電動(dòng)汽車(chē)“黃金時(shí)代”要做好兩件事：電池創(chuàng )新和智能化

2020年是新能源汽車(chē)發(fā)展的里程碑，受新冠疫情影響，以年中為分水嶺新能源汽車(chē)行業(yè)2020年呈現了“V”型走勢，上半年遭受疫情沖擊，讓新能源汽車(chē)市場(chǎng)增速放緩，下半年在疫情好轉、復工復產(chǎn)、政策扶持等推動(dòng)下，汽車(chē)市場(chǎng)逐步回暖。尤其是我國提出2030碳達峰和2060碳中和目標給新能源汽車(chē)行業(yè)帶來(lái)巨大紅利，行業(yè)前景明朗?？梢哉f(shuō)新能源汽車(chē)的黃金時(shí)代就此開(kāi)啟。

政策指向明確

2020年4月16日，《關(guān)于新能源汽車(chē)免征車(chē)輛購置稅有關(guān)政策的公告》明確從2021年-2022年對新能源汽車(chē)免征車(chē)輛購置稅。

2020年4月23日，四部委發(fā)布《關(guān)于完善新能源汽車(chē)推廣應用財政補貼政策的通知》，將新能源汽車(chē)推廣應用財政補貼政策延長(cháng)至2022年底。

2020年11月2日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃（2021~2035年）》，提出到2025年新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達到新車(chē)總量的20%，純電動(dòng)乘用車(chē)新車(chē)平均電耗降至12.0千瓦時(shí)/百千米。到2035年，純電動(dòng)汽車(chē)成為新車(chē)主流，公共領(lǐng)域用車(chē)全面實(shí)現電動(dòng)化。

另外，2020年，國家還印發(fā)了《節能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖2.0》、《智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖2.0》，從各個(gè)方面具體描繪了未來(lái)15年我國新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展藍圖。

在一系列政策的支持以及我國經(jīng)濟實(shí)現V型反彈的大環(huán)境下，新能源汽車(chē)市場(chǎng)開(kāi)始復蘇和回暖，2020年年終，國內新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量回歸同比正增長(cháng)。

據中汽協(xié)數據顯示，2020年1-12月，新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成136.6萬(wàn)輛和136.7萬(wàn)輛，同比分別增長(cháng)7.5%和10.9%。分車(chē)型看，純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成110.5萬(wàn)輛和111.5萬(wàn)輛，同比分別增長(cháng)5.4%和11.6%;插電式混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成26萬(wàn)輛和25.1萬(wàn)輛，同比分別增長(cháng)18.5%和8.4%;燃料電池汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)均完成0.1萬(wàn)輛，同比分別下降57.5%和56.8%。

一、電池創(chuàng )新

電動(dòng)汽車(chē)的核心是“三電（電池、電機和電控）”，而其中最重要的是電池。電池創(chuàng )新成為了支撐電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵。電池創(chuàng )新主要包括兩方面，電池材料創(chuàng )新和電池結構創(chuàng )新。中科院院士歐陽(yáng)明高認為，電池材料需要平衡比能量、壽命、快充、安全、成本等矛盾，未來(lái)需要長(cháng)期研發(fā)，厚積薄發(fā)實(shí)現大的突破。電池系統結構創(chuàng )新輔以電池單體材料改進(jìn)成為近年來(lái)中國動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng )新的明顯特征。

1、動(dòng)力電池材料創(chuàng )新

快充相關(guān)：高電壓鎳錳酸鋰正極材料

高電壓鎳錳酸鋰材料是下一代動(dòng)力電池的主流正極材料之一，它具有高電壓、高能量密度、低成本、高安全和快鋰離子傳導特性。在高電壓下，電極材料與電解液的劇烈副反應是限制鎳錳酸鋰材料商業(yè)化的主要障礙。如何構造穩定的正極材料與電解液界面和耐高電壓的材料體系，是解決該問(wèn)題的關(guān)鍵。具體包含高電壓正極材料表面改性技術(shù)，高電壓鎳錳酸鋰材料電解液開(kāi)發(fā)匹配技術(shù)，高電壓輔助配套材料的匹配改性技術(shù)，這些技術(shù)也將推動(dòng)電池行業(yè)向高電壓、高能量密度和高安全的目標前進(jìn)。

固態(tài)電池相關(guān)：聚合物復合固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)

固態(tài)鋰電池以高比能、高安全性等優(yōu)勢被認為是未來(lái)動(dòng)力電池發(fā)展的核心方向，其設計、制備物理與電化學(xué)性能優(yōu)異的固態(tài)電解質(zhì)迫在眉睫。聚合物復合固態(tài)電解質(zhì)設計理念，是以尺寸熱穩定性好的“剛”性材料為骨架支撐，復合電化學(xué)窗口寬、室溫離子傳輸性能優(yōu)異的“柔”性聚合物材料和高離子遷移數鋰鹽，有效解決單一聚合物電解質(zhì)尺寸熱穩定性差和力學(xué)強度低，以及單一無(wú)機固態(tài)電解質(zhì)界面傳輸和加工性能差的瓶頸問(wèn)題，利用該聚合物復合電解質(zhì)研制的固態(tài)鋰電池具有高安全、高比能、高耐壓、長(cháng)壽命等突出特點(diǎn)，是未來(lái)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池技術(shù)的重要選擇。

