電動汽車“黃金時代”要做好兩件事：電池創(chuàng)新和智能化

2020年是新能源汽車發(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行業(yè)2020年呈現(xiàn)了“V”型走勢，上半年遭受疫情沖擊，讓新能源汽車市場增速放緩，下半年在疫情好轉(zhuǎn)、復工復產(chǎn)、政策扶持等推動下，汽車市場逐步回暖。尤其是我國提出2030碳達峰和2060碳中和目標給新能源汽車行業(yè)帶來巨大紅利，行業(yè)前景明朗。可以說新能源汽車的黃金時代就此開啟。

政策指向明確

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

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

2020年11月2日，國務院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021~2035年）》，提出到2025年新能源汽車銷量達到新車總量的20%，純電動乘用車新車平均電耗降至12.0千瓦時/百千米。到2035年，純電動汽車成為新車主流，公共領域用車全面實現(xiàn)電動化。

另外，2020年，國家還印發(fā)了《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》、《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖2.0》，從各個方面具體描繪了未來15年我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展藍圖。

在一系列政策的支持以及我國經(jīng)濟實現(xiàn)V型反彈的大環(huán)境下，新能源汽車市場開始復蘇和回暖，2020年年終，國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷量回歸同比正增長。

據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，2020年1-12月，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成136.6萬輛和136.7萬輛，同比分別增長7.5%和10.9%。分車型看，純電動汽車產(chǎn)銷分別完成110.5萬輛和111.5萬輛，同比分別增長5.4%和11.6%;插電式混合動力汽車產(chǎn)銷分別完成26萬輛和25.1萬輛，同比分別增長18.5%和8.4%;燃料電池汽車產(chǎn)銷均完成0.1萬輛，同比分別下降57.5%和56.8%。

一、電池創(chuàng)新

電動汽車的核心是“三電（電池、電機和電控）”，而其中最重要的是電池。電池創(chuàng)新成為了支撐電動汽車發(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(jié)構(gòu)創(chuàng)新。中科院院士歐陽明高認為，電池材料需要平衡比能量、壽命、快充、安全、成本等矛盾，未來需要長期研發(fā)，厚積薄發(fā)實現(xiàn)大的突破。電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新輔以電池單體材料改進成為近年來中國動力電池技術(shù)創(chuàng)新的明顯特征。

1、動力電池材料創(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(gòu)造穩(wěn)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)也將推動電池行業(yè)向高電壓、高能量密度和高安全的目標前進。

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)勢被認為是未來動力電池發(fā)展的核心方向，其設計、制備物理與電化學性能優(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(wěn)定性好的“剛”性材料為骨架支撐，復合電化學窗口寬、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(shù)鋰鹽，有效解決單一聚合物電解質(zhì)尺寸熱穩(wěn)定性差和力學強度低，以及單一無機固態(tài)電解質(zhì)界面?zhèn)鬏敽图庸ば阅懿畹钠款i問題，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、長壽命等突出特點，是未來新能源汽車動力電池技術(shù)的重要選擇。

對于動力電池的未來路線，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，我國動力電池基本會走向高鎳無鈷化、固態(tài)電解質(zhì)路線。

2、動力電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

三電技術(shù)是目前新能源汽車產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點，近年來動力電池熱失控成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心痛點，高電壓電氣架構(gòu)成為制約充電速度與車輛性能的關(guān)鍵所在。比亞迪的刀片電池、寧德時代的CTP電池包是未來一至兩年內(nèi)解決產(chǎn)業(yè)痛點的利器。

以比亞迪為代表的高集成刀片動力電池技術(shù)

高集成刀片動力電池技術(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、高安全防護的動力電池技術(shù)。該技術(shù)突破傳統(tǒng)拉深/擠出工藝制約，攻克超薄鋁殼焊接技術(shù)，成功開發(fā)長寬比為10:1、厚度為0.3mm的超長超薄鋁殼刀片電池，打破傳統(tǒng)電池系統(tǒng)的模組概念，利用刀片電池獨特長寬比特征，實現(xiàn)超長尺寸電芯的緊密排列，獲得超過60%的體積集成效率。

簡單來說，比亞迪的刀片電池是采用電芯的扁平化設計，通過橫跨包體的長條狀單體電池，取消了橫縱梁結(jié)構(gòu)，進而提升空間利用率。與傳統(tǒng)電池系統(tǒng)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汽車續(xù)航里程達到600km。同時，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、多功能集成包絡設計和系統(tǒng)三明治式結(jié)構(gòu)設計可以從多層級多維度保障動力電池系統(tǒng)安全。

