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一、14 项“黑科技”揭示新能源汽车技术趋势
光明网讯 9 月 28 日， 2020 年“全球新能源汽车前沿及创新技术”评选结果在 2020 世界新能源汽车大会上发布。清华大学教授、中国科学院院士、大会科技委员会联合主席欧阳明高代表大会公布了本年度评选结果，共有 7 项创新技术和 7 项前沿技术入选。
本次评选于 2020 年 2 月份正式启动，来自全球新能源汽车主要技术领域的 27 位知名专家学者组成世界新能源汽车大会科技委员会，负责本次评审工作。本次评选从整车集成与控制、动力电池、燃料电池、驱动系统、智能化、轻量化及新材料、能源供给、其他相关技术等 8 个技术方向共征集了百余项前沿及创新技术。
经形式审查后，有 56 项创新技术和 51 项前沿技术进入初评环节；经过初评后，有 12 项创新技术和 10 项前沿技术进入终评环节。经过最后评审，7 项创新技术和 7 项前沿技术脱颖而出。
据介绍，此次获奖的 7 项创新技术已实现量产化应用，有效地提升了新能源汽车的技术水平；而获奖的 7 项前沿技术则展示了全球基础研究的最新方向，为今后新能源汽车科技创新指出了新的方向。（战钊）
高集成刀片动力电池技术，是全球首创的具有高集成效率、高安全防护的动力电池技术。该技术突破传统拉深/挤出工艺制约，并攻克超薄铝壳焊接技术，成功开发长宽比为 10:1、厚度为 0.3mm 的超长超薄铝壳刀片电池，打破传统电池系统的模组概念，利用刀片电池独特长宽比特征，实现超长尺寸电芯的紧密排列，获得超过 60%的体积集成效率。与传统电池系统 40%的体积效率相比，体积集成效率提升 50%，使得搭载磷酸铁锂体系的纯电动汽车续航里程达到 600km。同时，基于磷酸铁锂先天的安全优势，刀片电池的紧密组排设计、多功能集成包络设计和系统三明治式结构设计可以从多层级多维度保障动力电池系统安全。
2、面向海量场景的自动驾驶云仿真平台技术
——深圳市腾讯计算机系统有限公司
该技术在计算节点中闭环运行全栈自动驾驶算法，并利用云计算的强大算力，支持一万个以上场景的并行计算，使得 1000 个测试场景的运行时间从 2 天大幅缩减至 4 分钟，并实现全自动化测评。在虚拟城市中数以千计的自动驾驶车辆不间断的持续行驶，并通过随机工况和激进交通流提升测试复杂度。云仿真节点中通过数据压缩、场景分割、网络策略模型、流量锁、全局帧同步等机制保证了仿真时序一致性和通讯效率。同时，为实现高精度场景建模，使用多传感融合技术自动计算三维模型位姿、网格和匹配纹理，自动化率超过 90%，三维场景相对误差小于 3cm。该技术实现了高并发、高效率、高容灾、低成本，保障数据安全和资源的有效利用。
——宁德时代新能源科技股份有限公司
动力电池高效成组 CTP 技术打破了行业固有的“单体成组模组再成组电池包”三级成组设计思维，从电池包结构高度集成、新工艺研发以及热管理优化等方面开发了全新的动力电池高效成组 CTP 技术，实现两级成组—“单体直接成组电池包”。CTP 技术将电池包的重量成组效率从行业平均水平 70%提升至 80%，体积成组效率从 56%提升至 65%，零件数量减少 25%。同时，减少了传统模组的生产工序，生产效率提高 20%。量产电池包重量能量密度超过 170Wh/kg，同时在研产品电池包重量能量密度达到 215Wh/kg。
4、一体化大功率燃料电池系统技术
一体化大功率燃料电池系统技术通过采用超薄金属双极板、低 Pt 催化剂、空气侧无外增湿及智能控制策略，有效缩小了燃料电池系统体积，降低成本。搭载该技术的燃料电池系统功率可达到 92kW，体积功率密度达到 956W/L，贵金属 Pt 载量为 0.35mgPt/cm2，可应用于乘用车和商用车双平台，尤其是能满足作为未来重点发展方向的中重型货车功率的需求。同时，该技术通过建立质子交换膜中水含量状态的在线智能检测与控制策略优化，实现-30℃的无辅助热源的低温启动，可补足目前纯电动技术在寒冷区域应用不足的空白，形成优势互补局势。
