Pag-optimize ng Inhinyeriya ng Powertrain gamit ang AI Maaaring Magtipid ng Oras, Pera, at Emisyon

Ang pag-adopt ng mga electric vehicle ay patuloy na tumataas sa buong mundo, pinasigla ng matibay na insentibo mula sa pamahalaan, pagpapabuti ng imprastruktura, at mga pag-unlad sa teknolohiya ng baterya. 

Inaasahan na magpapatuloy ang paglago na ito, na may pagtataya ng Gartner na 85 milyong EV ang gagamitin sa buong mundo pagsapit ng katapusan ng 2025. Ito ay magsasama hindi lamang ng mga kotse kundi pati na rin ng mga bus, van, at mabibigat na trak. Ang napakalaking bahagi ng mga ito ay inaasahang maging battery electric vehicles (BEVs), na ay tinatayang tataas ng 35%, habang ang plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) ay maaaring tumaas ng 28% kumpara noong nakaraang taon. 

Ang paglago ng pag-adopt ng EV ay susuportahan ng malaking pagbaba sa presyo ng baterya ng EV, na itutulak ng pinalawak na produksyon at mga teknolohikal na pag-unlad. Inaasahan ng Goldman Sachs (GS ) na ang presyo ng baterya ng EV ay mapapababa ng kalahati pagsapit ng 2026. 

Inaasahan din na ang industriya ng pag-recycle ng baterya ay magpapatuloy na lumago, na may ulat mula sa Statista na tinatayang 250 kiloton ng mga baterya ang naproseso noong 2020 ng mga kumpanya ng pag-recycle ng baterya ng EV sa buong mundo. Ang mga numerong ito ay malamang na tumaas nang higit sa pitong beses pagsapit ng 2030 at lalagpas pa sa 200 milyong tonelada pagsapit ng 2040.

Ito kasama ng tumitinding kompetisyon sa pagitan ng mga tagagawa ng sasakyan ay magpapababa rin sa presyo ng mga EV, na magpapalakas ng kanilang pag-adopt. Isa pang salik na nag-aambag sa paglago na ito ay ang madaling ma-access na ultra-fast charging technology. Ayon sa International Energy Agency (IEA), ang bilang ng mga pampublikong charging station sa buong mundo ay lalampas sa 15 milyong pagsapit ng katapusan ng dekadang ito. 

Isa pang pangunahing trend sa EV ay ang pagtutok sa zero-emission, kung saan ang mga regulator, consumer, at mga tagagawa ng sasakyan ay sumusuporta sa mas malinis at napapanatiling mobilidad.  

Tungkol sa laki ng merkado ng mga electric powertrain, ito ay tinatayang $86.9 bilyon noong 2023 at ay inaasahang tataas lampas sa $300 billion by 2031 sa isang CAGR na 17.1% sa panahong ito. Ngayon, ang hinaharap ng merkadong ito ay hinahati batay sa uri ng integrasyon: uri ng sasakyan, na kinabibilangan ng mga pasahero na kotse (PC) at magagaan na komersyal na sasakyan (LCV), propulsion na kinabibilangan ng BEV at PHEV, at komponent na sumasaklaw sa baterya, motor, controller, inverter/converter, battery management system (BMS), power delivery module (PDM), at onboard charger. 

Batay sa uri ng integrasyon, ang merkado ay nahahati sa integrated at non-integrated, kung saan ang integrated e-powertrain segment ay inaasahang magkakaroon ng pinakamataas na rate ng paglago. Ang paglago na ito ay sinusuportahan ng mga pag-unlad sa teknolohiya, cost-efficient na produksyon ng EV, at pangangailangan para sa pinahusay na pagganap ng sasakyan. 

Ang integrasyon ng mga pangunahing komponent ay nagbabawas ng komplikasyon, nagpapababa ng gastos sa produksyon, naglalahad ng puwang sa mga EV, at nagpapahusay ng kahusayan sa enerhiya. 

