機遇在于，和信息産業的摩爾定律如出一轍，目前全球汽車工業界，傳統內燃機的研發基本停滯，智能網聯和新能源成爲新一代研發投入的重頭，並且全世界都基本處于同一起跑線。
無奈的是，由于市場換技術策略的失敗，中國的近代汽車工業發展有苦難言。而抛棄了內燃機、發動機等“卡脖子”技術的新能源車，用電池和電機就可以驅動，因而被我國寄予厚望，電動汽車在政策驅動下無論是技術還是市場都強勢增長。
電池方面，國內已經具備完整的産業鏈，甯德時代、比亞迪等十分強勢。相比而言，電機和電控則困難得多，核心零部件難以量産的問題如鲠在喉。
國內新能源汽車很大程度上是由政策驅動發展的産業，但如今正面臨“資質審查”和“取消補貼”的暴風雨。長遠來看，這是好事。脆弱的繁榮一碰就碎，只有優勝劣汰，才能讓真正具備核心技術和競爭力的企業擁抱時代。
如今，新能源汽車的出現，或能成爲我國汽車産業實現彎道超車的新賽道。
十多年時間，在政策驅動下，無論是市場還是技術積累，中國的新能源汽車都有了一定影響力。産銷量已經連續三年位居世界首位，根據2018年全球新能源乘用車銷量數據，比亞迪、北汽新能源緊隨特斯拉排名全球第二和第三，且在市場份額上，中國品牌占據49%。有著新能源汽車心髒之稱的電池，也已經形成完整的産業鏈，並且銷量全球第一。
新能源不等于節能
一百多年來，雖然燃油車占據了主流，但各種類型的新能源汽車層出不窮。如今，對于新能源汽車的概念，卻仍莫衷一是。
一般來說，不全部采用燃油作爲動力來源，采用了新型車載動力裝置和清潔能源的汽車，都可以稱爲新能源汽車。除了我們所熟知的純電動、混合動力汽車外，還包括氫能源等代用燃料汽車。純電動作爲我國選擇的最主要技術路線，已成爲我國新能源汽車的主流。
混合動力汽車中又有輕混動、油電混動、插電混動和增程式等多種類型。輕混動是在內燃機驅動的車輛中添加電動傳動系統組件，將原本的12V電壓提升4倍，這樣就能夠輕松帶動更高功率的車載用電設備，在發動機熄火狀態下，轉向機、起動機、空調等大功率用電設備還能夠繼續保持工作，優化了油耗和排放。而油電混動是在燃油機的基礎上又增加了一台或多台驅動電機，不但可以輔助發動機産生更強的動力，而且還能夠在低速或勻速等固定工況下使用電動機獨立驅動車輛，節油效果明顯。輕混動和油電混動嚴格意義上只是對燃油車進行了電氣化改造，只能算是節能車，不是新能源汽車。
插電混動，其實就是有兩套驅動系統：燃油驅動系統和電力驅動系統。插混是在油混的基礎上，配備了容量更大的動力電池，並且增加了外接充電功能，和純電動車最接近。
至于增程式電動汽車，它和純電動汽車動力驅動方式一樣，都是電機作爲唯一驅動方式，但增程式多了一個發電機。當電池容量降低到一定限定值時，就可以觸發增程器工作，燃油發電給動力電池進行充電或直接驅動電機。
事實上，在很多專家看來，新能源汽車和節能並不能劃等號。尤其是一些電池容量大的長裏程電動車和混動車，往往重量大幅增加，雖然耗油少，甚至不耗油了，但耗電量卻大幅增加。考慮到我國電力主要靠燒煤，和燃油車相比，節能減排只是“皇帝的新衣”，因此業內對新能源車的質疑一度甚囂塵上。
但在上海交通大學汽車工程研究院副院長殷承良看來，這樣的觀點比較片面、主觀、臆斷，“沒有經過實際調研”。新能源車雖然很難做到絕對節能，但作爲新生事物，不應該橫向和發展了近百年的燃油車比較，它有著自己的發展軌迹。
