電動汽車行業(yè)從業(yè)人員應(yīng)該重視的四大設(shè)計(jì)原則

2017年可能是電動汽車（EV）的量產(chǎn)元年。2017全年全球市場共售出EV約130萬輛；雖然僅占乘用車總銷量的1％左右，但與2016相比，EV增幅仍高達(dá)57％，并且這一迅猛勢頭仍將持續(xù)。

電動汽車若想進(jìn)入大眾的日常生活，必須保證續(xù)航里程能達(dá)到一定范圍，整車廠商進(jìn)而可集中精力于成本控制。我們發(fā)現(xiàn)，若電動汽車平均續(xù)航里程超過300km，整車廠就可集中精力進(jìn)軍低價位細(xì)分市場。這也意味著，期待已久的電動汽車中低價位市場 （ 即“大眾化電動汽車” ） 可能即將登場。

大眾化電動汽車目前的盈利能力仍然偏弱，這讓眾多從業(yè)者倍感焦灼。目前在售的大部分電動汽車車型，即使包含升級選項(xiàng)，利潤率表現(xiàn)也仍差強(qiáng)人意，特別是與成熟的燃油車型相比時。

電動汽車行業(yè)的四大設(shè)計(jì)原則

針對電動汽車的盈利能力問題，以及快速演進(jìn)的電動汽車技術(shù)和新的設(shè)計(jì)趨勢，麥肯錫未來出行研究中心(Mckinsey Center For Future Mobility - MCFM)和A2Mac1展開合作，共同拆解了11款電動汽車車型并進(jìn)行了研究及對標(biāo)。本文基于相關(guān)拆解及對標(biāo)分析，提出了電動汽車行業(yè)從業(yè)人員應(yīng)該重視的四大設(shè)計(jì)原則。

原則一：打造一輛柔性的原生EV

盡管前期的研發(fā)投資更高，但原生電動汽車平臺會在多個維度上優(yōu)于非原生車型。

原生車型可以完全圍繞電動汽車的概念設(shè)計(jì)整車架構(gòu)，并摒棄傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)組件，這意味著更少的折衷和更大的靈活性。

由于原生電動汽車無需在整車架構(gòu)和白車身設(shè)計(jì)上過多妥協(xié)，所以其可容納更大的電池組以支持更長的續(xù)航里程。與非原生電動汽車相比，原生電動汽車的電池組容積平均增加了25％（相對于白車身體積）。

此外，部分電動汽車廠商正在嘗試燃油車車型的一些常用手段，如提供多種動力總成選項(xiàng)。原生電動汽車的柔性化特征在這方面發(fā)揮了重要作用：例如電池包可在保持外部形狀不變的情況下容納不同數(shù)量的電芯；同時驅(qū)動系的模塊化設(shè)計(jì)也支持在同一平臺上生產(chǎn)后驅(qū)、前驅(qū)或四驅(qū)等不同驅(qū)動形式的車型。

原則二：不懈追求EV動力系統(tǒng)的集成

電動汽車動力總成的集成化趨勢正方興未艾，電力電子系統(tǒng)的許多零部件被布置的越來越緊湊，同時不斷被集成到數(shù)量更少的模塊中。

集成化水平提高的一個很好的觀察指標(biāo)是連接動力總成各主要部件（即電池、電機(jī)、電力電子設(shè)備和熱管理模塊等）的線束的布置方式。我們發(fā)現(xiàn)最新款電動汽車的線束重量和數(shù)量普遍較之前的車型有所減少，這說明了集成化水平的提高。

除了電動汽車主要動力總成部件的物理集成之外，我們也觀察到其已開始應(yīng)用簡化且高效的熱管理方案了。必須說明的是，雖然部分整車企業(yè)已經(jīng)采納了集成化的措施，但也有廠家仍依賴多系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案（見圖4）。

由于EV相關(guān)組件通常體積較小，車身底部和前后行李艙可用空間更大，所以電動汽車的設(shè)計(jì)自由度會大于傳統(tǒng)的燃油汽車。這里僅舉一例來展示電動汽車動力總成架構(gòu)的差異：歐寶Ampera-e具有典型的燃油車車身和布置方式，其電力電子部件也被布置在內(nèi)燃機(jī)的位置；反之特斯拉 Model 3 則將大部分此類組件布置在了電池包和后軸的后部（見圖5）。

值得關(guān)注的是，動力總成系統(tǒng)布置的高自由度可以讓整車性能更加多樣化。例如，可選擇留出空間擴(kuò)大行李艙容量，或降低重心提高駕駛性能等。

原則三：在技術(shù)競爭中保持領(lǐng)先

電動汽車廠商正通過更強(qiáng)大的輔助駕駛功能（ADAS）、更優(yōu)化的人機(jī)交互界面和更豐富的信息娛樂系統(tǒng)來滿足客戶需求。而計(jì)算能力的提高是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。傳統(tǒng)汽車通常有許多去中心化的標(biāo)準(zhǔn)化電子控制單元（ECU）來實(shí)現(xiàn)對不同總成的數(shù)字化控制；但最新款電動汽車似乎更依賴日益中心化的計(jì)算能力。

以ADAS技術(shù)為例，ADAS需要大量的計(jì)算能力來實(shí)時處理各種傳感器信號。如果將最新的ADAS方案（例如自適應(yīng)巡航、自動剎車乃至無人駕駛技術(shù)等）置于ECU中心化的大背景下，那么，相比裝有類似ADAS技術(shù)的燃油汽車，配備這些ADAS技術(shù)的電動汽車會更傾向于ECU集成化的路線。