Samantala, ang segmentong batay sa baterya ay kasalukuyang namumuno sa merkado at may malinaw na dahilan. Ang baterya ay ang pangunahing komponent ng isang EV powertrain at tumutukoy sa pagganap ng sasakyan, kahusayan sa enerhiya, at saklaw. Ito rin ay bumubuo ng pinakamalaking bahagi ng kabuuang gastos ng isang EV at, dahil dito, may pinakamalaking pinansyal na epekto sa merkado ng powertrain. 

Powertrains in Electric Vehicles 

Katulad ng kung paano ang makina ay isang mahalagang bahagi ng iyong kotse, ang mga electric powertrain ay isang mahalagang komponent ng isang electric car, maging ito man ay purong EV o hybrid EV. 

Sa iyong mga sasakyang gasolina o diesel, ang internal combustion engine (ICE) ay nagsisilbing pangunahing pinagmumulan ng enerhiya kung saan ang gasolina ay kinokonvert sa mekanikal na enerhiya. Samantala, sa isang EV, ang e-powertrain ang responsable sa pag-convert ng elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya upang patakbuhin ang iyong sasakyan. Kaya, ang e-powertrain ay pangunahing pumapalit sa tradisyonal na ICE sa iyong mga EV upang lumikha at maghatid ng kapangyarihan dito.

Ngayon, ang isang powertrain ay binubuo ng ilang pangunahing elemento, kabilang ang isang energy storage system—tulad ng baterya o fuel cell—power electronics tulad ng inverter o converter, isang electric machine para sa conversion, at isang transmission system. Bilang karagdagan, ang EV powertrain ay kinabibilangan din ng drive shaft upang ilipat ang kapangyarihan sa mga gulong.  

Kung ihahambing sa isang internal combustion engine, na may maraming komplikadong gumagalaw na bahagi, ang disenyo at mga komponent sa powertrain ay mas simple na walang ingay at zero tailpipe emissions.

Pagdating sa mga sistema ng pagbuo ng kapangyarihan sa mga powertrain na nagbibigay ng kinakailangang elektrikal na kapangyarihan upang ilipat ang sasakyan; ito ay available sa anyo ng isang battery pack at isang onboard charger.

Ang isang battery pack ay gumagamit ng mga selula upang mag-imbak ng enerhiya. Lithium-ion cells ang pinaka-popular at malawak na ginagamit dahil sa mataas na energy density na nagpapataas ng kanilang storage capacity habang ang fuel cells ay isa pang uri ng energy storage na kilala sa pagiging mas magaan at may mas mataas na energy efficiency. Ang battery pack ay naglalaman din ng battery management system (BMS) upang matiyak ang ligtas na operasyon ng baterya sa pamamagitan ng pag-iwas sa overcharging o discharging.

Ang isang onboard charger ay gumagamit ng panlabas na pinagmumulan ng pag-charge tulad ng grid para sa alternating current, na kino-convert sa direct current para sa pag-imbak sa baterya. 

Ngayon, ang power distribution system sa powertrain ay kumokontrol sa kapangyarihan mula sa pinagmumulan sa pamamagitan ng pagsasama ng mga power electronic component.

Kasama rito ang isang DC-to-AC inverter na nagbabago ng DC power mula sa baterya patungong AC power at lumilikha ng alternating voltages na kailangan upang kontrolin ang bilis at pagbilis ng motor at isang DC-to-DC converter upang ayusin ang high-voltage DC output ng baterya upang magbigay ng low-voltage DC para sa mga auxiliary system tulad ng air conditioning.

Ang isang thermal management system ay nagpoprotekta sa baterya at motor mula sa matinding temperatura, habang ang mga firmware-powered electronic control unit ay nagsisiguro ng mahusay at ligtas na operasyon ng mga komponent ng EV powertrain.

Ang power distribution unit ay tinitiyak na bawat sistema ay tumatanggap ng tamang dami ng kapangyarihan habang ang vehicle control unit ay nangongolekta at nagpoproseso ng data mula sa iba’t ibang sistema, sensor, at controller at nagsi-synchronize ng mga aktibidad sa pagitan ng mga sistema.

