隨著能源和環(huán)境危機(jī)，汽車電氣化路徑已經(jīng)愈加明晰，就中國(guó)來說，國(guó)家把新能源汽車產(chǎn)業(yè)列為七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，作為“中國(guó)制造2025”的重點(diǎn)支持領(lǐng)域，因此我國(guó)新能源汽車在近幾年的進(jìn)步是突飛猛進(jìn)的，無可爭(zhēng)辯地成為了世界新能源汽車市場(chǎng)的No.1。其他國(guó)家基于本國(guó)國(guó)情以及中國(guó)制定的的雙積分政策考慮，各國(guó)主要汽車生產(chǎn)廠商對(duì)未來新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展都有著自己的規(guī)劃，其中已經(jīng)有國(guó)家明確了全面禁售燃油車的時(shí)間，根據(jù)蓋世汽車此前報(bào)道，德國(guó)、法國(guó)、印度、挪威、荷蘭等國(guó)家，最早將于2025年全面禁售燃油車。
全面禁售燃油車，意味著無燃油車時(shí)代即將來臨，這對(duì)于傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)說是一場(chǎng)“革命”，但對(duì)于新能源汽車產(chǎn)業(yè)來說，也是“鴨梨山大”的。新能源汽車要革傳統(tǒng)燃油汽車的命，必須“打鐵自身硬”，從電池、電機(jī)、電控等方面承擔(dān)未來移動(dòng)出行的全部責(zé)任，任何一方面的發(fā)展對(duì)新能源汽車來說都十分關(guān)鍵。7月19日，以“新能源汽車電力電子技術(shù)”為焦點(diǎn)的中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)第四期熱點(diǎn)問題系列研討會(huì)，在中國(guó)動(dòng)力谷所在地——株洲舉行，包括中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)理事長(zhǎng)陳清泰、副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高以及來自清華大學(xué)的教授等行業(yè)專家匯聚一堂，就燃料電池以及新能源汽車電力電子的發(fā)展現(xiàn)狀以及趨勢(shì)展開討論。
2025年是新能源汽車發(fā)展的一個(gè)節(jié)點(diǎn)
汽車發(fā)展動(dòng)力的電氣化趨勢(shì)已經(jīng)沒有懸念，除了某些國(guó)家在政策上要求禁售燃油車，部分車企依據(jù)這一趨勢(shì)也紛紛調(diào)整自己的戰(zhàn)略，有的提出到2020年或者2025年，不再對(duì)燃油車的研發(fā)做新的投入。從目前新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀來看，能不能在2025年真正實(shí)現(xiàn)全面禁售燃油車還有待檢驗(yàn)，但是單從燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的現(xiàn)狀來看，2025年將是一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
燃料電池汽車由于燃料電池的高額成本，在推廣上一直停滯不前，但是2017年在歐陽(yáng)明高看來是中國(guó)燃料電池汽車全方位商業(yè)化的元年，清華大學(xué)李建秋教授也認(rèn)同此觀點(diǎn)，李建秋在研討會(huì)上還提出：“關(guān)于燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)耐久性的預(yù)測(cè)，基于我們國(guó)內(nèi)電堆和材料的水平、控制的技術(shù)，預(yù)測(cè)2020年將達(dá)到1萬(wàn)小時(shí)的目標(biāo)，到2025年由于材料和控制技術(shù)的發(fā)展，會(huì)做到2.5萬(wàn)小時(shí)，基本上跟客車等壽命，所以我們預(yù)計(jì)從現(xiàn)在到2020年還是小批量示范1萬(wàn)左右的量，到2025年我們預(yù)計(jì)產(chǎn)量就會(huì)起飛了，而且起飛的量是10萬(wàn)臺(tái)。”2016年發(fā)改委關(guān)于能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃也指出，在2025年實(shí)現(xiàn)氫能及燃料電池技術(shù)的推廣應(yīng)用，以城市的私人用車、公共服務(wù)用車的批量應(yīng)用為主。
中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng) 歐陽(yáng)明高
清華大學(xué)教授 李建秋
除了燃料電池汽車在2025年取得突破外，純電動(dòng)汽車推廣在繼2017-2020年充電設(shè)施后來居上破解“雞與蛋”的問題，并且在2019-2025年期間政策市場(chǎng)“兩條腿”走路后，也將在2025年突破性價(jià)比實(shí)現(xiàn)大發(fā)展。歐陽(yáng)明高列舉了一組數(shù)據(jù)，按內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)等效的純電動(dòng)力系統(tǒng)成本要求：