就大家最關注的電力來源來看，我國火電行業無論是發電效率還是汙染處理都取得了長足進步。更何況，電力行業和新能源汽車本來就是兩個不同的行業。殷承良認爲，純電動車已經完全避免了氮氧化物等汙染物的排放，溫室氣體由于發電技術的發展也在不斷降低，這已經是巨大的進步了。“退一萬步，從國家能源安全的角度來說，發展不依靠化石能源的新能源汽車勢在必行。”
既然電動汽車技術路線問題很多，那爲什麽不大力發展氫能源汽車？
對此，也不是沒有考量。“氫能源汽車絕對清潔，如果倒退20年，那我肯定贊成發展氫能源，但曆史進程不可逆，我們已經沒有選擇權了。”在他看來，這些年我國圍繞電動汽車産業布局投入很大，而氫能源要想像電一樣建成覆蓋全國的能源供給體系，需要從制備、儲能、輸送、配送、注氫等一系列環節開始投入，不但面臨很多技術難題，需要的資金也難以想象，沒有哪個國家有能力可以同時投資建立多個能源體系。“技術本身沒有高低，但實際落地要因地制宜。”
汽車之心的進化
衆所周知，燃油車中的發動機和變速箱技術多被國外巨頭壟斷，而新能源汽車的核心技術由發動機和變速箱轉變成了三電（電池、電機、電控）技術。
殷承良介紹說，早在1881年，法國人古斯塔夫·特魯夫就發明了世界上第一輛電動車，此後電動汽車發展起起伏伏到如今的第三輪革命，而限制其發展的根本原因就是電池容量不足導致續航裏程短。
動力電池的關鍵在電芯，電芯最重要的材料便是正負極、隔膜、電解液。新能源汽車動力電池是非常“年輕”的産品，1996年通用推出EV-1采用的是鉛酸電池，它是現代電動汽車架構的雛形，從鉛酸電池到日系混動的鎳氫電池，再到現在流行的锂電池，也才20多年。但進化過程中，電池的能量密度不斷提高，電動車續航裏程也隨之大幅增加。
目前，“三電系統”要占據一台純電動汽車70%的制造成本，而電池組及下屬控制系統（BMS）占據了整車成本的45%。可以說，電池是目前電動汽車最核心的領域。值得自豪的是，我國在這一領域發展很快，掌握了很多核心技術，並且有著完整的産業鏈。2018年全球動力電池裝機量排行榜中，前三名分別爲甯德時代、松下、比亞迪。在中國的動力電池市場，甯德時代和比亞迪兩家，基本上已經占到了整體出貨量的65%。
不過，雖然很多跨國車企沒有自己的電芯，但是它們卻堅持自己設計生産電池組件與管理系統，這是爲了加強動力電池的核心競爭力。即使不采用這家的電芯，它們可以換個電芯品牌照樣能夠設計電池組，核心技術還是掌握在自己手裏。
锂離子電池因正極材料不同也有不同的細分種類，其中磷酸鐵锂和三元锂應用最多，兩者各有優劣。和磷酸鐵锂相比，三元锂電池雖然容量大、續航長、能量密度高，但安全性能和壽命兩個關鍵指標則相對不足。
在現有電池技術的基礎之下，安全與能量密度是一道選擇題。如果對能量密度和續航裏程有過高的追求，那麽，安全就要被“犧牲”。過去一年，三元锂電池在整體動力電池出貨量的占比中，已經達到了58.2%，一舉超越磷酸鐵锂，成爲最大的細分市場。
“安全問題再強調也不爲過。”殷承良表示，他曾計算過，一輛長續航的電動車電池充滿電的能量相當于55斤TNT炸藥爆炸釋放的能量。他也不止一次在實驗中見過這類電池的起火爆炸，“非常恐怖。”據不完全統計，截至8月，2019年已經有20起新能源汽車起火事件發生。
雖然燃油車也時常發生起火安全事故，但關鍵在于燃油車的著火是能夠找到規律的，而動力電池系統的電解液與助燃劑氧氣（正極材料高溫分解）和火源（內短路、過充）被密封在同一個容器環境裏，安全性不確定。
