新能源汽車技術(shù)現(xiàn)狀：動(dòng)力電池走向國(guó)際，驅(qū)動(dòng)電機(jī)迎突破

新能源汽車發(fā)展離不開核心零部件技術(shù)的突破，在產(chǎn)銷量走高的同時(shí)，動(dòng)力電池、電機(jī)控制器、智能駕駛技術(shù)等方面都迎來(lái)了一定突破。12月16日，在中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2019）媒體吹風(fēng)會(huì)上，中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高結(jié)合《“十三五”新能源汽車重點(diǎn)專項(xiàng)》，總結(jié)介紹了新能源汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。

動(dòng)力電池：中國(guó)企業(yè)開始走向國(guó)際

根據(jù)規(guī)劃，我國(guó)動(dòng)力電池目標(biāo)是到2020年能量密度達(dá)到300Wh/kg，實(shí)現(xiàn)與燃油車的競(jìng)爭(zhēng)。寧德時(shí)代開發(fā)的高鎳三元正極和硅炭負(fù)極電池的比能量已經(jīng)達(dá)到304Wh/kg，產(chǎn)業(yè)化明年實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品投放市場(chǎng)。在高功率動(dòng)力電池方面，盟固利開發(fā)的高比功率長(zhǎng)壽命電池單體技術(shù)指標(biāo)全面優(yōu)于現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品，滿足插電式客車的需求。

從全球目前的情況比較來(lái)看，中國(guó)動(dòng)力電池在比能量略占優(yōu)勢(shì)，循環(huán)性能與國(guó)外相當(dāng)?，F(xiàn)在中國(guó)電池已經(jīng)大規(guī)模走向國(guó)際，除了寧德時(shí)代、比亞迪，孚能也拿到奔馳的訂單，充分說(shuō)明中國(guó)電池在產(chǎn)業(yè)化方面具有優(yōu)勢(shì)。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)：突破控制器核心技術(shù)

電機(jī)控制器價(jià)格貴，核心器件IGBT大多進(jìn)口，譬如英飛凌公司的產(chǎn)品，今年這一狀態(tài)得到極大改善，2018年大約40%的IGBT來(lái)自中國(guó)企業(yè)，譬如比亞迪，所以IGBT這一關(guān)鍵核心器件已經(jīng)被攻克。另外一個(gè)，IGBT之后很快要取代IGBT的是碳化硅，碳化硅是一個(gè)更先進(jìn)的做控制器的電力電子芯片，頻率可以做到很高、效率可以做到很高、體積可以非常小。體積功率密度可以做到每升100千瓦，比現(xiàn)在要減少大概百分之七八十。中國(guó)也開發(fā)出了自主的控制器，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有四五個(gè)團(tuán)隊(duì)在做產(chǎn)業(yè)化。

特斯拉Model3使用的控制器就是碳化硅，比亞迪也宣布在2023年將全方位由碳化硅替代，估計(jì)在2025年會(huì)全方位的由碳化硅取代IGBT，這樣做的優(yōu)勢(shì)一個(gè)是驅(qū)動(dòng)效率會(huì)提高幾個(gè)百分點(diǎn)，第二個(gè)體積會(huì)降低百分之七八十。

采用碳化硅控制器將可以通過(guò)大幅度提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)電機(jī)比功率的升高。電機(jī)轉(zhuǎn)速做不到太高，因?yàn)樘咧罂刂破鏖_關(guān)頻率上升，類損耗比較大、電機(jī)效率下降。碳化硅具有在高頻率時(shí)損耗低的優(yōu)勢(shì)，從而電機(jī)比功率可以大幅度提高?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到了15000轉(zhuǎn)每分鐘，正在努力實(shí)現(xiàn)20000轉(zhuǎn)每分鐘。

參照美國(guó)能源部2025年目標(biāo)，電機(jī)的功率密度是50千瓦/升，碳化硅控制器是100千瓦/升，100千瓦的電機(jī)與控制器合起來(lái)3升的體積即可。當(dāng)然有一個(gè)問(wèn)題，就是匹配高速電機(jī)的大速比減速器，這是目前我國(guó)需要努力的一個(gè)方向。

整車：電耗與國(guó)外相比有差距

傳統(tǒng)12米大客車大整備質(zhì)量約11噸，電動(dòng)化后由于電池重量增加，整車將近13噸。最近有一個(gè)重大突破，整備質(zhì)量減少到9噸，比原先的13噸減少了4噸重，比柴油客車還輕2噸，這是很重大的技術(shù)進(jìn)步。

還有一個(gè)就是冬天取暖問(wèn)題。尤其是在東北，零下30度限制了純電動(dòng)車的銷售?，F(xiàn)在通過(guò)采用熱泵空調(diào)技術(shù)，比如上汽，已經(jīng)在最新的產(chǎn)品中使用熱泵空調(diào)，可以將30%的電加熱損失降低到只有10%，保障車外零下20度、車內(nèi)達(dá)到20度。

比較國(guó)內(nèi)外純電動(dòng)汽車來(lái)看，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)純電動(dòng)續(xù)航里程，300公里以上的比例已經(jīng)達(dá)到81%，電池系統(tǒng)的能量密度140Wh/kg已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。但問(wèn)題就是百公里的電耗還偏高，與國(guó)外先進(jìn)的百公里大概10度多的水平相比還有差距，降低電耗是一個(gè)永恒的主題。