该逆变器技术的核心是开发和应用了 Viper 电源开关。该开关高度集成了双面散热技术，并将原来的硅质绝缘栅双极晶体管（IGBT）电源开关更换为了碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）开关。与前几代逆变器相比，可以减少 40%的重量，缩小 30%的整体尺寸，提高 25%的功率密度，同时可以减少最高 70%的开关损耗。该技术下的逆变器可以赋能电压高达 800 伏的电气系统，相比如今最先进的 400 伏系统，因重量和损耗的较少，它可以提升电动汽车（EV）的行驶里程并将充电时间缩短一半。
6、基于升腾 AI 的自动驾驶云服务技术
华为自动驾驶云服务 HUAWEI Octopus 基于“升腾 910”AI 芯片和 AI 训练平台，通过软硬件加速，自动分析算法、并行仿真等技术实现车云协同的自动驾驶数据快速闭环。Octopus 提供数据、训练和仿真三大服务。Octopus 突破了真实世界时空的约束，在仿真空间更高效地运行算法，快速得到算法里程数据和性能评测数据，旨在降低自动驾驶开发门槛，让自动驾驶开发变得更智能、更高效、更便捷。
7、车用金属双极板燃料电池电堆技术
通过开发宽电流适应性膜电极、高效流体分配金属双极板和自调节集成化电堆结构，实现了燃料电池电堆的高比功率和高可靠性，电堆功率密度达到 4.2kW/L，并完成了电堆及其关键部件的工程化开发，成功通过 38 项车规级验证。经电堆、发动机台架及整车的振动试验、环境标定试验、碰撞试验以及路况测试表明：金属双极板燃料电池电堆可以满足全天候环境车用要求，为氢燃料电池汽车的商业化应用提供了关键部件和技术支撑。
1、高电压镍锰酸锂正极材料及电池技术
高电压镍锰酸锂材料具有高电压、高能量密度、低成本、高安全和快锂离子传导特性，是下一代动力电池的主流正极材料之一。在高电压下，电极材料与电解液之间剧烈的副反应是限制镍锰酸锂材料商业化的最大障碍，解决该问题的关键就是构造稳定的正极材料与电解液界面和耐高电压的材料体系，具体包含高电压正极材料表面改性技术，高电压镍锰酸锂材料电解液开发匹配技术，高电压辅助配套材料的匹配改性技术，这些技术也将推动电池行业向高电压、高能量密度和高安全的目标前进。
2、新型无氟碳氢质子交换膜技术
新型无氟碳氢质子交换膜表现出较强的化学耐久性，较高的离子交换率使其电导率是目前领先的全氟磺酸膜的 1.5-2 倍。同时显著降低了氢气的渗透，这不仅减少了寄生电流密度的损失，而且可以减少由渗透的氢和氧气反应所产生的过氧化氢。碳氢质子交换膜的低气体渗透性主要是由于碳氢聚合物的气体溶解度比含氟聚合物低，碳氢膜低氢气渗透率的特性，可以减少铂层带状化，增加催化剂层寿命。同时，减少氢气渗透降低了燃料电池系统对氢气排放的要求，提高了整体氢能效率和续航能力。
3、基于 3D 结构复合载体的铂基合金催化剂技术
本技术采用石墨烯为载体材料，以阳离子聚合物 PDDA 功能化的碳黑为间隔物，与氧化石墨烯通过静电作用自组装，解决制备过程中石墨烯片层发生堆叠的问题；经化学还原得到三维石墨烯/功能化炭黑复合材料，然后担载 Pt 及其合金纳米粒子，制得基于 3D 结构复合载体的铂基合金催化剂。制备的催化剂，具有独特的核壳结构可避免过渡金属的腐蚀，电化学活性、稳定性优异， Pt 利用率大幅提高，成功实现了 Pt 用量及燃料电池成本的降低。
固态锂电池以其高比能、高安全等显著优势，成为未来新能源汽车发展的核心动力，设计和制备物理与电化学性能优异的固态电解质迫在眉睫。“刚柔并济”的聚合物复合固态电解质设计理念，是以尺寸热稳定性好的“刚”性材料为骨架支撑，复合电化学窗口宽、室温离子传输性能优异的“柔”性聚合物材料和高离子迁移数锂盐，有效解决了单一聚合物电解质尺寸热稳定性差和力学强度低，以及单一无机固态电解质界面传输和加工性能差的瓶颈问题，利用该聚合物复合电解质研制的固态锂电池具有高安全、高比能、高耐压、长寿命等突出特点，是未来新能源汽车动力电池技术的重要选择。