Ngayon, may ilang iba’t ibang uri ng electrified powertrains, bawat isa ay may natatanging configuration at functionality.

Ang mga purong electric vehicle o BEV tulad ng Tesla (TSLA ) Model 3, Nissan LEAF, at BMW i3 ay gumagamit ng rechargeable battery pack para sa lahat ng kanilang pangangailangan sa kapangyarihan at hindi gumagamit ng pangalawang energy storage source. Gayunpaman, kailangan nilang i-charge mula sa panlabas na pinagmumulan. 

Hybrid electric vehicles (HEVs) tulad ng Honda Civic Hybrid, Toyota Camry Hybrid, at Ford Fusion Hybrid ay pinagsasama ang isang ICE sa isang electric drivetrain, na nagbibigay-daan sa kanila na mag-alok ng mas mahusay na fuel economy at performance kaysa sa tradisyonal na ICEV. Ang mga sasakyang ito ay gumagamit ng mga tampok tulad ng regenerative braking upang i-convert ang kinetic energy pabalik sa electrical energy para sa imbakan, ICE-powered electric generators para sa karagdagang kapangyarihan o upang i-recharge ang baterya, at start-stop systems upang patayin ang makina kapag idle.

Ang plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) tulad ng Chevrolet Volt at Toyota Prius Prime ay maaaring i-charge mula sa panlabas na pinagmumulan bukod pa sa paggamit ng gasolina o diesel.

Ang fuel cell electric vehicle (FCEVs) ay gumagamit ng hydrogen fuel cells imbis na mga baterya upang lumikha ng kuryente.

Habang ang mga ICE ay naging pangunahing pinagmumulan ng kapangyarihan para sa mga sasakyan sa loob ng higit isang siglo, sila ay responsable sa polusyon sa kapaligiran, na nagdulot ng pag-usbong ng mga EV. Ang mga sasakyang ito na may powertrain ay may ilang benepisyo kabilang ang pagbawas ng polusyon at greenhouse gases. Nag-aambag din sila sa mas tahimik na kapaligiran sa pamamagitan ng pagbawas ng ingay.

Isa pang malaking benepisyo ng mga powertrain ay mas napaka-enerhiya-efficient kumpara sa ICE, na nagko-convert ng higit sa 80% ng naka-imbak na enerhiya patungo sa paggalaw. Ang mas kaunting gumagalaw na bahagi sa mga powertrain ay nangangahulugang nababawasan din ang kanilang gastos sa maintenance. Pagkatapos ay ang gastos sa kuryente na kinakailangan upang patakbuhin ang isang EV, na mas mababa kaysa sa diesel o gas. Sa katunayan, ang pagpapa-gasolina ng sasakyang pinapagana ng gasolina ay aabutin ng halos doble kumpara sa isang EV sa US.

Gayunpaman, hindi ibig sabihin nito na walang kahinaan ang mga EV. Una, ang paunang gastos para bumili ng EV ay mas mataas kaysa sa kailangan mong gastusin sa isang ICE vehicle. Pagkatapos ay ang oras ng pag-charge, na maaaring mula 30 minuto hanggang ilang oras depende sa kapasidad ng charging station habang ilang minuto lamang ang kailangan para punan ang tangke ng iyong ICEV. Ang limitadong saklaw ng pagmamaneho para sa mga EV mula sa isang charge ay nagdudulot ng range anxiety sa mga consumer, na nagdadala ng isa pang isyu sa mga sasakyang ito.

Sa kabila ng mga hamong ito, ang mga EV ay nagbibigay ng pinahusay na fuel economy at nabawasang emisyon habang nag-aambag sa mas matibay na sistema ng transportasyon. Ito ay nagdulot ng pagtulak para sa electrification, na nagreresulta sa mga kapanapanabik na inobasyon sa mga EV powertrain upang mag-alok ng pinahusay na benepisyo sa performance, kahusayan, at pagiging eco-friendly.

