有一说一,与国外水平相比,国产“三电”技术到底差在哪?

近年来,自主品牌的崛起不仅成功引起了大家的注意,而且还收获了国民的高度支持。其中,新能源汽车作为我们实现“弯道超车”的关键,自主品牌现如今不仅成功在国内市场上站稳了脚跟,而且销量也领先于国外车企。对于自主品牌在新能源汽车领域取得成绩,不少人提出了质疑,国产新能源汽车产品采用的“三电”是否源自于国产?对此,缸哥今天和大家一起来分析一下,当前国产“三电”技术与国外还有多大差距。

电池篇

作为纯电动汽车的核心“三电”技术之一,动力电池的研发一直以来都是大家重点关注的技术。不得不承认,以宁德时代、比亚迪为主的动力电池供应商,在动力电池领域已经收获了不错的成绩。

据韩国市场研究机构SNE Research公布的数据显示,2021年1月至10月期间,全球80个国家/地区注册的电动汽车电池使用总量达216.2GWh。其中,在前十名的动力电池供应商中,宁德时代以67.5GWh、31.2%的市占率位居第一,紧随宁德时代后面的是LG、松下、比亚迪、SK on等。值得一提的是,在全球TOP 10的电池供应商中,中国企业占据六个席位,领先于其他国家。

尽管中国动力电池供应商的装机量领先于其他国家,但是这并不代表着中国汽车工业能够实现“弯道超车”。当我们还在为我们现阶段取得的成绩感到自豪时,包括欧美、日韩在内的动力电池供应商已经开始着手研发固态电池。中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高表示,欧美等国家的汽车动力电池企业在下一代固态电池技术的研发上已经领先我们5年。

换句话说,市场规模并不能与技术领先挂钩。基于目前我国目前主流动力电池技术—三元锂电池和磷酸铁锂电池进行思考,我们或许走在了国外供应商的前面。不过,当前传统三元锂电池的能量密度已经接近极限,在材料以及材料配比无法得到进一步突破的前提下,想要提高电池的能量密度或续航里程,难度非常大。

虽然固态电池的本质依旧是三元锂电池,但是由于采用不可燃、无腐蚀、不挥发等表现的固态电解液,固态电池具有安全性更高、能量密度更高等优势。比如说,固态电池的能量密度能够的达到500-600Wh/kg,充放电速度达5C以上,核心参数比目前的三元锂电池高一倍以上。

从当下的国内外的动力电池供应商以及主机厂发布的固态电池量产时间来看,双方的量产时间非常接近,均在2025-2030年之间。因此,如果我国动力电池供应商想要在这场“赛跑”中跑赢对手,那么新材料的研发变得无比重要。不过,缸哥认为这恰恰是我国在动力电池领域的劣势。举个例子,我们现如今使用的三元材料、碳硅复合材料等都是日本企业最先研发出来,中国和其他国家后续跟进。从中可以看出,日本在电池材料上具有领先的优势。对此,缸哥认为,我们现阶段想要突破这一短板还有一定的难度。

当然,我们并非已经完全没有机会实现“超车”,因为现如今固态电池虽然具有明显的优势,且发展潜力极大,但是依旧存在循环寿命短、成本高等劣势,想要攻破这些难题,取代现存的电池方案还需要时间。对此,假如我们现在开始静下心来积累,通过厚积薄发的方式势必能够让我们再度走在时间的前列。

电机篇

虽然我国在电池领域的研发上暂时略逊于国外供应商,但是从整体的情况来看,以现阶段的市场规模优势,想要拉平或者领先国外动力电池供应商并非难事。然而,我国在电机技术上却明显落后于国外企业。

对此,缸哥认为这背后主要原因在于中国汽车工业起步较晚,导致基础硬件的制造工艺、原材料等与市场规模难以达到平衡。比如说,目前我国电机供应商在技术与专利上的积累欠缺,导致国产电机在轻量化、集成化程度上表现较差。与此同时,电机的转矩密度、功率密度等技术指标与国外先进水平还有不小差距。

另外,相比于国内动力电池供应商,国内电机供应商存在普遍规模较小、市场份额较为分散等情况,导致自动化、标准化程度较低,电机产品的可靠性、一致性不足。值得一提的是,现阶段我国在生产电机和电控时所采用的耐电晕电磁线、绝缘材料、高速轴承等零部件高度依赖进口,永磁体和硅钢片等利用率比国外低10%左右。因此,国产电机的生产成本要比国外更高。

正如动力电池领域中的固态电池一样,在电机领域上,轮毂电机是当前电机研发的主流方向之一,是一种概念上极其先进的永磁同步电机子类型。可惜的是,由于这项技术存在控制复杂、环境耐受要求极高等因素,导致该技术在的乘用车领域上无法大规模应用。尽管目前轮毂电机还无法大规模应用,但是其技术的先进程度却足以吸引各大零部件供应商争相研发。

纵观现如今的零部件市场,能够提供轮毂电机的供应商有Protean(已被恒大收购)、Elaphe(斯洛文尼亚)、Schaeffler(德国)、比亚迪等。通过“买买买”以及自研的方式,我国在某种程度上间接获得了相关核心技术。因此,我国在未来的电机领域上或许能够争夺较大的市场份额。至于现阶段我国在电机领域存在的问题,缸哥认为,如果想要推动电机技术的发展,除了需要供应商加大研发力度以外,还需要政府部门通过相关政策来推动电机技术的发展,从而引导电机供应商扩大规模,有利于在未来的国际市场上与巨头们竞争。

电控篇

电控作为我们讨论的最后一项核心技术,该技术的研发难度完全不逊色于上述的两项技术。具体来看,电控技术主要包括三个方面,分别为电池控制、驱动控制、整车决策。虽然电池管理系统(BMS)、电机控制器(MCU)、整车控制器(VCU)的工作原理和负责的工作不同,但是基本上都是由电路板、芯片、传感器等硬件所组成。

硬件无疑是我们在发展新能源汽车是一大短板,主要原因在于高度依赖国外供应商。MCU中的核心功率半导体IGBT,目前主要被英飞凌(Infineon,德国)、安森美(OnSemiconductor,美国)、三菱(Mitsubishi,日本)、意法半导体(STMicroelectronics,意大利、法国)等国际巨头所掌控;BMS集成电路板上最为核心的电压采集芯片等部件,被美信(Maxim,美国)、德州仪器(TI,美国)、恩智浦(NXP,荷兰)等国外公司所垄断;关于VCU,虽然国内有几家规模较大的主机厂自主设计研发,但是基本上仍然被国外Tier1供应商所把控,包括博世(BOSCH,德国)、大陆(Continental,德国)、德尔福(DELPHI,美国)等。

在软件算法层面,新能源汽车初期的电控技术基本都来源于传统汽车电控ECU,而我国早先在汽车电子产业方面严重落后,导致现阶段的电控软件水平尚未成熟,仍处于高速发展、努力追赶阶段。基于电控技术和电机技术的落后,缸哥认为只有不断强化这两大技术,补齐短板,我国的新能源汽车才能得到进一步的发展。

总结

在传统汽车领域上,中国汽车工业由于起步较晚,导致在很多方面落后于国外。在这一背景下,自主品牌经过了数十年的发展,终于在传统汽车领域追平国外水平。然而,在新能源汽车领域上,我们和国外供应商以及主机厂几乎处于同一起跑线上,唯一的劣势在于我们的基础硬件积累还略显不足。对此,缸哥认为,如果我们接下来能够沉下心来研发技术、补齐短板,不仅能够在技术上实现逆袭,而且可以解决我们现在“大而不强”的局面。

2021-12-09

2021-12-09