智能驾驶感知计算平台是实现汽车智能化的基础，是机器替代人的眼睛识别外部环境，迈向无人驾驶的前提。智能驾驶感知计算平台基于车载人工智能计算处理器和视觉算法的深度融合优化，利用先进的车载视觉传感器、雷达等感知设备，支持针对复杂场景的细粒度、结构化的语义感知，对高度可扩展、模块化的三维语义环境重建以及透明化、可追溯、可推理的决策和路径规划。满足不同场景下高级别自动驾驶运营车队以及无人低速小车的感知计算需求，支撑 L3 及以上级别自动驾驶技术突破和应用示范。
6、高功率密度硅基氮化镓功率模块技术
硅基氮化镓功率模块具有较低内阻，较高功率密度，较高效能和良好高频切换特性等优点。以上性能可提高功率模块的散热性能，跟传统硅基组件相比可提高 30%以上的效率，在应用上有很大的优势，可以有效减少驱动逆变器系统体积，降低系统成本。受限于单颗芯片输出电流较小，暂时无法使用于车用驱动逆变器。但通过芯片并联与应用高导热键合材料来降低热阻提升整体电流输出，可以实现高功率密度和每相可输出 350A 大电流的高功率硅基氮化镓功率模块。目前，硅基组件中 MOSFET 无法耐高压、IGBT 开关切断速度不够快造成能量的损失较大，随着硅基氮化镓成本的降低，未来在车载充电机，驱动逆变器，车辆到电网的电力储存等新能源汽车市场应用上氮化镓有较大的应用发展潜力。
7、扇形模组轴向磁场轮毂电机技术
扇形模组轴向磁场轮毂电机是具有扇形模组定子绕组、制动盘和电机转子一体化设计的新型轴向磁场电机。应用到乘用车上能有效降低轮毂电机的簧下质量，能有效结合液压制动以保证车辆制动安全性，能避免与现有车辆底盘悬架零部件的运动干涉。关键技术涉及扇形模组定子绕组设计封装技术、制动盘和转子一体化设计制造技术、电磁和机械耦合的 NVH 技术、扇形模组电机的控制技术。应用该技术可以形成独立转向的驱制动一体化零部件，可以形成分布式驱动系统和混合动力系统。
二、新能源汽车下个五年何去何从
图片来源：任泽平公众平台发言截图
2025 年，于汽车产业而言是个特殊的节点。
从乘用车排放法规到新能源汽车 20%渗透目标，抑或部分自动驾驶及有条件自动驾驶新车渗透率过半等汽车产业发展阶段目标均需在这一年实现。
而若将时间拉回 2020 年，在经过全球经济增速放缓、车市下行再加上中美贸易摩擦升级等一系列磨难之后，所有观点都已宣告“汽车产业的高速增长期已经结束”，且紧随其后是长达三年的抗疫期，或许谁也不会预想到，曾被视为高不可攀的“20%渗透率”中期目标会提前实现，宣告我国新能源汽车发展的阶段性胜利。
转眼间，2023 年行将过半，恰处“2025 年中期发展目标”中间节点，“新能源汽车市场将继续快速发展，但是未来几年内增速和渗透率增幅都将同步下降。”国家信息中心副主任徐长明先生于日前开幕的第三届车用动力系统国际高峰论坛抛出如是观点。
那么，接下来新能源汽车市场如何变迁，我国汽车产业链上下游该如何应对值得深思。
有别于过去两年我国新能源汽车翻倍式增速，尽管终于迈过三年大疫，迎来全面解禁，2023 年的车市并未迎来开门红。
或因整体经济仍在缓慢复苏，抑或去年促销政策、补贴政策退坡提前透支消费需求，以及终端市场飞速发展背后基础设施、产业链跟不上等多重因素影响下，就盖世汽车研究院终端销售数据显示，今年第一季度我国新能源乘用车较去年同期增长了 20.7%，渗透率由去年 12 月的 28.58%攀升至 29.87%。
要知道的是，去年自一月以来，全国疫情多点暴发，个别地区的生产静止，消费暂停，导致各厂家的销量明显大面积回落。基于此，哪怕是 4 月新能源乘用车增幅扩至 86.74%，仍并未摆脱增幅放缓的现实。
在这一背景下，“卷”成了中国汽车产业上下主旋律。从最初的卷续航，到如今卷智能配置、卷快充速度，再到近期，由特斯拉开启的新能源降价狂潮，比亚迪以冠军版杀入 10 万元紧凑级车市，油电同价时代正在加快到来，给无数同级别燃油车敲响警钟。
得益于此，“据相关数据报道，中国消费者对新能源汽车购买的意愿已经连续六年上升，今年达到了 33%，与去年相比提升了 6%。”吉利控股集团总裁安聪慧如是说。
由此，在盖世汽车研究院的预测中，今年新能源乘用车市或呈低开高走态势，全年渗透率仍有望逼近 40%，但未来几年内增速和渗透率增幅放缓不可避免，至 2025 年，或实现“新能源汽车 50%市场份额”的中长期规划目标。