DC/DC、逆變器、電機(jī)其加起來電池用60千瓦時(shí)，到2020年可以走400公里，這樣算出來價(jià)格要等價(jià)的話，電池必須每千瓦時(shí)102美元，相當(dāng)于六七百人民幣一度電就可以跟內(nèi)燃機(jī)等價(jià)，但是2020年是很難做到100美元的，行業(yè)平均做不到。什么時(shí)候能做到差不多100美元的價(jià)格呢？“估計(jì)是在2020年—2025年做到這個(gè)價(jià)格”。
我國(guó)電力電子技術(shù)現(xiàn)狀
電驅(qū)動(dòng)和總成的發(fā)展，是以電機(jī)和電力電子為技術(shù)總成的，包括電機(jī)的本體，齒輪、齒輪箱、車載充電器、輔機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、功率控制器、總成的信號(hào)控制器，整個(gè)加到一起是從軟件和算法連起來，跟整車的聯(lián)系是機(jī)電和通訊。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是把電池的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的關(guān)鍵部件，它的性能直接決定了整車的性能，所以說它跟電池、電控一樣是支撐電動(dòng)汽車技術(shù)體系的三項(xiàng)關(guān)鍵共性技術(shù)之一。
目前我國(guó)的電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，從整車來說，去年的產(chǎn)銷量分別是50多萬(wàn)輛，排名世界第一，到2020年我國(guó)總產(chǎn)量將會(huì)達(dá)到200萬(wàn)輛，值得驕傲的是，我國(guó)車輛主要還是與國(guó)產(chǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配套的，但是眾所周知，電機(jī)控制器所用的關(guān)鍵核心部件IGBT，還有一些軸承，這些部件大部分仍然有賴于進(jìn)口。
中國(guó)中車集團(tuán)株洲電力機(jī)車研究所首席專家郭淑英認(rèn)為，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是向著高效率、高轉(zhuǎn)矩、高功率密度以及高集成度這個(gè)方向發(fā)展的，整個(gè)階段經(jīng)歷了從分離式、到集成式到現(xiàn)在的機(jī)電一體化和高度集成的發(fā)展。基于這個(gè)要求，對(duì)我們電機(jī)控制器和電機(jī)方面的材料、器件和我們的熱管理、控制技術(shù)都提出了更高的要求。
中國(guó)中車集團(tuán)株洲電力機(jī)車研究所首席專家 郭淑英
而IGBT器件的發(fā)展趨勢(shì)，從鍵合方式和引線發(fā)展來看，國(guó)際公司采用定制封裝汽車級(jí)IGBT，我們國(guó)內(nèi)采用標(biāo)準(zhǔn)封裝IGBT。目前以硅基為基礎(chǔ)的IGBT器件，它的耐壓頻率等等已經(jīng)發(fā)展到一定程度、受到一定限制，所以新型的材料，像碳化硅、氮化鎵新型材料的器件就應(yīng)運(yùn)而生。目前碳化硅的半導(dǎo)體器件國(guó)內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀可以看，國(guó)內(nèi)碳化硅基礎(chǔ)已經(jīng)起步，比如中車株洲所、電工所等等都已經(jīng)開始做研究。
采用碳化硅的電機(jī)控制器，豐田和三菱已經(jīng)到了路試階段，我們國(guó)內(nèi)目前還是小批量的樣機(jī)產(chǎn)品，還出于這種研發(fā)階段。
電機(jī)的發(fā)展，從最初的采用異步風(fēng)冷、永磁水冷，到現(xiàn)在各種導(dǎo)體形式，包括油冷的、矩形導(dǎo)體，還有異步、鑄銅轉(zhuǎn)子電機(jī)的，這些技術(shù)都在進(jìn)步，目前還是朝著永磁化、高速化、集成化方向發(fā)展，現(xiàn)在電機(jī)和減速箱的集成，電機(jī)和控制器包括三合一這種方式，還有分散式驅(qū)動(dòng)的輪轂電機(jī)還有輪邊電機(jī)，都在研發(fā)當(dāng)中。
郭淑英指出，國(guó)產(chǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)基本驅(qū)動(dòng)性能跟國(guó)外的相差不太大，基本技術(shù)性能可以滿足生產(chǎn)要求，但是在一些防護(hù)技術(shù)，噪聲振動(dòng)，電磁兼容，可靠性、耐久性方面，我國(guó)產(chǎn)品的程度還是有些參差不齊，跟整車的需求還有一定的距離。
如何在新一輪的競(jìng)賽中領(lǐng)跑？
