技術(shù)產(chǎn)品碩果累累

鄭劼

我國(guó)在電池、電機(jī)、電控、燃料電池和電動(dòng)整車(chē)平臺(tái)等方面均取得長(zhǎng)足進(jìn)步，部分技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

作為新生事物，新能源汽車(chē)的出現(xiàn)與其說(shuō)是從消費(fèi)端拉動(dòng)，不如說(shuō)是供給側(cè)改革的產(chǎn)物。但歸根結(jié)底，只有以技術(shù)實(shí)力為內(nèi)核，才能推動(dòng)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展，中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)才有實(shí)力參與全球競(jìng)爭(zhēng)。

令人自豪的是，近年來(lái)，我國(guó)新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提升，在動(dòng)力電池、電機(jī)電控、電動(dòng)車(chē)平臺(tái)化和氫燃料等方面均取得長(zhǎng)足進(jìn)步，部分技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

電池材料：國(guó)產(chǎn)化率超90%

動(dòng)力電池作為新能源汽車(chē)三大核心零部件之一，不僅占據(jù)整車(chē)40%左右的成本，且其性能直接決定了整車(chē)的安全性和續(xù)航里程，重要性不言而喻。換句話說(shuō)，發(fā)展新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，電池是關(guān)鍵。

目前，我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈上下游已經(jīng)實(shí)現(xiàn)有機(jī)貫通，產(chǎn)品性能大幅提升，成本明顯下降，技術(shù)水平、制造能力均處于全球前列。

從質(zhì)量性能來(lái)看，2014年以來(lái)，中國(guó)鋰離子電池各項(xiàng)性能均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，與此同時(shí)成本還下降了80%以上。其中，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池單體能量密度達(dá)到160-190wh / kg，售價(jià)降低到0.5元 / wh左右，循環(huán)壽命普遍達(dá)到4000次左右;三元材料動(dòng)力電池單體能量密度達(dá)到220-280wh / kg，售價(jià)降低到0.6元/ kg左右，循環(huán)壽命普遍達(dá)到2000次以上。

從基礎(chǔ)材料來(lái)看，正負(fù)極、隔膜和電解液等電池材料核心技術(shù)多點(diǎn)突破，與國(guó)際先進(jìn)水平相當(dāng)，國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)90%。硅碳負(fù)極材料部分企業(yè)走在世界前列;隔膜材料濕法加涂覆生產(chǎn)工藝協(xié)同優(yōu)勢(shì)顯著;電解液生產(chǎn)形成了比較成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。

與此同時(shí)，電池制造裝備能力也實(shí)現(xiàn)了同步發(fā)展，智能制造技術(shù)工藝和質(zhì)量控制水平達(dá)到世界先進(jìn)水平，裝備國(guó)產(chǎn)化率大幅提升，主要裝備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%以上。

近年來(lái)，我國(guó)對(duì)于動(dòng)力電池的自主研發(fā)能力也越發(fā)重視。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)已成為全球動(dòng)力電池專利申請(qǐng)第一大國(guó)，專利數(shù)占全球申請(qǐng)總數(shù)的40%以上;中國(guó)申請(qǐng)人動(dòng)力電池專利申請(qǐng)量，從2015年開(kāi)始便始終保持在1000項(xiàng)/年的高位，2018年甚至一舉突破了1500項(xiàng)。從這些數(shù)字可以看出，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新熱情和成果正以指數(shù)形式增長(zhǎng)，并已經(jīng)占據(jù)全球汽車(chē)市場(chǎng)領(lǐng)頭羊的位置。

在持續(xù)高漲的創(chuàng)新熱情中，我國(guó)也誕生了一批具備全球競(jìng)爭(zhēng)力的動(dòng)力電池企業(yè)，例如比亞迪、寧德時(shí)代和蜂巢能源等。

2020年3月，比亞迪正式發(fā)布采用新型磷酸鐵鋰技術(shù)的刀片電池，該電池續(xù)航里程達(dá)到了三元鋰電池的同等水平，通過(guò)了電池安全測(cè)試領(lǐng)域的“珠穆朗瑪峰”針刺測(cè)試，從容化解安全、續(xù)航和壽命三大難題。