對于動(dòng)力電池的未來(lái)路線(xiàn)，高鎳錳酸鋰正極材料及電池技術(shù)、聚合物復合固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)可以看出，我國動(dòng)力電池基本會(huì )走向高鎳無(wú)鈷化、固態(tài)電解質(zhì)路線(xiàn)。

2、動(dòng)力電池結構創(chuàng )新

三電技術(shù)是目前新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，近年來(lái)動(dòng)力電池熱失控成為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心痛點(diǎn)，高電壓電氣架構成為制約充電速度與車(chē)輛性能的關(guān)鍵所在。比亞迪的刀片電池、寧德時(shí)代的CTP電池包是未來(lái)一至兩年內解決產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)的利器。

以比亞迪為代表的高集成刀片動(dòng)力電池技術(shù)

高集成刀片動(dòng)力電池技術(shù)，是由比亞迪旗下弗迪電池有限公司研發(fā)，全球首創(chuàng )的具有高集成效率、高安全防護的動(dòng)力電池技術(shù)。該技術(shù)突破傳統拉深/擠出工藝制約，攻克超薄鋁殼焊接技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)長(cháng)寬比為10:1、厚度為0.3mm的超長(cháng)超薄鋁殼刀片電池，打破傳統電池系統的模組概念，利用刀片電池獨特長(cháng)寬比特征，實(shí)現超長(cháng)尺寸電芯的緊密排列，獲得超過(guò)60%的體積集成效率。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，比亞迪的刀片電池是采用電芯的扁平化設計，通過(guò)橫跨包體的長(cháng)條狀單體電池，取消了橫縱梁結構，進(jìn)而提升空間利用率。與傳統電池系統40%的體積效率相比，體積集成效率提升50%，使得搭載磷酸鐵鋰體系的純電動(dòng)汽車(chē)續航里程達到600km。同時(shí)，基于磷酸鐵鋰先天的安全優(yōu)勢，刀片電池的緊密組排設計、多功能集成包絡(luò )設計和系統三明治式結構設計可以從多層級多維度保障動(dòng)力電池系統安全。

王傳福在電動(dòng)車(chē)百人會(huì )高層論壇上提到，比亞迪開(kāi)發(fā)的“刀片電池”是新一代磷酸鐵鋰電池，“刀片電池”在體積比能量密度上比傳統鐵電池提升了50%，具有高安全、長(cháng)壽命等特點(diǎn)，整車(chē)壽命可達百萬(wàn)公里以上。

以寧德時(shí)代為代表的動(dòng)力電池高效成組CTP技術(shù)

CTP是CelltoPackage的縮寫(xiě)，即電池直接到包技術(shù)，省去了中間的模組環(huán)節。特斯拉要走的也是這個(gè)路線(xiàn)。

寧德時(shí)代CTP技術(shù)將電池包的重量成組效率從行業(yè)平均水平70%提升至80%，體積成組效率從56%提升至65%，零件數量減少25%。同時(shí)，減少了傳統模組的生產(chǎn)工序，生產(chǎn)效率提高20%。量產(chǎn)電池包重量能量密度超過(guò)170Wh/kg，同時(shí)在研產(chǎn)品電池包重量能量密度達到215Wh/kg。除了CTP，寧德時(shí)代還在研發(fā)CTC（CelltoChassis）技術(shù)，即電池直接到底盤(pán)技術(shù)。

寧德時(shí)代董事長(cháng)曾毓群表示：未來(lái)一定周期時(shí)間內，磷酸鐵鋰、三元材料還有提升空間，還是應用的絕對主流。系統結構創(chuàng )新方面，寧德時(shí)代的CTP、CTC等，主要是優(yōu)化系統，提高集成度，實(shí)現系統能耗和成本的降低、效率的提升。

二、電動(dòng)汽車(chē)智能化趨勢

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)被公認為汽車(chē)智能化發(fā)展的最佳方向，其整體技術(shù)架構十分復雜，涉及車(chē)輛、信息交互與基礎支撐三個(gè)領(lǐng)域。云平臺與大數據技術(shù)、高精度地圖與高精度定位技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的基礎信息平臺，而V2X通訊技術(shù)是車(chē)聯(lián)與基礎信息平臺之間交互的通道。

2020年2月24日，11部委聯(lián)合發(fā)布《智能汽車(chē)創(chuàng )新發(fā)展戰略》，2020年成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)落地的元年，在5G以及人工智能等技術(shù)的推動(dòng)下，智能網(wǎng)聯(lián)的浪潮正在席卷新能源汽車(chē)行業(yè)。具備了先進(jìn)環(huán)境感知和V2X通訊能力的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)已經(jīng)能夠實(shí)現全速域L3級別自動(dòng)駕駛。