燃料電池：產(chǎn)業(yè)鏈還不夠健全

燃料電池的戰(zhàn)略性不僅僅體現(xiàn)汽車上，還是能源革命的前沿技術(shù)，不僅是用在汽車上，更多的可能要商用車、火車、輪船、軍艦、發(fā)電到處都要。另外，集中式可再生能源要把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，最好的方式是把它變成氫氣，再通過(guò)天然氣管道運(yùn)走，這是它的戰(zhàn)略意義。

從車載的角度來(lái)看，燃料電池一個(gè)核心的問(wèn)題、永恒的主題就是降低鉑載量。油車也用催化劑，最高標(biāo)準(zhǔn)用鉑的載體大約0.1克/千瓦，燃料電池也是這個(gè)目標(biāo)。美國(guó)能源部的目標(biāo)是每千瓦0.1克，已經(jīng)在做產(chǎn)品的豐田燃料電池系統(tǒng)是每千瓦0.2克，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在做的燃料電池大概也在這個(gè)水平。

但目前中國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈不夠健全，技術(shù)和國(guó)外也有一些差距。例如膜電極的國(guó)產(chǎn)占有率大概百分之三四十，還是需要進(jìn)一步突破的。另外高轉(zhuǎn)速的空壓機(jī)、儲(chǔ)氫瓶也要大幅度降低成本。除了自主研發(fā)以外，還要要把全球的產(chǎn)業(yè)鏈吸引到中國(guó)來(lái)。一汽集團(tuán)、東風(fēng)集團(tuán)都已開始在燃料電池方面開始發(fā)力。

混合動(dòng)力：插電式混動(dòng)有優(yōu)勢(shì)

以前普遍認(rèn)為中國(guó)的混合動(dòng)力技術(shù)很差，和國(guó)外沒法比，但實(shí)際上，中國(guó)在混合動(dòng)力方面更有優(yōu)勢(shì)的是做插電式混動(dòng)，純電里程都是50公里以上，將來(lái)要70公里，最后要90公里。因?yàn)橹袊?guó)的車一般都是在城里開，有了50—70公里的純電動(dòng)，油基本上就不怎么用了，省80%的油。

另外就是成本，除了省80%油是可以平衡一部分費(fèi)用外，現(xiàn)在中國(guó)有一個(gè)新的技術(shù)，就是不用雙電機(jī)，只用一個(gè)電機(jī)，做并聯(lián)混合動(dòng)力。國(guó)外的混合動(dòng)力都是兩個(gè)電機(jī)，像普銳斯就是雙電機(jī)，國(guó)內(nèi)用一個(gè)電機(jī)一個(gè)控制器。另外，現(xiàn)在插電混合動(dòng)力單離合即可滿足要求，與國(guó)外的雙電機(jī)雙離合器系統(tǒng)相比節(jié)省八九千元成本，用這八九千塊可以增加10度容量的電池，達(dá)到與國(guó)外先進(jìn)混合動(dòng)力相當(dāng)?shù)某杀尽?/p>

智能化：從狂熱到理性回歸

智能化技術(shù)正在持續(xù)升溫，但是在過(guò)程中出現(xiàn)了一些回調(diào)，所以智能化技術(shù)正經(jīng)歷一個(gè)理性回歸的過(guò)程。有進(jìn)展的是，國(guó)產(chǎn)輔助駕駛系統(tǒng)已經(jīng)開始量產(chǎn)，主要是恒潤(rùn)科技，總銷量已經(jīng)到5萬(wàn)臺(tái)以上。另外激光雷達(dá)是智能駕駛最核心、也是成本最高的一個(gè)技術(shù)，像百度用的激光雷達(dá)，6萬(wàn)美元/個(gè)。激光雷達(dá)以前是機(jī)械式的，現(xiàn)在做成固態(tài)的，國(guó)內(nèi)有一家公司叫禾賽科技已經(jīng)有比較大的進(jìn)展，處于目前世界上的先進(jìn)水平?，F(xiàn)在禾賽科技激光雷達(dá)的科技，包括了中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)的OEM，還有美國(guó)60家具有公開道路駕駛牌照的高科技公司中超過(guò)1/3是禾賽科技的付費(fèi)客戶。

最后，歐陽(yáng)明高總結(jié)道，有五大方面需要繼續(xù)提升：第一，純電動(dòng)車的電耗要進(jìn)一步下降，混合動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)能效要進(jìn)一步提高。第二，燃料電池的深層次核心器件，包括膜電極、空壓機(jī)、氫瓶還需要進(jìn)一步突破。第三，動(dòng)力電池的安全性要繼續(xù)突破，隨著比能量的提高，要以更加先進(jìn)的安全技術(shù)加以保障。最近國(guó)內(nèi)在固態(tài)電池方面也有一些進(jìn)展，要繼續(xù)往前推進(jìn)。第四，一體化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的減速器，高減速比的減速器都是發(fā)展必需的。第五，智能化所需要的核心芯片，尤其是計(jì)算芯片，還需要再進(jìn)一步的突破，在芯片上繼續(xù)下工夫。