汽车产业电动化趋势势不可挡已是不争的事实。
在汽车电动化全面转型的推动下,中国新能源汽车产业无论是保有量,还是市场增速上都走在前列,已经连续八年成为全球最大的新能源汽车市场,国内市场占有率已达到 26%。
汽车行业处在高速发展阶段固然可喜,但随之而来的,还有一系列的问题和挑战。在第十九届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛,多位专家对汽车电动化当下和未来发展给出了看法和建议。
相比产能过剩,结构性失衡矛盾更是核心问题
从智能终端对传统产品的替代规律来看,一般情况下会呈现 S 型增长轨迹。
“按照一般创新产品的市场普及规律,市占率达到 15%~20% 时,会进入快速增长和替代阶段,市占率在 20%~50% 阶段,销量增长和普及率提升往往会超出预期。”国务院发展研究中心市场经济研究所副所长王青指出。
随着市场发展,新能源汽车对市场的新增效应会越来越低,替代效应不断增强,王青判断,到 2027 年汽车市场将处于快速替代期,到 2030 年新能源汽车产销量会达到 3000 万辆的水平。
市场增速固然可喜,但王青也指出,从更加宏观的产业和经济结构调整的角度来看,增长过快可能会带来一些挑战,甚至是会存在一定的风险,其中,王青提到了结构性风险。
对一些省份和城市来说,汽车是支柱产业,汽车兴则百业兴,汽车产业的发展将直接影响投资、税收、消费和就业状况。
王青及其团队根据 2020 年非竞争性的投入产出表,对新能源汽车(包括插电式混合动力汽车)对经济的贡献情况做了分析,从结果来看,纯电动汽车每万元销售额形成的总产出是接近 2.8 万元,其带来的 GDP 约为 7600 元,对整个经济带动的效应非常强。
汽车电动化对部分城市 GDP 的影响显而易见,在汽车向电动化高速转型阶段,以汽车为支柱的城市面临结构调整和新能源汽车增长转型的压力。
对此,王青认为解决思路在于实现融合互促发展,主要表现为四个方面,分别是:
- 既要关注总量过剩的问题,更要关注结构失衡的矛盾;
- 依托新能源汽车消化燃油汽车过剩产能是有效途径,需要打通二者之间的产能调整、产量转换的通道;
- 代工模式将是新能源汽车创新发展的重要生产组织方式。从社会分工和下一步整个智能产品发展的趋势上来看,这是非常重要的生产组织方式,而不是通过一个主机厂整合供应链、产业链;
- 解决汽车整体产能过剩的关键是进一步调整和优化产业政策,不能通过让新能源汽车发展的速度放缓的方式解决燃油车面临的问题和矛盾。
国产供应链需要有全球品牌
除了产业发展过程可能存在的结构性矛盾,在供应链方面也存在发展桎梏,电动汽车电驱动系统全产业链技术创新战略联盟理事长贡俊在演讲中就提及了电驱动版块。
目前,电驱动将是电动汽车产业的重点布局方向。作为一个相对传统的产业,电驱动是伴随新能源汽车发展诞生出来的新需求,对其技术进步更多来自于材料器件层面,以及与整车的配套发展,尤其是个性端的发展和创新层面。
电驱动体系主要有两大主体,一个是主机厂为主;一个是独立供应商。其中,独立供应商仅占到了 23.8%,而去年则是一半左右。
贡俊表示,就目前来看,电驱动产业发展逐渐出现几个特点:
第一,扁线电机市场占比从 27% 提升至 48%,高密度、高效率、高转速的扁线电机发展速度加快;
第二,全球多家汽车品牌搭载或确定搭载 SiC 功率器件,同时我国SiC电机驱动系统产品增量较快,市场占比达到 9.4%;
第三,三合一电驱动总成将是乘用车主流趋势,800V 高电压平台将同步发展。
第四,多合一电驱动总成融合技术可进一步提升系统集成度和功率密度,是整车企业持续推进电驱动总成与电源系统集成的重要技术路径。
第五,智能化、网联化、信息化技术导入,电驱动系统产品数字化程度显著提高,域控制器、CP/AP 软件架构、高安全是下一代动力总成控制器的技术路线之一。