AI-based OPED to Accelerate Powertrain Development

Dahil sa mahalagang papel na ginagampanan ng mga powertrain sa mga electric vehicle, ang pagpapabuti ng pag-unlad ng powertrain ay kritikal upang makamit ang pagtitipid sa mga mapagkukunan, gastos, at oras.

Ang mga mananaliksik mula sa Graz University of Technology, ang pinakamatandang institusyon ng pananaliksik at edukasyon sa agham at teknolohiya sa Austria, ay nagawa ito sa pamamagitan ng pag-rebolusyon sa pag-unlad ng EV powertrain gamit ang isang AI-driven system na tinatawag na OPED na nag-o-optimize ng mga komponent upang bawasan ang buwan ng kumplikadong engineering sa isang araw lamang.

Ang bagong solusyong binuo ng mga mananaliksik ay ang Optimisation of Electric Drives (OPED), na isang software na nag-o-optimize ng teknikal na disenyo habang isinasaalang-alang ang greenhouse gas emissions sa buong supply chain.

Sa solusyong ito, ang koponan ng mga mananaliksik na pinamumunuan ni Martin Hofstetter mula sa Institute of Automotive Engineering ay naglalayong paikliin ang yugto ng pag-unlad ng powertrain sa pamamagitan ng pagsasama ng simulation component models at evolutionary algorithms. 

Ang AI system ay awtomatikong nag-o-optimize ng buong powertrain alinsunod sa teknikal na pangangailangan ng tagagawa na sumasaklaw sa gastos sa produksyon, kahusayan, at pangangailangan sa espasyo ng pakete sa sasakyan. 

Ang OPED ay talagang ginagawa na sa loob ng isang dekada. Noong 2018, ang konsepto ng electric axle drive system design optimization ay nagsimula ng opisyal na paglalakbay ng OPED, kung saan ipinakilala rin ang unang gearbox model.

Sa paglipas ng mga taon, ang paglalakbay na ito ay umusad sa pamamagitan ng pagpapakilala ng quantity-dependent cost models, isang pangkalahatang proseso ng pag-unlad, isang pangunahing paraan upang i-optimize ang mga product family gamit ito, isang pangkalahatang pananaw sa metodolohiya sa likod ng modelo, isang modeling approach para sa pag-optimize ng integrasyon ng parking lock, at isang inverter model para sa OPED.

Noong nakaraang taon, naglabas ang koponan ng mga papel tungkol sa pagpapalawak ng solusyon upang paganahin ang pag-optimize ng mga product family at pag-minimize ng carbon footprint ng isang electric axle drive kasama ang iba pang layunin sa disenyo.

Pagkatapos ng higit sampung taon ng pananaliksik, matagumpay na nilikha ng koponan ang modelong ito, na, ayon sa opisyal na website ng OPED, ay naglalayong pasimplehin ang hamong gawain ng pagdidisenyo ng mga electric drive na kinakailangan para sa mga EV. Ang gawain ay nangangailangan ng maraming kritikal na desisyon tungkol sa disenyo, na bawat isa ay nakaaapekto sa iba’t ibang layunin ng customer na nagkakasalungatan, na nagpapahirap na mahanap ang pinakamahusay na solusyon. Ayon kay Hofstetter:

“Ang mga electric drive ay binubuo ng maraming komponent na maaaring idisenyo nang napakaiba upang matugunan ang mga ninanais na pangangailangan. Kung gagawa ako ng maliit na pagbabago sa electric machine, ito ay may epekto sa transmission at sa power electronics. Kaya napaka-komplikado na gumawa ng optimal na desisyon.”

Hindi lamang kailangang gawin ang maraming desisyon sa disenyo tungkol sa mga subcomponent ng electric machine upang maangkop nang optimal sa mga pangangailangan ng customer, kundi ang tumitinding kompetisyon ay nangangailangan din ng sopistikadong disenyo ng produkto at maikling time-to-market para sa komersyal na tagumpay. 