受鈷材料資源有限影響，“去鈷化”已成為越來(lái)越多電池廠商的選擇。2021年7月，蜂巢能源無(wú)鈷電池走出實(shí)驗(yàn)室，并于8月底在歐拉櫻桃貓上裝車(chē)，這意味著蜂巢正式成為全球首家量產(chǎn)無(wú)鈷電池的企業(yè)。

30年來(lái)，鈉離子電池，三元鋰與磷酸鐵鋰兩強(qiáng)爭(zhēng)霸，但隨著今年7月寧德時(shí)代鈉離子電池的發(fā)布，這一局面已被打破。寧德時(shí)代鈉離子電池在性能、集成效率以及安全性上表現(xiàn)突出，同時(shí)還能適應(yīng)高寒、高功率等應(yīng)用場(chǎng)景，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新思路。

電機(jī)電控：模塊化明顯突破

新能源汽車(chē)電機(jī)、電控系統(tǒng)作為傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)（變速箱）功能的替代，其性能直接決定了電動(dòng)汽車(chē)的爬坡、加速和最高速度等主要性能指標(biāo)。電機(jī)是主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，決定著汽車(chē)的加速、爬坡能力以及最高車(chē)速;電控的工況則更為復(fù)雜，需要能夠頻繁起停、加減速、根據(jù)使用情景轉(zhuǎn)換扭矩等。得益于新能源汽車(chē)市場(chǎng)的迅速擴(kuò)大，我國(guó)新能源汽車(chē)配套電機(jī)、電控技術(shù)也正加速“爬坡過(guò)坎”。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前中國(guó)自主研發(fā)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器產(chǎn)品峰值功率范圍已經(jīng)覆蓋了360kW以下的電動(dòng)車(chē)需求，功率密度、效率等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)與國(guó)際同類產(chǎn)品水平相當(dāng)，實(shí)現(xiàn)了批量出口。

在整機(jī)性能方面，國(guó)產(chǎn)電機(jī)的功率、功率密度和最高轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵指標(biāo)不斷突破，綜合來(lái)看已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。其中，電機(jī)功率密度從10年前的2.7kW/kg左右提升至目前的4.5 kW/kg以上，轉(zhuǎn)速?gòu)?000rpm 到16000rpm甚至更高，電機(jī)系統(tǒng)效率達(dá)到94.5%，控制器功率密度也已從10年前的5.5kW/L上升至如今的20kW/L。

在集成化、模塊化技術(shù)方面，也已取得明顯突破。從紅旗、長(zhǎng)城和精進(jìn)的三合一電驅(qū)動(dòng)總成到長(zhǎng)安超集的八合一電驅(qū)動(dòng)總成，再到上海電驅(qū)動(dòng)的輪轂/輪邊電動(dòng)輪總成，目前，國(guó)內(nèi)主流新能源汽車(chē)企業(yè)及骨干電機(jī)電控企業(yè)均發(fā)布了多合一總成系統(tǒng)并普遍應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)型，不僅降低了總成體積和重量，延長(zhǎng)了續(xù)航里程，在電量檢測(cè)精度、噪聲及輻射控制等方面達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，同時(shí)還促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)的平臺(tái)化設(shè)計(jì)。

隨著新能源汽車(chē)特別是電機(jī)控制產(chǎn)業(yè)的興起，碳化硅器件逐步往消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品滲透。電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)非常廣闊，碳化硅功率器件未來(lái)需求增長(zhǎng)量絕大部分都是在汽車(chē)電機(jī)控制器中。對(duì)于碳化硅控制器這一關(guān)鍵零部件，我國(guó)也即將實(shí)現(xiàn)自主開(kāi)發(fā)與量產(chǎn)，扁導(dǎo)線制造工藝基本成熟，高性能硅鋼實(shí)現(xiàn)批量出口。

整車(chē)平臺(tái)：推陳出新

值得注意的是，目前已有部分骨干企業(yè)開(kāi)發(fā)了全新的電動(dòng)化整車(chē)平臺(tái)，空間布局更合理，技術(shù)性能和安全可靠性更高，模塊化、輕量化和全線控等也取得較大進(jìn)展。