“長期來看，能量密度（決定續航）、功率密度（決定充電速度）和安全性依然是未來動力電池需要解決的問題。”殷承良說，三元锂雖然是這一代電池技術的主流，但下一代的技術路線目前還未確定，可能是日本在研究的固態電池，也可能是锂硫電池或是锂空氣電池。
除了成本、續航和安全性等問題，隨著最早進入中國市場的一批新能源汽車進入淘汰周期，動力電池迎來了“退役潮”，另一個環保問題正在襲來——報廢的電池如何處理？
有研究報告指出，到2020年，中國將産生約24萬噸的退役锂離子電池，2022年將産生53萬噸退役锂離子電池。據了解，動力電池回收處理目前主要分爲梯次利用和拆解回收兩種方式。梯次利用指把使用過的大功率電池，經過處理和檢驗後供小功率使用；拆解回收則是對報廢電池通過化學方法進行拆解等處理，對電芯中的金屬元素等進行原料回收再利用。
向成本妥協的電機
電機由三部分組成：定子、轉子、殼體，電機技術的關鍵點在定子、轉子。轉子即新能源汽車的主驅動電機，它承擔了與新能源汽車運動相關的所有功能。新能源汽車的電機有正轉和反轉，正轉即爲向前行駛，反轉即爲倒車。
“雖然傳統燃油車也有電機，但和新能源汽車的電機是兩回事。”華域電動技術中心總監李永兵說，新能源汽車的電機取代了燃油車的變速箱，是汽車的執行單位，相當于人體的骨骼和肌肉，其性能直接決定了電動汽車的爬坡、加速、最高速度等主要性能指標。此外，電機的能耗直接決定了固定電池容量情況下的續航裏程。
因此，驅動電機要有更高的能量密度，實現輕量化、低成本，適應有限的車內空間，要有能量回饋能力，降低整車能耗。同時，要具備高速寬調速和低速大扭矩，以提供高啓動速度、爬坡性能和高速加速性能。
70%的“三電”成本，其中電池就占了45%，而電機和電控總共只占25%。相比電池技術的升級換代，電機與電控技術目前在市場中被重視的程度不夠，成長速度就要緩慢很多，技術的複雜程度以及對于成本的權衡，都在讓後者不具備像電池那樣急迫的剛性需求，而技術的同質化以及傾向于成本控制，成爲了當前電機技術市場的現狀。
目前，新能源汽車所使用的電機爲永磁同步電機、交流異步電機。市場應用上以永磁同步電機爲主，即便之前堅持使用交流異步電機的特斯拉，在最新車型Model3上也改爲使用永磁同步電機。
技術層面，兩類電機在結構上沒有本質區別，主要在于對轉子的應用設計和用料的不同。
交流異步電機是指轉子比定子旋轉稍慢，轉差在轉子導體上産生電流。技術上，保持穩定的磁場轉動和更高的電磁轉換效率是難點，但反之在成本控制上，交流異步電機可以使用更易獲取的鋁和銅，成本相對更低。
而永磁同步電機就是在轉子中加入了永磁體來強化轉子性能，並與定子在轉速同步的形態下形成電流，在轉換效率和穩定性上更高，且沒有勵磁損耗和散熱問題，體積比同功率的異步電機小15%以上，因此使得汽車的續航能力更強，這也是多數車企選用永磁電機的主要原因之一。但因爲需要永磁體，其中最關鍵的是“钕”稀土材料在獲取途徑和采購價格上也更難控制。
目前，永磁同步電機主要應用于體積小，且速度、操控性能要求較高的電動乘用車領域，部分中小型客車亦開始嘗試使用永磁電機作爲驅動源。永磁無刷直流電機則一般在小功率電動汽車、低速電動車領域應用較爲廣泛。出于續航和成本考慮，未來小型化、高效率以及集成式將成爲新能源汽車電機發展的重要方向。