贡俊指出,从目前的现状来看,主机厂的车型的确是存在多合一的需求,其好处很明显。从原来总成到了芯片层面、软件层面,如果单种品种量特别大,优势就会更明显。
不管是电驱动还是电池,现在已经过了从无到有的阶段,而从有到优是则是高质量发展,在电池安全、噪音和高压安全等方面都存在一定挑战。
另外,贡俊表指出,不管是电机、控制器还是总成,现在独立供应商仅占到 20%~30% 。
“我个人认为这是阶段性的情况,从长远来看这个比例还是少。虽然主机厂关键的零部件是由部件厂来做,再进行最后集成,但这只是阶段性的,从长期来说是非理性的,一定要依托专业的供应链支撑产业的健康发展。”贡俊说道。
电池安全仍是重中之重
而对于新能源汽车的核心——电池,其安全问题仍是行业尤为关注的课题。
“当汽车发展到一定的量之后,随着保有量的增加,遇到事故的数量必然会增加。我们在很多事故调查和复现的工作中总结发现,很多事故发生跟电池有关。”中国汽车技术研究中心有限公司首席科学家、新能源专项总工程师、新能源检验中心总工程师王芳说道。
从目前提升电池的安全性的手段来看,基本是以材料、工艺和结构的不断改进为主。短期来看,从高能量层面,比如说在高比能的路线上,基于现有锂电池的体系通过一系列手段,从材料高安全隔膜、高安全性的正负极材料的改性结构的改性等方面提升安全性。
长期来看,则是希望通过材料的革新和体系的革新从根本上解决问题,比如固态电池、其他的一些新型产品的出现。
在王芳看来, 电池是一个活的生物,它在全生命周期里安全性的边界在不断变化、在缩小,要想更好地使用它,必须知道它在什么情况下能够用得非常好,在什么时候需要尽量控制它或者发现风险,才能将失控的影响和对外界造成的伤害降到最低。
基于事故原因的汇总分析,王芳指出,导致电池安全失衡的原因不外乎三种——跟电有关、跟机械有关、跟热有关。
从充电层面来看,伴随着补能需求的增长,每年大功率充电的直流桩数量在逐年攀升,且增速迅猛。王芳指出,在大功率快充(包括大电压和大电流)的全生命周期里,有可能会带来的安全的问题是充电系统本身和充电的连接装置,当然对整车和电池也存在安全挑战。
正常的充电过程伴随着锂离子嵌入的过程,如果快速的充电,锂离子嵌入过程容易进入无序化,甚至嵌不进去形成死锂或者直接刺穿隔膜,产生结构的变化的考验,最终有可能会引起失效。
机械安全方面主要体现在托底上,表现为电池底部机械的防护和电池内部抗机械冲击的能力。从仿真分析中可以看出,当汽车碰撞接触时,电池以及电池内部的芯片可能会受到伤害,这是电池企业和主机厂需要面临的挑战。
王芳指出,当碰撞情况发生的时候,什么状态下是电池必须能承受,什么状态下必须对它进行监控,什么状态下必须召回,是行业应该重视的问题,这也在新国标的修订里面纳入到考虑的内容。
其次是热安全,这是一个覆盖全产品链,从材料的热稳定性到系统的全链路安全体系。
王芳及其团队希望在做电池包热扩散的基础上直接跳到整车的热扩散,看整车当一个电芯热失控的情况下整车会怎样,因此成立了一个小组做整车的热扩散测试方法,模拟当一个电池发生失控的情况下,不但要看整车热失控、热扩散的状态,同时也要看它在这个过程中产生烟气热力的状态以及有可能发生爆炸的极限是怎么样的。
可以看到,随着国内新能源汽车的迅猛发展,整个电动化产业链也一同起势,即使是在全球市场也是居于头部位置。数据显示,我国的电池装机量还在逐年攀升,今年 1-7 月份电池的装机量接近 200GWh,出口量达到了 67GWh,电池成为出口的新三样之一。
但与此同时,行业在高速发展之时也衍生了相应的一些问题,无论是行业发展本身,还是供应链,或者其中的一个电池版块,都存在一些发展桎梏,而这往往决定着行业发展的上限。
新能源汽车产业若要行稳致远,在看到优势的同时,也要正视问题的存在,且积极寻找解决问题的办法。
(本文首发钛媒体App,作者|肖漫,编辑|张敏)
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