智能駕駛技術(shù)主要體現在以下幾個(gè)方面：

1、感知系統

感知系統可以看做是智能汽車(chē)的“眼睛”，主要為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)獲取更準確、更全面的信息。主要包括攝像頭、雷達、高精度地圖和高精度定位。

攝像頭、雷達等傳感器：目前超聲波雷達的應用已經(jīng)相對成熟，攝像頭、毫米波雷達和激光雷達正隨著(zhù)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展實(shí)現活躍的技術(shù)創(chuàng )新。

高精度地圖：高精度地圖用于自動(dòng)駕駛的地圖匹配、路徑規劃、特定情況下的自動(dòng)駕駛，是智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈中不可缺少的一個(gè)環(huán)節。從角色定位來(lái)看，高精度地圖在智能駕駛的作用，已經(jīng)逐步脫離單純地圖數據導航的作用，而更多的是與其它傳感器融合在一起，發(fā)揮環(huán)境感知的作用。

高精度定位：L3級以上智能駕駛需要厘米級的高精度定位技術(shù)?，F有的定位技術(shù)手段包括衛星導航、慣性導航和環(huán)境特征匹配。智能駕駛中的高精度定位技術(shù)，有絕對定位和相對定位之分。

人口稠密地區的L3級以上自動(dòng)駕駛的最佳定位技術(shù)方案有兩種，一種是4G/5G定位方案，另一種是汽車(chē)傳感器融合定位方案。在人口稀少地區，不適合大規模鋪設5G基站，將主要依靠衛星定位技術(shù)，GNSS定位的主要優(yōu)勢是成本低、精度高。

2、決策系統

決策系統相當于智能駕駛的“大腦”，通過(guò)處理感知環(huán)節搜集的信息，做出行為預測、路徑規劃和行為決策等。決策系統主要包括智能計算平臺、操作系統、芯片和算法。

車(chē)載智能計算平臺：車(chē)載智能計算平臺是智能汽車(chē)電子電氣架構的核心，主要完成汽車(chē)行駛和信息交互過(guò)程中海量、多源、異構數據的高速計算處理，運用AI、大數據、云計算等新技術(shù)，實(shí)時(shí)感知、決策、規劃，并參與全部或部分控制，是L3級及以上智能駕駛的必要解決方案。

車(chē)載操作系統：車(chē)載操作系統包括智能駕駛操作系統和車(chē)控操作系統。其中智能駕駛操作系統為全功能量級操作系統，提供智能駕駛軟件系統調度以及高性能計算的管理。車(chē)控操作系統為輕量級操作系統，負責車(chē)輛的MCU級實(shí)時(shí)安全控制機安全控制算法的調度管理。兩者相比，車(chē)控操作系統對實(shí)時(shí)性要求更高。

3、執行系統

執行系統包括對加速、制動(dòng)、轉向等功能的控制。其中，線(xiàn)控制動(dòng)是執行系統的核心功能。目前博世推出的ibooster線(xiàn)控制動(dòng)系統，產(chǎn)品已批量應用于大眾、奧迪、特斯拉以及凱迪拉克等品牌的車(chē)型。日立、大陸、天合也分別推出了EACT、MKCI、IBC線(xiàn)控制動(dòng)系統。中國京西重工、萬(wàn)向集團、武漢元豐、伯特利、易立達等企業(yè)正加速布局。

除了單車(chē)智能駕駛外，車(chē)車(chē)協(xié)同、車(chē)路協(xié)同等車(chē)聯(lián)網(wǎng)概念也在逐步落地之中。也就是說(shuō)智能化之外還有網(wǎng)聯(lián)化。雖然車(chē)聯(lián)網(wǎng)大的發(fā)展方向是明確的，但是車(chē)聯(lián)網(wǎng)的落地還存在行業(yè)標準、投資主體、商業(yè)模式等一系列挑戰。

結語(yǔ)

碳達峰、碳中和目標為電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)啟了“黃金時(shí)代”。到底是黃金十年（到2030年碳達峰），還是黃金四十年（2060年碳中和）我們還不得而知。但即使是黃金時(shí)代，也必將是大浪淘沙的黃金時(shí)代。

當前，時(shí)代的確定性和技術(shù)的不確定性共存。誰(shuí)能夠抓住電池創(chuàng )新和電動(dòng)汽車(chē)智能化（以及更進(jìn)一步的網(wǎng)聯(lián)化）這兩個(gè)牛鼻子、并能夠不斷取得突破的話(huà)，誰(shuí)就更有可能立于不敗之地。應該說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)（包括動(dòng)力電池市場(chǎng)）的格局還沒(méi)有定型，黑天鵝和黑馬都有可能出現。

（張學(xué)坤 冉澤）