王傳福在電動車百人會高層論壇上提到，比亞迪開發(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(tǒng)鐵電池提升了50%，具有高安全、長壽命等特點，整車壽命可達百萬公里以上。

以寧德時代為代表的動力電池高效成組CTP技術(shù)

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

寧德時代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(shù)量減少25%。同時，減少了傳統(tǒng)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170Wh/kg，同時在研產(chǎn)品電池包重量能量密度達到215Wh/kg。除了CTP，寧德時代還在研發(fā)CTC（CelltoChassis）技術(shù)，即電池直接到底盤技術(shù)。

寧德時代董事長曾毓群表示：未來一定周期時間內(nèi)，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(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，寧德時代的CTP、CTC等，主要是優(yōu)化系統(tǒng)，提高集成度，實現(xiàn)系統(tǒng)能耗和成本的降低、效率的提升。

二、電動汽車智能化趨勢

智能網(wǎng)聯(lián)汽車被公認為汽車智能化發(fā)展的最佳方向，其整體技術(shù)架構(gòu)十分復雜，涉及車輛、信息交互與基礎支撐三個領域。云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)、高精度地圖與高精度定位技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的基礎信息平臺，而V2X通訊技術(shù)是車聯(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《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》，2020年成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)落地的元年，在5G以及人工智能等技術(shù)的推動下，智能網(wǎng)聯(lián)的浪潮正在席卷新能源汽車行業(yè)。具備了先進環(huán)境感知和V2X通訊能力的智能網(wǎng)聯(lián)汽車已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)全速域L3級別自動駕駛。

智能駕駛技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、感知系統(tǒng)

感知系統(tǒng)可以看做是智能汽車的“眼睛”，主要為智能網(wǎng)聯(lián)汽車獲取更準確、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自動駕駛技術(shù)的發(fā)展實現(xiàn)活躍的技術(shù)創(chuàng)新。

高精度地圖：高精度地圖用于自動駕駛的地圖匹配、路徑規(guī)劃、特定情況下的自動駕駛，是智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。從角色定位來看，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(shù)據(jù)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(xiàn)有的定位技術(shù)手段包括衛(wèi)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(qū)的L3級以上自動駕駛的最佳定位技術(shù)方案有兩種，一種是4G/5G定位方案，另一種是汽車傳感器融合定位方案。在人口稀少地區(qū)，不適合大規(guī)模鋪設5G基站，將主要依靠衛(wèi)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(tǒng)

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

車載智能計算平臺：車載智能計算平臺是智能汽車電子電氣架構(gòu)的核心，主要完成汽車行駛和信息交互過程中海量、多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)的高速計算處理，運用AI、大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)，實時感知、決策、規(guī)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。

車載操作系統(tǒng)：車載操作系統(tǒng)包括智能駕駛操作系統(tǒng)和車控操作系統(tǒng)。其中智能駕駛操作系統(tǒng)為全功能量級操作系統(tǒng)，提供智能駕駛軟件系統(tǒng)調(diào)度以及高性能計算的管理。車控操作系統(tǒng)為輕量級操作系統(tǒng)，負責車輛的MCU級實時安全控制機安全控制算法的調(diào)度管理。兩者相比，車控操作系統(tǒng)對實時性要求更高。

3、執(zhí)行系統(tǒng)

執(zhí)行系統(tǒng)包括對加速、制動、轉(zhuǎn)向等功能的控制。其中，線控制動是執(zhí)行系統(tǒng)的核心功能。目前博世推出的ibooster線控制動系統(tǒng)，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型。日立、大陸、天合也分別推出了EACT、MKCI、IBC線控制動系統(tǒng)。中國京西重工、萬向集團、武漢元豐、伯特利、易立達等企業(yè)正加速布局。

除了單車智能駕駛外，車車協(xié)同、車路協(xié)同等車聯(lián)網(wǎng)概念也在逐步落地之中。也就是說智能化之外還有網(wǎng)聯(lián)化。雖然車聯(lián)網(wǎng)大的發(fā)展方向是明確的，但是車聯(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(zhàn)。

結(jié)語

碳達峰、碳中和目標為電動汽車開啟了“黃金時代”。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。但即使是黃金時代，也必將是大浪淘沙的黃金時代。

當前，時代的確定性和技術(shù)的不確定性共存。誰能夠抓住電池創(chuàng)新和電動汽車智能化（以及更進一步的網(wǎng)聯(lián)化）這兩個牛鼻子、并能夠不斷取得突破的話，誰就更有可能立于不敗之地。應該說，電動汽車市場（包括動力電池市場）的格局還沒有定型，黑天鵝和黑馬都有可能出現(xiàn)。

（張學坤 冉澤）