下个五年，冲击 70%新能源渗透率目标
回望 2020 年，仍记得彼时工业和信息化部副部长辛国斌在国务院政策例行吹风会上大呼：“（至 2025 年新能源汽车渗透率 20%）这是一个很难达到的目标”。
却不承想，中国新能源汽车市场用 2 年实现了从 5%到 20%的跃升，此前设想的新能源汽车市场发展的阶段性目标一步步提前。
在此背景下，中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长张进华先生表示，《节能与新能源汽车技术路线图 3.0》将于今年下半年正式启动研制工作。
与此同时，“工信部正组织相关行业机构，围绕汽车产业绿色低碳路线图开展相关研究工作，旨在探索并明确碳中和目标下，我国汽车电动化发展进程究竟应以怎样的节奏，技术路线如何替代、转型。”中汽数据有限公司产品与技术战略部乘用车研究室主任陈川透露道。
在他的分析中，基于我国 3060 双碳目标，“想要实现在 2060 年道路保有车辆的净零排放，就必须在 2045 年实现全面新车销售的 100%新能源化，倒推到 2035 年便需要达到 70%左右，那么 2030 年至少实现 50%的新能源新车渗透率。”新能源汽车最便宜
但要知道的是，近年来，伴随全球对气候问题的愈发重视，各国相继给出了“禁燃”时间表，《欧盟轻型车 CO2 排放法规》提出 2035 年轻型车 100%碳减排目标；美国加州出台的《零排放汽车法规》（ZEV 法规），提出到 2035 年轻型车领域实现 100%新能源。全球各主要汽车生产国均加快电动化转型的步伐，对我国新能源汽车产业积累的先发优势势必将形成一定冲击。
基于此，盖世汽车研究院预测认为，至 2030 年我国新能源汽车渗透率有望达到 65%。而陈川则更为乐观，“到 2030 年，我国整个新能源汽车的渗透率能达到 70%左右。”
2019 年 5 月，一份由中国石油消费总量控制和政策研究项目在北京发布的《中国传统燃油车退出时间表研究》报告，对燃油车的退出时间进行了分析预测，提出中国有望于 2050 年以前实现传统燃油车的全面退出，一时间在国内引起轩然大波，赞同、质疑、反驳声不绝于耳。
尽管这一“禁燃”时间表从未被官方认领，但若与欧美同步，就要求我国汽车至少需要在 2035 年实现全面新能源化。甚至在经济学家任泽平先生看来，这一时间表还需进一步缩短至五年内。
不过，网友们并不买账，关于“建议专家不要建议”的话题再次登上头条。究其原因，是消费者对于以纯电动汽车（以下简称为 BEV）为代表的新能源汽车仍有诸多不满，其中包括但不限于续航、补能、安全等一系列问题尚未解决。
一边是不断逼近的“禁燃”时间，一边却又是产业发展不得不面临的诸多瓶颈，究竟以何种技术路线应对未来，并在日渐放缓的车市增速中挖掘新的增长机会是接下来每个车企需解答的课题。
陈川分析认为，相较于日渐饱和的 A00 级以及 25 万至 35 万元 BEV 市场，8 万至 15 万元的 A0 级 BEV 或在未来 3—4 年冲击 100 万辆市场规模，而占据我国主流市场的 A 级车恐在 2025 年实现有效突破，并在 2035 年之后加速打开。
“我们认为插电式混合动力（以下简称为 PHEV）在 10 万到 30 万左右的市场是极具有竞争力空间。”比亚迪汽车工业有限公司发动机仿真技术科科长陆国祥先生如是说。
他进一步分析指出，基于现有客户调研来看，城市用户的用车场景七成为纯电、三成混动工况。放眼全国，《中国新能源汽车大数据》一书指出，现阶段我国超 81%新能源汽车用户日均里程小于 60 公里，96%用户日均里程小于 100 公里。
换言之，超 100km 纯电续航的 PHEV 以及增程式混合动力（以下简称为 REEV），基本可以满足绝大多数用户日常通勤用电，长途出行用油的多样性用车需求。
从盖世汽车研究院终端销量数据中亦能窥见一二。今年 1-4 月，我国 BEV 汽车销量较去年同期增长 18.08%，渗透率由去年 12 月的 20.96%微缩至 20.67%；PHEV 渗透率却由去年 12 月 6.09%扩至 7.52%，REEV 销量更较去年同期暴增 142.13%，渗透率首次突破 2%。