Dito, inilalahad ng OPED ang sarili bilang solusyon sa komplikadong problema sa disenyo, na gumagamit ng AI at autonomously naghahanap ng optimal na disenyo ng sistema. Ang algorithm ay sumasaklaw sa gearbox ng EV, electric machine, at power electronics at ini-optimize ang kanilang pinakamahusay na integrasyon sa available na espasyo ng sasakyan sa isang multi-objective na paraan.

Ang software ay talagang pinagsasama ang humigit-kumulang 50 design parameters nang sabay-sabay at pagkatapos ay ikinumpara ang mga ito sa mga prayoridad ng mga tagagawa. Tinatanggal nito ang mga hindi magandang variant at ini-optimize ang mga mas maganda. Pagkatapos ng ilang daang libong simulation cycles, natatagpuan nito ang pinakamahusay na solusyon para sa tagagawa, na maaaring pumili ng mga variant na nais nilang i-develop at ipatupad.

“Ang mga inhinyero na kakailanganin ng buwan upang gawin nang walang AI support ay tumatagal lamang ng isang araw gamit ang OPED. Pinapayagan nito ang mga development team na magpokus sa mga top-level na desisyon sa halip na ilaan ang kanilang limitadong oras sa manu-manong kalkulasyon at simulation work.”

– Hofstetter

Sa pamamagitan ng iba’t ibang hanay ng optimal na disenyo, ginagabayan ng modelo ang mga inhinyero at decision makers sa buong proseso ng pag-unlad mula sa simula, na nagbabawas nang malaki ng oras ng pag-unlad at nagpapataas ng kalidad at kompetisyon.

Idinagdag din ng mga mananaliksik ang CO2 emissions na nalilikha sa panahon ng produksyon ng powertrain sa buong supply chain bilang isang optimization criterion na nagbibigay-daan sa mga tagagawa na isaalang-alang ang sustainability mula pa sa maagang yugto ng pag-unlad.

“Ang OPED approach ay maaaring magamit para sa malawak na hanay ng product developments,” sabi ni Hofstetter, na nagdagdag na “masaya kaming makipagtulungan sa mga bagong industrial partners upang iangkop ito sa kanilang mga hamon at layunin.”

Ang solusyon ay pinalawak para sa pag-optimize ng electric powertrains para sa isang buong vehicle platform ni Dominik Lechleitner bilang bahagi ng kanyang doctoral thesis. Tinutulungan ng OPED na makahanap ng optimal na mga komponent na magagamit bilang carry-over parts sa iba’t ibang modelo ng powertrain, na nagtitipid sa gastos sa pag-unlad at produksyon.

Bilang pagbuo sa kanilang expertise sa powertrain, ang koponan ay ngayon nagtatrabaho sa pagpapalawak ng kanilang mga pamamaraan sa iba pang produkto at industriya sa pamamagitan ng isang generic na produkto na tinatawag na OPx, na nagbibigay-daan sa maginhawang scaling.

Key Market Players

Ang ilan sa mga pangunahing manlalaro sa merkado ng electric powertrain ay kinabibilangan ng Mitsubishi, Nissan, Sigma Powertrain, Continental Ag, Denso, Valeo, BYD Auto, CATL, LG Corporation, Samsung, Panasonic, Cummins (CMI ), Hyundai, Volkswagen, Delta Electronics, Hitachi Astemo Americas, Dana Incorporated (DAN ), Magna International (MGA ), Marelli Holdings, at Robert Bosch Gmbh.

Ngayon, tingnan natin nang mas malalim ang ilang kilalang pangalan: 

1. BorgWarner Inc.

Aktibong namumuhunan sa mga teknolohiya ng EV at AI-driven na solusyon, ang linya ng produkto ng BorgWarner (BWA ) ay kinabibilangan ng mga turbocharger, e-boosters, e-turbo, emissions system, thermal system, control module, onboard charger, DC/DC converter, DC fast charger, at lithium-ion battery system para sa mga electrified na bus at truck na aplikasyon.