相比動力電池在國內已經初步建立起研發技術體系，國內在電機、電控領域的自主化程度仍遠落後于電池，長期以來國外電機企業在高端電機領域處于主導地位，包括專業汽車零部件供應商，如采埃孚、大陸、博世國際汽車供應商巨頭。台灣富田電機是特斯拉車用電機的獨家供應商，並向寶馬MiniE車型供應交流電機的定子與轉子硅鋼片。
雖然國內不少整車廠都可以自己生産電機，但相比國外幾十年乃至上百年的技術積累，以及很早開始布局的産業標准，國內因爲新能源汽車配套才倉促發展的電機産業，很多都是由傳統工業電機産品轉型而來，産品關鍵性能還不足以和日韓頂尖産品相媲美。從電機轉速來看，國內驅動電機可達到12000rpm，與國際14000-16000rpm仍有一定差距。在高性能創新結構電機的開發上，例如矩形道題、分段道題、定子鐵芯嵌入和冷卻技術等方面，我國相關企業還處于起步階段。
百家爭鳴的電控
如果說電池是新能源汽車的心髒，電機是骨骼，那麽電控就是大腦和神經。
就像發動機與變速箱的配合一樣，在電池容量基礎的背後，電控與電機能否達到最佳的協作狀態，將對車輛的性能、電耗以及機械品質起到決定性的影響。簡單來說，電機參數決定了一台純電動汽車的動力水平和效率，而電控則是控制車輛動力輸出和平衡電耗的總控制台，“電池像是一塊‘好的食材’，而如何物盡其用，並且做出最好的味道，電控就是那位‘大廚’。”
電控技術不是因新能源汽車而出現的，在傳統燃油車上，電子控制系統（ECU）也同樣重要，直接負責車輛的信號接收、分析以及作出指令判斷。而這項技術在應用到新能源汽車上後，增加了電池組、驅動電機、變速箱（減速器）、動能回收系統等，整車電子控制系統需要承擔的責任也將更加複雜，傳統燃油車上使用的“單一電子控制器”目前也變成了“車輛中央電子控制器”，電氣化架構也因爲電控系統的模塊增多而成爲一家車企核心的技術手段。
作爲整台車的總控制台，電控系統主要包含整車控制器、電機控制器、電池管理系統等。整車控制器主要是采集油門、制動踏板等各種信號，並作出相應判斷與給出指令，是控制電動車電機的啓動、運行、進退、速度、停止以及電動車的其它電子器件的核心控制器件。作爲電動汽車核心零部件，車企大多自己研發生産整車控制器及系統設計，國內諸如比亞迪、長安、上汽、宇通、金龍等企業均爲自己配套。進入電機電控領域的第三方企業中，以聯合電子、巨一自動化和上海電驅動爲首。
電機控制器顧名思義就是控制驅動電機的，主要是接收整車控制器傳送的控制信息，進而對驅動電機的轉速、轉矩和轉向進行控制，並可同時對動力電池的輸出進行相應控制；電池管理系統相比更加年輕，主要功能是電池物理參數實時監測、在線診斷與預警、充放電與預充控制、均衡管理和熱管理等。
目前電池以及電機系統在全球範圍內有了成熟的供應體系，但電控從供應鏈端開始沒有一家能夠提供打包式的電控解決方案。有分析認爲，整個電機、電控市場仍處于未定型的競爭格局，尚無任何企業對市場形成統治性優勢，轉型企業、新興企業均有機會在市場中脫穎而出。
但不得不提的是，在核心零部件方面自主化程度還很低。作爲電控核心模塊，IGBT模塊在新能源汽車驅動中作爲大功率高頻率開關使用，對各項性能指標要求極高，對可靠性要求更嚴格，其成本占整個控制器成本的40%-50%，占到新能源整車成本的10%。大陸現在的IGBT等功率元器件90%依賴進口，進口替代空間巨大。日德企業稱霸全球，日系方面，三菱及富士等日系企業實力強勁，德系的英飛淩也是全球IGBT龍頭企業之一。
來源: 浦東時報
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