作為老牌新能源車(chē)企，比亞迪剛剛于9月份推出純電造車(chē)平臺(tái)——e平臺(tái)3.0，采用純電專屬側(cè)面?zhèn)髁β窂胶碗姵剀?chē)身一體化設(shè)計(jì)，搭載全球首創(chuàng)的八合一電動(dòng)力總成、全球首創(chuàng)-30°～60°寬溫域整車(chē)熱量綜合利用的高效熱泵系統(tǒng)、全球首創(chuàng)的電驅(qū)升壓充電技術(shù)，能帶來(lái)最快2.9s破百的動(dòng)力性能，實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)1000km的續(xù)航和最高20%的低溫續(xù)航里程提升。

作為造車(chē)新勢(shì)力代表的蔚來(lái)汽車(chē)也推出了高性能智能電動(dòng)車(chē)平臺(tái)，該平臺(tái)搭載前驅(qū)高效率永磁電機(jī)和后驅(qū)高性能感應(yīng)電機(jī)，采用高能量密度的電池技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)610km NEDC續(xù)航的同時(shí)提供強(qiáng)勁動(dòng)力輸出。與此同時(shí)，全系標(biāo)配前雙叉臂后多連桿高性能獨(dú)立懸架、CDC動(dòng)態(tài)阻尼控制系統(tǒng)、智能電子四驅(qū)，可選配主動(dòng)式空氣懸架。

氫能源：全產(chǎn)業(yè)生態(tài)加速形成

事實(shí)上，近年來(lái)，曾經(jīng)被視為“冷門(mén)”領(lǐng)域但在能源性質(zhì)上又具備天然優(yōu)勢(shì)的氫能源汽車(chē)正在收獲越來(lái)越多的關(guān)注?！豆?jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》則提出，到2030年我國(guó)將實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車(chē)的大規(guī)模推廣應(yīng)用，中國(guó)公路上有超過(guò)100萬(wàn)輛的氫燃料電池汽車(chē)穿梭。

藍(lán)圖已經(jīng)繪就，在核心技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)也正緊緊跟上。資料顯示，目前我國(guó)已經(jīng)基本掌握氫燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵材料、核心零部件等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，燃料電池電堆（系統(tǒng)）進(jìn)入小規(guī)模示范階段，尤其在商用車(chē)領(lǐng)域呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)。

目前，我國(guó)燃料電池功率密度、最低啟動(dòng)溫度、系統(tǒng)壽命等性能全面、快速提升，電堆技術(shù)的功率密度已經(jīng)達(dá)到金屬堆>4kW/L、石墨堆>4kW/L，百千瓦級(jí)燃料電池系統(tǒng)小批量裝車(chē)應(yīng)用。

膜電極、雙極板、電堆、空氣壓縮機(jī)、氫氣循環(huán)泵和車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)等關(guān)鍵組件、部件等產(chǎn)業(yè)鏈布局基本完成，質(zhì)子交換膜、催化劑和擴(kuò)散層等關(guān)鍵材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有序推進(jìn)，氫燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新生態(tài)圈正加速形成。

對(duì)于續(xù)駛里程較長(zhǎng)、動(dòng)力性能要求較高或汽車(chē)體積較大的商用車(chē)，燃料電池是公認(rèn)的優(yōu)選技術(shù)方案;商用車(chē)運(yùn)行在相對(duì)固定的線路上，對(duì)加氫站的依賴性低于乘用車(chē)。因此，行業(yè)公認(rèn)，在燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期，發(fā)展燃料電池商用車(chē)的價(jià)值高于乘用車(chē)。

目前，我國(guó)氫燃料電池商用車(chē)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并進(jìn)入規(guī)?；瘧?yīng)用階段。數(shù)據(jù)顯示，截止到2020年7月，國(guó)內(nèi)氫燃料汽車(chē)?yán)塾?jì)保有量已達(dá)7 200輛，基本都是商用車(chē)，氫燃料商用車(chē)應(yīng)用空間尤為廣闊。

在技術(shù)層面，氫燃料商用車(chē)同樣保持領(lǐng)先。以福田汽車(chē)為例，作為國(guó)內(nèi)最早研發(fā)氫燃料電池商用車(chē)的企業(yè)，北汽福田已形成客車(chē)、輕卡、中卡和重卡全面布局，旗下主力車(chē)型BJ6906氫燃料城間客車(chē)搭載處于國(guó)際領(lǐng)先地位的80kw氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)采用全球領(lǐng)先的干膜技術(shù)，能量轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到53%-55%，遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)僅30%-40%的能量轉(zhuǎn)換率，大幅提升能源效率。