森薩塔科技是邁向電動化世界和可持續未來的有力驅動者,幫助引領從乘用車到重型卡車、從工業基礎設施到電網供電等各個領域的電動化轉型。森薩塔科技深耕中國市場近30年,從研發到生產制造,再到供應鏈,全方位深度本土化,常州也是全球最大的研發中心,工程能力全面本土化,以便及時應對客戶的各種需求。
2024年10月25日,在第十二屆汽車與環境創新論壇上,森薩塔科技中國區工程總監周海宇談到,在電動化與智能化發展浪潮下,汽車底盤線控化大勢所趨。與傳統液壓制動系統相比,線控制動系統擺脫對真空助力的依賴,并具有響應時間短、體積小、重量輕、可擴展性強等優點。如今的線控制動擁有兩條技術路線:EHB和EMB。EHB 保留液壓系統,是目前主流,分為Two-box和One-box。EMB無液壓系統,僅依靠線控制動,是未來發展方向。
周海宇 | 森薩塔科技中國區工程總監
以下為演講內容整理:
關于森薩塔科技
森薩塔科技是一家專注于全球工業傳感器的領先企業,總部坐落于美國的阿特波羅,歷經百余年的不懈努力,我們已躍居傳感器行業的領軍地位。2023年,我們的銷售額達到了40億美元,全球員工總數達19,000人,運營據點橫跨15個國家。
圖源:森薩塔
公司始創于1916年,位于美國馬薩諸塞州,最初專注于珠寶行業的金屬飾件制造。1959年,我們被得州儀器收購,成為其傳感器與控制器事業部的一部分。
森薩塔與中國的淵源可追溯至1992年,當時我們在北京設立了銷售辦事處。隨后,1996年,我們在揚州寶應建立了生產基地,并在上海成立了亞太區營銷總部。2004年,公司決定在常州投建另一生產基地。2006年,得州儀器將其傳感器與控制器事業部出售給貝恩投資公司。經過四年的精心運營,公司于2010年在紐約證券交易所成功上市,并更名為森薩塔科技,標志著我們從得州儀器的一部分成長為獨立運營的實體。
2014年,我們收購了舒瑞德胎壓傳感器公司,進一步增強了在汽車領域的布局。2015年,常州工廠實現量產。自2016年和2017年起,森薩塔敏銳洞察到電動化的不可逆轉趨勢,積極實施了一系列并購策略。我們與Cynergy3、PRECO等公司在雷達及自動駕駛領域展開合作,并整合了電流傳感器及其他節能監控公司,極大地豐富了我們的電動化產品線。
目前,我們在中國擁有四個工廠,其中上海作為亞太區總部,負責整個區域的商務運營。常州工廠不僅是我們的最大生產基地,也是亞太乃至全球最大的研發中心。此外,1996年建立的揚州寶應工廠持續運營,2021年我們又在蕪湖增設了新廠,專注于高壓直流繼電器的生產,目前年出貨量已超過100萬件。
從全球布局來看,我們在美洲、亞洲等地均設有運營機構,每年向全球市場供應11億只傳感器和控制器,銷售辦公室和技術支持團隊遍布世界各地。
關于銷售額構成,2023年我們實現了40億美元的總收入,其中54%來自汽車行業,其余部分則涵蓋重卡、航空航天及工業應用等領域。按區域劃分,美國市場占比45%,中國及亞洲市場占29%,歐洲市場超過20%。
我們的員工隊伍已達19,000人,生產車間遍布三大洲,擁有550條生產線,生產各類傳感器和控制器。在11億只產品中,包含了47,000種不同型號,以滿足各種應用場景的需求。
在電動化布局方面,我們自2016年和2017年便已明確這一大趨勢,并開始積極籌備。盡管汽車業務仍是我們的主要收入來源,但我們也涉足清潔能源、基礎設施建設及工業應用等領域。我們的產品廣泛應用于風電存儲、充電樁等清潔能源領域,以及工業叉車等其他應用場景。
森薩塔部件在BEV及插混系統中的創新應用