Sa kasalukuyang pagsulat, ang kumpanya na may market cap na $6.85 bilyon ay may mga share na nagte-trade sa $31.33, bumaba ng 1.45% YTD. Para sa Q4 2024, ang US GAAP net sales ng BorgWarner ay $3,522 milyon, at ang net earnings ay $0.64 bawat diluted share, habang ang free cash flow ay $679 milyon. Sa panahong ito, ang kumpanya ay pumirma ng kasunduan sa subsidiary ng BYD na FinDreams Battery, isang joint venture sa Shaanxi Fast Auto upang mag-develop ng high-voltage inverter application para sa Chinese market, at nakuha ang Electric Hybrid Systems ng Eldor Corporation.

“Nag-aalok kami ng kumpletong hanay ng mga produkto para sa commercial vehicle space, na sumasaklaw sa combustion, hybrid, at fully electrified powertrains. Ang aming portfolio ay matibay sa bilis ng pagbabago sa industriya.”

– BorgWarner’s Chief Strategy Officer, Dr. Paul Farrell, sinabi kamakailan sa isang panayam

2. XPeng Inc.

Ang Xpeng na nakabase sa China ay gumagawa ng mga smart electric vehicle, na nakakuha ng maraming atensyon. Ang CEO na si He Xiaopeng ay kamakailan nagsabi na inaasahan niyang doblehin ang taunang deliveries ng budgeted intelligent cars ngayong taon, na nangangahulugang 380,000 na sasakyan.

Sa kasalukuyang pagsulat, ang kumpanya na may market cap na $16.14 bilyon ay may mga share na nagte-trade sa $16.65, tumaas ng 43.74% YTD. Sa Q3 2024, naitala ng Xpeng ang kabuuang kita na $1.44 bilyon, isang pagtaas ng 18.4% mula sa 3Q23 at 24.5% pagtaas mula sa 2Q24. 

Ang kita mula sa benta ng sasakyan ay $1.25 bilyon na may 46,533 na sasakyan na naideliver ng kumpanya sa quarter, tumaas mula sa 40,008 sa parehong quarter noong nakaraang taon. Ang kanilang self-operated charging station network ay umabot sa 1,557 na istasyon. Ang cash at cash equivalents, restricted cash, short-term investments, at time deposits sa pagtatapos ng quarter ay $5.09 bilyon.

Ang Xpeng ay talagang lumitaw bilang top-selling EV startup ng China sa unang buwan ng 2025, na kasama ng Pebrero ay tradisyonal na mababang season para sa mga lokal na tagagawa ng sasakyan sa China dahil sa Chinese New Year. Sa parehong buwan, ang aerospace company ng Xpeng ay inilunsad ang kanilang “modular flying car” sa CES 2025.

Samantala, ang CEO na si He ay nag-uusap tungkol sa pag-realize ng L3 full-scenario autonomous driving sa ikalawang kalahati ng taong ito.

“Naniniwala ako na ang L3 autonomous driving ay magdadala ng AI cars sa ‘iPhone 4 era.'”

– CEO He

Conclusion

Ang mga electric vehicle ay nasa kanilang malaking sandali habang ang teknolohikal na pag-unlad ay nagpapababa ng kanilang presyo. Habang tumataas ang electric mobility, ang merkado ng powertrain ay nakararanas din ng mabilis na paglago. Ang integrasyon ng electric powertrains sa autonomous driving at connected vehicle technologies ay inaasahang magpapabago pa sa industriya ng automotive.

Sa gitna nito, ang mga solusyon tulad ng OPED ay nagmamarka ng makabuluhang pag-unlad sa pag-develop ng EV powertrain, na maaaring malaki ang bawas sa oras, mapabuti ang kahusayan, at mabawasan ang gastos sa produksyon. 

Sa pamamagitan ng pagpapahintulot ng superfast optimization ng EV powertrains at pagbalanse ng performance, gastos, at sustainability objectives, ang OPED ay hindi lamang nagtatakda ng benchmark para sa kahusayan at sustainability sa engineering kundi makatutulong din sa pagsuporta sa paglago at pag-adopt ng EV, na nagpapabilis ng paglipat tungo sa mas berde na hinaharap.

I-click dito para sa listahan ng mga nangungunang EV stocks.