整車廠決定采用中心化還是去中心化的ECU架構(gòu)會是一個戰(zhàn)略性問題，將受到各種因素的影響。推動中心化架構(gòu)的一大因素可能是通過成為集成者來“擁有”車內(nèi)的關(guān)鍵控制點(diǎn)，如此來促成更先進(jìn)軟件的開發(fā)，同時開辟新的收入來源；例如，來自無線更新（OTA）的收入。

除了戰(zhàn)略因素之外，ECU架構(gòu)還可能影響整車的重量和成本。例如，中心化架構(gòu)有利于優(yōu)化布線和采購效率；同時中心化架構(gòu)的可靠性也更高：因?yàn)榕c去中心化架構(gòu)相比，中心化架構(gòu)所需的協(xié)議更簡單、物理連接也更少，從而降低了出錯的可能性。

在開發(fā)流程方面，ECU數(shù)量的增加意味著不同開發(fā)團(tuán)隊(duì)之間的溝通成本也隨之增加。而中心化架構(gòu)有助于精簡開發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模及開發(fā)流程，縮短開發(fā)周期。

另外，中心化的高性能ECU是無人駕駛技術(shù)開發(fā)的重頭戲，有助于電動汽車早日具備滿足客戶潛在需求的能力。

毋庸諱言，ECU架構(gòu)的選擇最終只能取決于不同整車廠的實(shí)際情況。中心化架構(gòu)需要整車廠商具備強(qiáng)悍的整合能力；因此，中心化還是去中心化，相關(guān)決策將取決于不同廠商的具體業(yè)務(wù)情況。

原則四：按成本設(shè)計(jì)（DtC)方為王道

嚴(yán)格按成本設(shè)計(jì)（DtC）對電動汽車的規(guī)模化生產(chǎn)正變得日益重要。成本效益一直都是傳統(tǒng)整車企業(yè)和供應(yīng)商的看家本領(lǐng)，它們可充分利用其在傳統(tǒng)DtC杠桿方面的經(jīng)驗(yàn)和知識來獲取市場領(lǐng)先地位。

對標(biāo)分析顯示，燃油汽車和非原生電動汽車似乎比原生電動汽車在DtC方面做得更好。這并不令人驚訝，因?yàn)槿加推嚭头窃妱悠嚨膹S商可持續(xù)進(jìn)行成本優(yōu)化，并可能大量沿用早期車型中已被高度優(yōu)化的零部件。

不過，最新款的原生電動汽車可能會趕超。例如，利用電池組進(jìn)步帶來的優(yōu)勢，原生電動汽車正從輕量化材料轉(zhuǎn)向更具成本效益的材料解決方案（例如鋼制白車身）；或采用更嚴(yán)格的規(guī)格精簡方案（例如儀表板上的控制元件和出風(fēng)口等）；或投資于量產(chǎn)工藝，例如在座椅結(jié)構(gòu)上采用沖壓件，而非彎折件。

中國市場：電動汽車的四大設(shè)計(jì)原則正在被運(yùn)用

中國是全球最大的電動汽車市場。本文論述的四大設(shè)計(jì)原則在中國市場均已得到了一定程度的運(yùn)用。例如：

-打造一輛柔性的原生EV：中國諸多電動汽車造車新勢力，如蔚來、威馬等正競相開發(fā)各自的原生電動汽車平臺；而部分企業(yè)，例如威馬，已經(jīng)推出了針對同一款車型的多種續(xù)航里程版本（威馬EX5）。

-不懈追求EV動力系統(tǒng)的集成：上汽榮威的電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)將驅(qū)動電機(jī)、減速器及逆變器高度集成設(shè)計(jì)，讓整車結(jié)構(gòu)更緊湊，驅(qū)動效率更高。

-在技術(shù)競爭中保持領(lǐng)先：比亞迪于近期宣布其將在最新的e平臺電動車上實(shí)現(xiàn)儀表、空調(diào)、音響、智能鑰匙等控制模塊10合1。

-按成本設(shè)計(jì)（DTC)方為王道：最新上市的威馬EX5入門款(300km)補(bǔ)貼后售價僅為11萬元；準(zhǔn)確對路的產(chǎn)品定義會是EX5實(shí)現(xiàn)低售價的關(guān)鍵要素之一。

展望：大眾電動市場市場能否實(shí)現(xiàn)盈利？

本文提出的電動汽車設(shè)計(jì)四原則有助于整車廠降低電動汽車制造成本。我們相信，對更簡單、更靈活的原生平臺的聚焦，輔以創(chuàng)新的技術(shù)和設(shè)計(jì)方法，可以解決大眾化電動汽車的盈利問題。

根據(jù)我們的分析，對理想化的高配版電動汽車而言，總制造成本到標(biāo)價（包括硬件和軟件選配費(fèi)用，如非標(biāo)顏色、續(xù)航里程延長及各種軟件配置）之間的差值，可能占標(biāo)價的40％-50％左右，這無疑是一個可觀的盈利空間。鑒于EV非動力總成部件和總裝的成本結(jié)構(gòu)與燃油汽車無明顯差異，因此，EV動力總成本身以及電池成本發(fā)展的不確定性仍是構(gòu)成電動汽車的主要成本因素。

結(jié)語

總而言之，一個具備盈利性且面對普羅大眾的電動汽車時代正徐徐拉開序幕——這與靈活、集成和客戶價值最大化的設(shè)計(jì)趨勢密不可分，同時也受到規(guī)模化生產(chǎn)的成本效益的支配。