由于我國(guó)在傳統(tǒng)汽車零部件領(lǐng)域的落后，導(dǎo)致在傳統(tǒng)零部件領(lǐng)域一直很被動(dòng)，陳清泰理事長(zhǎng)認(rèn)為：“燃油車上的汽車零部件我們始終沒有翻身，電動(dòng)汽車這一輪發(fā)展中我們能不能翻身，能不能在零部件上有所作為，首先能不能保障本土汽車的競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步打造一些具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的零部件公司，我感覺還是一個(gè)問號(hào)”，“我們?cè)谶@一輪汽車動(dòng)力技術(shù)革命當(dāng)中，如果能有一些更大作為的話，應(yīng)該表現(xiàn)在零部件領(lǐng)域。”
中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)理事長(zhǎng) 陳清泰
陳清泰指出我們發(fā)展電動(dòng)車當(dāng)中遇到的痛點(diǎn)，還是續(xù)航里程、充電、安全等問題，這些問題還沒有得到理想的解決，在這個(gè)時(shí)候大家把這個(gè)作為熱點(diǎn)是理所當(dāng)然的。但是對(duì)于中國(guó)汽車企業(yè)和零部件企業(yè)來看，絕對(duì)不能過于短視，眼光必須看到和未來的對(duì)接來解決我們今天的問題。
上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司總裁徐性怡認(rèn)為電力電子市場(chǎng)的前景很廣闊，在車載的電力電子的控制器當(dāng)中，整車上看，動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等等，轉(zhuǎn)化到電力電子系統(tǒng)來看，一個(gè)是要求密度要高；第二個(gè)要求效率要高；第三就是可靠性要高，成本要低。
上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司總裁 徐性怡
在功率密度高這個(gè)層面上，首先是集成，集成可以節(jié)省空間和不見。系統(tǒng)的集成包括物理的集成（把電機(jī)、減速機(jī)、控制器全部集中在一塊），還有一種是功能的集成（包括牽引電機(jī)的控制器，DC/DC，充電機(jī)）。集成化最主要的是控制器集成，首先關(guān)鍵部件要做好（IGBT模塊、膜電容、電流與傳感器等），其次是做好散熱，比如提高散熱效率、減少濾波。
整車可靠性方面，徐性怡表示，設(shè)計(jì)上面器件的高可靠性要滿足壽命，寬范圍的環(huán)境適應(yīng)性以及非常嚴(yán)苛的汽車驗(yàn)證都需要做。第二個(gè)，在生產(chǎn)過程當(dāng)中要保證質(zhì)量，不良率要降低，一致性要好、可追訴性要好，同時(shí)還有一個(gè)成本的問題，這就是我們想從產(chǎn)品的角度，高可靠性應(yīng)該以汽車級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)來要求。
精進(jìn)電機(jī)科技股份有限公司創(chuàng)始人兼CTO蔡蔚認(rèn)為我們?nèi)鄙僖粋€(gè)安全方面的措施就是無位置傳感器的控制，我們未來的傳統(tǒng)汽車上每個(gè)車都應(yīng)該有無位置傳感器的算法，當(dāng)你位置傳感器失效了以后可以開回家、開到4S店，至少這是應(yīng)該做到的。而現(xiàn)在我們大部分控制器都不具備這樣的算法。
精進(jìn)電動(dòng)科技股份有限公司創(chuàng)始人兼CTO 蔡蔚
最后成本方面其實(shí)是現(xiàn)在這個(gè)行業(yè)零部件企業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)，一個(gè)新的新能源汽車市場(chǎng)，一定要通過成本的降價(jià)讓用戶用得起才能推廣開來。蔡蔚認(rèn)為一個(gè)是電機(jī)的極對(duì)數(shù)要多，一個(gè)是電機(jī)的轉(zhuǎn)速要高。原理上來講減少電機(jī)，為什么減少電機(jī)，多用控制器、少用電機(jī)？因?yàn)榭刂破鳜F(xiàn)在主要的成本是知識(shí)產(chǎn)權(quán)、是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。把基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)提上去、把知識(shí)產(chǎn)權(quán)提上來，控制器未來的價(jià)格，比如一個(gè)800安培的控制器價(jià)格應(yīng)該在3500元以下，而現(xiàn)在模塊的錢就是3000元，這顯然不合理，這個(gè)價(jià)格是可以降下來。而電機(jī)的材料大部分是硬材料，銅、鐵、永磁體，尤其永磁體是我們國(guó)家獨(dú)有的，我們不希望價(jià)格跌的太低。因而從這個(gè)角度上來說，我們總是要想辦法多用控制器、少用電機(jī)是未來的一個(gè)發(fā)展方向。
總之，中國(guó)作為全球最大的新能源汽車市場(chǎng)，要在補(bǔ)貼退坡之后面對(duì)來自外資企業(yè)的挑戰(zhàn)，最關(guān)鍵的還是在關(guān)鍵零部件領(lǐng)域擁有自己的核心技術(shù)，我們期待國(guó)內(nèi)的相關(guān)企業(yè)能夠攜手并進(jìn)，為把新能源汽車大國(guó)打造成新能源汽車強(qiáng)國(guó)而努力。