談及森薩塔部件在BEV中的應用,傳統燃油車中我們的傳感器應用已相當廣泛,包括發動機、變速箱、尾氣后處理等領域的壓力傳感器和溫度傳感器。隨著純電車市場份額的快速增長,預計將超過50%,我們也在積極調整策略以適應這一變化。
圖源:森薩塔科技
對于底盤剎車系統,我們正從傳統的真空助力系統向One-box、Two-box系統過渡,并探索通過電動助力結合液壓控制輪胎壓力的新方法。此外,我們還在研究零位移踏板傳感器,旨在探索是否可以通過純力量驅動剎車動作,而無需行程控制。
針對傳統燃油車市場份額的減少,我們也在積極開發高壓部件,包括快充組合繼電器、快速切斷開關、大功率接觸器等,以彌補因燃油車市場縮減而可能帶來的業務損失。
在插混系統應用方面,我們看到了新的機遇。插混系統不僅保留了傳統的發動機、變速箱等部件,還融入了新的電池、電控及電驅系統。近期,寧德時代推出了專為插混設計的電池,續航里程達到400公里。這一突破性的進展有望改變“小電池大油箱”的傳統結構。在400公里續航的加持下,插混車型在中國市場是否有望超越純電車,值得我們共同期待。
在插混應用中,除了胎壓監測和空調系統等常規應用外,我們還保留了發動機和變速箱等傳統產品。尾氣后處理等業務也將繼續為我們的業務增長提供有力支持。
另有一點需著重強調,此乃我們所謂的零位移踏板傳感器。在此方面,我們正開展預研性工作。當前,整個剎車系統仍依賴行程控制,無論是通過真空助力還是電動助力來實現剎車功能。然而,我們正與部分主機廠合作研究,探討是否能夠實現零位移剎車,即無需行程,僅憑力量驅動剎車動作,這也是我們當前致力于的工作方向。
在插混應用中,胎壓監測、空調應用等與我們其他車型相似,唯一的不同在于我們保留了發動機和變速箱等傳統產品,以及尾氣后處理系統。這些在業務上對我們有著極大的助益,尤其是在插混車型得到提升的情況下。
在自動系統中,最早采用的是真空助力+ESC系統,其中真空助力由發動機產生。然而,在電動化趨勢下,發動機逐漸被淘汰,混動車型中雖仍保留,但并非始終工作,因此真空助力逐漸缺失。目前市場上的主流是EHB系統液壓式線控,采用電動助力取代液壓助力,但后續的ESC系統仍保持不變。
展望未來2025至2035年,我們預見EHB、One-box系統將被直接的機械式線控所取代。我們已與北美知名主機廠合作,共同開發直接式線控的自動系統。據專業機構研究,這將使響應時間從原來的430毫秒縮短至70毫秒,從而大幅提升剎車系統的安全性。另一方面,原有的剎車系統包含氣路、液壓路、泵等復雜機械結構,而這些將被一根簡單的電線所取代。機械式線控將直接安裝在輪子上,連接到各種控制端,實現云端到OTA的升級。
我們目前正在開發的是機械式線控EMB,從原來的測量液體壓力轉變為直接測量作用在剎車盤上的力,這是對我們原有傳感器的創新,也是為了適應新技術迭代而進行的研究。
我們將傳感器直接安裝在卡鉗上,當卡鉗通過電驅動夾緊剎車盤時,傳感器將直接反饋剎車盤上的力。未來在ABS策略調整或其他調整時,將很容易實現OTA升級。這一創新的關鍵在于,與測量液體或氣體時壓強各向一致不同,力的測量對傳感器的要求更高,因為力稍有偏移,力的分量就會發生變化。因此,我們對整個力感模塊進行了全新設計,與原有產品截然不同。同時,我們還對車載力感模塊上的識別片進行了技術升級,以確保在保證精度的前提下及時提供力的響應。
此外,我們還有踏板力傳感器。近年來,一些事故被歸因于踏板被卡住,導致剎車失靈。我們正在與主機廠合作開展新項目,旨在通過直接測量力來驅動剎車動作。這將大幅降低反應時間至70毫秒或80毫秒,并顯著提高容錯概率,避免因剎車被卡住而無法踩下。