面向未来，中国第一汽车集团有限公司研发总院首席专家李金成先生直言，“我们认为 2045 年之后国内汽车市场 BEV 与 PHEV 将各占一半。”
从眼下来看，迎合我国 3060 双碳目标以及越发严苛的“双积分”等政策，传统燃油车亦加速向混动转型。近年来，比亚迪 DM-i/DM-p、吉利雷神动力、长城柠檬混动 DHT、长安 iDD 混动系统、东风马赫动力、广汽钜浪混动等各大本土车企相继发布其混动品牌/平台，并自去年开始快速铺量。
短期内，油电混合动力亦被视为汽车节能减排下车市发展的又一增量空间。只不过，其终点究竟会是 2030 年还是 2040 年，“最终取决于成本。”李金成如是认为。
而无论何种路线，都在昭示一个信息，全面新能源汽车时代已进入倒计时。
三、新能源汽车驱动电机与工业驱动电机有何不同
看似废话，我想说的是，电动车的电机只是一种电机，没什么特别的。分析方法逃不过常见的电磁分析方法，计算工具都是有限元软件，仿真求解器都是基于瞬态求解器，电磁方程逃不过麦克斯韦方程。没什么大不了的，是有特殊负载要求的电机。
电动汽车也分为感应电机和永磁电机，控制理论和方法与工业电机没有区别。
因为是车载，所以这个要求比较突出。普通工业电机对尺寸和重量没有这么严格的要求，因为工业场地巨大，一般都是先达到工业目标新能源汽车资讯。不同的电动汽车，其尺寸和重量决定了其动力性能和驾驶体验，直接影响产品质量。所以电动车电机的难点在于提高功率重量密度和功率体积密度。电机越小越轻越厉害越好。er6 新能源汽车
启动或低速时需要超高扭矩，这样汽车的速度才能以最快的方式提高到所需的速度。通用工业电机没有这么高的启动速度要求。同时，需要在高速时提供足够的动力，使汽车能够高速巡航。
最大速度可能是电机基本速度的四倍甚至更高。目前电动车的最佳解决方案是省去多速变速箱，只使用固定齿轮组。这样电机的转速范围越宽越好。以特斯拉的 S 型为例，电机最高转速可以达到 18000 转/分，相当可怕。这是对电力电子调速器的一个巨大考验。
与电力机车不同，电力机车由受电弓供电，电动汽车由电池供电，续航里程完全取决于电机效率。电机效率每增加 1%，续航里程可增加 1%。因此，电机的效率非常高。再高一点就是胜利，每一点能量都要优化。
至于低噪音、高稳定性、合理散热、性价比等等，我就不提了。这些是基本要求。
电动汽车电机的效率分布图应如下：
电动车电机和工业电机有什么异同？
电动车主要在黄区行驶，不会频繁起步，也不会超高速连续行驶，中间会加速减速。所以对于效率范围来说，黄色区域最好有更高的效率。因此，我们希望黄色区域可以在三个方向上延伸，以满足最大的能量利用率。
和普通电机基本类似，区别是恒功率区更宽；最高速度可以达到基本速度的 4 倍。
这与工业电机有很大不同。这主要是感应电机。以直接接入电网的一般工业感应电机为例，转子侧的开槽可以简称为“花式开槽”。有深槽，双槽，斜槽。其中一些设计旨在改善气动特性，一些设计旨在折中低速和高速性能，一些设计旨在减少扭矩波动。但是，这些花式槽都增加了漏磁。电动汽车的电机由逆变器精确控制，因此所有的起动特性都不同于传统电机。因为控制器可以控制启动时的频率和幅度，所以不会有直接接并网电机的缺点。这时候就要求漏磁通量越少越好，槽越浅越宽越好！同时，适当增加气隙宽度，以降低高频谐波分量的阻抗。如果条件允许，尽量用铜鼠笼代替铝鼠笼(高阻)。特斯拉汽车公司的感应电机生动地展示了这些特点：
永磁电机主要用于混合动力汽车。混合动力汽车中的电机 100%是永磁电机。完美的市场份额。为什么？因为它体积小，重量轻，功率密度高。永磁体分为 BLAC(无刷交流)和 BLDC(无刷 DC)。两个电机结构基本相同，唯一的区别在于控制的电流波形。BLAC 是正弦波，BLDC 是矩形波。相对来说，BLAC 的表现略好于 BLDC，但优势不明显。最著名的永磁电机是丰田普锐斯电机：
整机的设计目前已经基本达到了电机设计的极限，可以称之为手工艺。
