e-Axle”来争夺纯电动车主导权的日本电产展开合作,共同开发对马达废热和空调进行统一管理的系统。小林社长雄心勃勃地表示“我们将成为热管理系统的全球领导者,到2025年跻身全球前5”。


英国调查公司LMC Automotive认为,2030年全球纯电动车销量将达到约3300万辆,增至2021年的7倍。在以发动机车为主体的全球热管理系统市场上,日本电装处于领先地位,但在纯电动车时代,市场格局有可能发生巨大变化。围绕左右新主导权走向的技术,竞争已经悄悄开始。


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中国的纯电动车专利量猛追日本


在热管理等纯电动车技术领域,中国企业正在展开攻势。在5个主要国家的企业申请的纯电动车相关专利中,从各个国家截至2021年的累计数量份额来看,中国达到25%,正在猛追目前居首位的日本(36%)。从单年的申请数量来看,中国已经排在世界第1位,存在感逐年提升。海外企业还在对拥有潜力技术的企业积极实施并购(M&A),今后日本企业也有可能处于劣势。

日本调查公司Patent Result(东京都文京区)和日经产业新闻联手调查了纯电动车的相关专利。结果显示,中国的累计专利申请量增加到了2011年时的16倍,份额上升了19个百分点。相反,日本的份额下降了两成。2021年,德国的份额为16%,美国为12%,韩国为11%,都只比2011年变化了1%左右。


从各国的2020年单年专利申请量(基本上为确定值)份额来看,中国为46%,遥遥领先于日本(19%)、德国(15%)等国家。从单年数据来看,中国2016年超过日本之后,申请量达到日本的两倍以上,累计申请量也在紧追猛赶。在中国政府支持纯电动车生产和销售的情况下,中国也在作为技术能力源泉的知识产权方面展开攻势。


不过,按企业来看,丰田以7236项专利高居榜首。在排名前15位的企业中,日本占据6席,数量最多,其次是德国,占据4席,美国和韩国各占两席。中国企业仅有纯电动车大企业比亚迪。


中国的专利申请量多,但在按企业排名的数量排行中靠后,原因在于拥有纯电动车相关专利的企业数量太多。中国企业超过1万家,达到美国的3倍,日本的7倍。每家中国企业的平均申请量只有4项,不到日本的10分之1。


中国企业的特点是,7成专利在中国国内申请。从充电桩结构相关专利来看,中国为3192项,是德国的5倍,日本的8倍,中国在车载电池和充电技术方面拥有优势。


按照在美国申请的专利对其重要度评出分数,并对申请企业排出名次的结果显示,丰田排名第1,美国福特汽车位居第2位,本田排在第3位,日本、美国、欧洲、韩国企业占据了前15席。而中国企业只有排在第30位的比亚迪和排在第50位的上海蔚来汽车(NIO)两家,在专利内容本身的竞争力上还存在差距。


在今后被认为对提高纯电动车性能越来越重要的热管理技术领域,目前日本和欧美企业同样处于领先地位。日本Global Information和印度Markets and Markets的统计显示,从热管理系统的全球份额来看,日本电装位居首位,拥有35%的份额,其次是韩国翰昂系统(Hanon Systems,18%)和法国法雷奥集团(Valeo,14%)。虽然还看不到中国企业的身影,但中国企业正在瞄准不断扩大的纯电动车用途,稳扎稳打地积蓄力量。


通过并购强化热管理技术


中国企业的原动力是充分利用雄厚资本能力的并购战略。中国大型家电企业海信集团将2020年6月提交业务再生ADR申请的日本三电纳入旗下。


另外,2022年3月提交ADR申请的马瑞利控股(Marelli Holdings,原康奈可)也与中国大型空调企业上海海立集团合并了空调零部件业务。三电和马瑞利的共同点是,主力产品均为汽油车使用的空调和热管理零部件,并陷入了经营困境。

咨询公司艾睿铂(Alix Partners)的铃木智之指出“在汽油车中,空调和热控制技术是很陈旧的技术,汽车制造商往往会低价采购这些零部件”。结果导致空调和热管理零部件的盈利性降低,新技术开发也被推后。


中国企业在热控制技术能力上发现了潜力。铃木智之说“原因是可以应用于家电和楼宇空调等其他行业,在纯电动车领域也有望变成最有附加值的零部件”。


在欧美地区,汽车制造商会通过市场等渠道购买二氧化碳排放权。美国特斯拉也通过企业之间的排放权交易来支撑收益。如果热管理系统提高能源效率的效果得到评估,由第三方机构将其认证为可减排温室气体的零部件,那么对于汽车制造商来说,就有可能产生排放权这一新价值。


欧美企业也在扩大业务规模


致力于热管理系统的不只是中国企业。美国博格华纳(Borg Warner)于2020年收购了美国德尔福科技(Delphi Technologies)。2022年1月还投资了开发电池热控制技术的美国Qnovo。虽然博格华纳的主力产品是变速箱等,但该公司把热管理系统视为新的收益来源。德国马勒(MAHLE)从合并到日立安斯泰莫(Astemo)之前的京浜(KEIHIN)手中收购了空调业务。法国法雷奥也通过2016年收购德国大型空调企业扩大了规模。


据富士Kimera综研预测,2030年汽车零部件市场规模将达到40.98万亿日元,比2020年增长约5成。将拉动市场增长的是热管理系统。预测电池冷却零部件的市场规模将达到目前的6倍。企业如何迎接41万亿日元市场的争夺战?全球大型供应商参与其中的激烈竞争已经打响。


来源: “日经中文网”(ID:rijingzhongwenwang),作者:浅山亮,

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