森薩塔在汽車空調熱泵及高壓器件中的技術突破
最后,我要提到我們在汽車空調熱泵中的應用。如今,電動車的續航備受關注。經過市場調研發現,如果在汽車空調系統中采用熱泵技術,可提高5%至10%的續航。此外,從傳統的制冷劑到二氧化碳的轉變也對環境更加友好,有助于推動更清潔的環境。目前,已有主機廠在研發以二氧化碳為媒介的熱泵空調。
雖然這種技術既能增加續航又對環境友好,但對整個系統的要求也相應提高。傳統空調系統的工作壓力可能在50Bar左右,而二氧化碳熱泵系統的工作壓力可能達到150Bar同時,普通空調的工作溫度為125度,而熱泵空調中二氧化碳的工作溫度則需達到165度。這對我們的電子元器件和密封器件提出了巨大的挑戰。經過復雜的模擬計算和無數的DOE實驗,我們最終推出了基于葉面片技術的溫度和壓力響應傳感器。
隨著熱泵空調系統對工質精度的要求日益嚴格,其對壓力精度的需求也隨之提升。當前,我們要求在高溫應用環境中,系統能夠達到全量程0.41%的精度標準。這一成就的取得,有賴于我們產品所進行的一系列高階運算,最終使得精度得以提升至0.41%。
圖源:森薩塔
此外,我們的溫壓一體傳感器能夠最大限度地保護整個系統,有效防止過熱和過壓情況的發生,從而避免壓縮機或其他管路可能遭受的損害。
我們的高效接觸器產品已采用800V系統,這對各類能效產生了顯著提升,但在800V的應用實踐中,也發現了一些問題。盡管市場上已有800V的車輛,但800V的充電樁基礎設施卻相對匱乏,目前市場上的充電樁仍以400V為主。800V車輛若要在400V充電樁上充電,會面臨不兼容的問題。目前,一些主機廠已推出800V與400V兼容的平臺,既能在800V充電樁上充電,也能在400V充電樁上充電。其原理是通過兩個400V電池包的串并聯切換,實現800V與400V的轉換。以往,這一過程需要三個高壓繼電器,通過電控系統來控制其開合順序,以確保電壓切換的順利進行。
現在,我們已將這三個繼電器整合為一個高效繼電器,并通過一系列優化措施,使產品的體積和能耗都達到了新的水平。該產品的工作原理是通過一個功能機構,推動軟同排和硬同排上的觸點接觸或分離,從而控制電路的開合。
這一產品的顯著優勢是,相較于以往使用三個截流繼電器進行控制的方式,它在電路或電信號出現偏差時,能有效避免電池包直接短路的風險。因為我們的產品采用機械硬連接,通過渦輪蝸桿驅動開合,從機械硬件層面杜絕了誤開合的可能性,確保了系統的安全性。
此外,我們的接觸電阻僅為現有接觸器的一半,這意味著機電能耗將降低一半。同時,由于我們的產品不含線圈,因此沒有額外的功耗。在尺寸和重量上,它相當于三個繼電器的一半,成本上也具有一定的優勢。我們認為,這款產品將成為未來800V平臺以及400V與800V切換平臺的首選產品。
在我們的產品布局中,高壓器件部分包括接觸器、熔斷器、電流傳感器等多種配套產品。我們已將這些產品進行垂直整合,目前正在為一些客戶開發商用車用的高壓分配單元。
高壓分配單元具有多項優勢,如支持兆瓦級充電、可達1000V的應用電壓、持續載流能力達到2200A,以及具備70000A電流分段的能力。此高壓分配單元不僅具備高壓分配功能,還集成了充電和配電功能,包括大功率充電和電池包取電分配到主區、輔區,這是一個高度系統集成的產品。
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