SMM5月10讯：在SMM主办的第八届中国国际新能源大会暨产业博览会-中国新能源汽车驱动系统三电技术论坛上，中国汽车技术研究中心有限公司、中汽信息科技有限公司新能源及前瞻技术主管郭哲辉对中国汽车行业发展现状、三电技术发展现状及未来发展趋势进行了介绍和分析。
行业发展现状
汽车产业正在经历百年未有之大变局
第一点：我国汽车制造与工艺技术取得较大进步，与国际高端水平进一步缩短。
第二点：基础设施建设完善，道路状况与网络通讯条件有显著提升。
第三点：智能化的万物互联改变了物与物之间的关系。
第四点：市场竞争与信息透明带来的新消费习惯。
第五点：高科技加持下的汽车商品属性发生变化。
第六点：双碳目标带来的生活方式变化。
“双碳”目标，以及电动化、智能化、网联化的技术变革，新消费模式等诸多变化都在有力推动汽车产业链进入高质量转型发展阶段。
我国新能源汽车政策法规体系及趋势
新能源汽车的渗透率目标“20·40·50”是核心，公司规划目标应不低于国家规划；NEV积分比例要求大幅提升，交易价格将稳中有升，技术路线以HEV和BEV为主，其中HEV重点用于获取CAFC积分，BEV用于提升NEV积分。
新能源汽车不同技术路线政策红利趋势 PHEV政策红利逐渐收窄
2023年在积分、牌照和路权的政策支持方面，PHEV（含REEV）的红利逐渐收窄，2023年后政策重心以BEV为主。
汽车出口进入高速增长期 新能源汽车是出口增长的重要推动力
2022年汽车出口延续高速增长势头，全年出口量达300万辆。
新能源汽车大踏步走出国门，欧洲和北美正成为中国汽车出口的两大增量市场，我国汽车产品国际市场地位进一步得到巩固。
2022年，我国汽车出口连续突破300万辆规模，汽车出口量跃居世界第二。
2017年之后，我国新能源汽车出口呈大幅增长态势；2022年，伴随着我国品牌汽车在三电技术领域逐步建立起竞争优势，我国汽车国际竞争力持续提升。
2023年新能源车市逐步恢复活力 一季度实现同比和环比均增
2023年3月，新能源乘用车销量50.47万辆，同比增长17.64%，环比增长36.10%；BEV乘用车、PHEV乘用车销量分别为37.79万辆和12.67万辆，同比分别增长4.30%和增长89.94%。
3月份新能源乘用车环比增长36.10%，其中纯电新能源车环比增长35.68%，环比增长较大车型有上汽大众ID.3，环比增长314%，零跑C11,环比增长302%，岚图FREE环比增长178%。整体来看，补贴政策切换和部分车型促销降价潮带来的新能源销量波动较大，3月新能源车市逐步恢复活力，实现同比和环比均增。
2023年乘用车销量范围为2050-2100万辆 较2022年微降
综合分析乘用车需求各影响要素，2023年狭义乘用车销量区间为2050-2100万辆，较2022年下降0%-2.4%。
三电技术发展现状分析
3月新能源汽车动力电池产量51.2GWh
2023年3月，我国动力电池产量共计51.2GWh，同比上升26.7%，环比增长23.5%。其中三元电池产量18.2GWh，占总产量35.6%，同比上升8.50%，环比增长25.2%；磷酸铁锂电池产量32.9GWh，占总产量64.3%，同比上升39.7%，环比增长22.7%。
动力电池发展现状-4680电池
圆柱电池工艺成熟，PACK成本低，电池产品及电池组的一致性较高，电池单体的散热面积大，散热性能优于方型电池。但是成组后散热设计难度较大、能量密度低。46系列大圆柱电池对热管理的要求降低，可以很好的克服圆柱电池相关缺点。
动力电池发展现状-磷酸铁锂电池
对于单体电芯来说，磷酸铁锂电池在性能上有安全性和循环寿命高等优点，但由于正极材料性能的限制，电芯单体能量密度难以大幅提高。通过近年来电池成组技术的提高，目前磷酸铁锂电池成组的能量密度与三元锂电池差距缩小，工况续航里程可以满足市场需求，加之其较低的成本，市场需求不断扩大。
尽管磷酸铁锂电池市场占比正在不断提升，但其单体电芯的能量密度、低温性能等方面还存在一定的技术瓶颈。
（1）开发高压实磷酸铁锂材料：
•磷酸铁锂材料的压实密度偏低，目前大约在2.2-2.3g/cm3
•未来要求压实密度大于2.5g/ cm3以上。
（2）开发高倍率快充磷酸铁锂材料：
•磷酸铁锂单体能量密度偏低，若能开发出快充磷酸铁锂，能更好的解决续航里程问题。
（3）开发高能量密度磷酸锰铁锂材料：
•磷酸铁锂材料的能量密度几乎已达到极限，需要开发新的磷酸盐系材料如磷酸锰铁锂材料，其电压平台比磷酸铁锂高15%以上，能量密度也能相应提高。
（4）开发低温型磷酸铁锂材料：
•磷酸铁锂的低温性能不理想，-20~-40°C下，放电容量只有室温下的容量的70%~60%，北方寒冷地区使用受限。
（5）开发低成本磷酸铁锂生产工艺：
•未来要在原材料、生产装备及工艺等方面升级。如采用超长6列双层密封辊道窑或大型陶瓷回转窑，可以大幅度提高产能、降低能耗。此外，生产基地选择电价相对便宜的地区，也能大幅度降低成本。
动力电池发展现状-电池成本
当前企业均从结构降本和体系降本两方面共同出发，结构降本是当前企业发展重点，体系降本周期更长，研发成本更高。
（1）结构降本：普通模组-大模组-无模组，是结构降本的主要发展方向，目前无模组维保难度和密封性是主要技术问题。
（2）体系降本：体系降本分为正负极材料及电解液两大类，极性材料，当前以磷酸铁锂降本为主。
电解液固态化，可以提升电池安全性，从量产角度上说，存在降本可能。
2023年3月我国新能源乘用车电机/电控装车量同比增长34.1%
2023年3月，我国新能源乘用车配套驱动电机/电控装车量为61.5万台，同比增长34.1%，环比增长36.3%，其中纯电动乘用车装车量为41.2万台，插电式混合动力乘用车装车量为20.3万台。
动力电池发展现状-电机驱动系统优劣势对比
目前驱动电机的主流是永磁同步电机，近年来配套占比逐年提升；交流异步电机在特斯拉等车型中仍在应用，其具备转速高、可靠性好等优势，适合运动型乘用车。
永磁同步电机配套占比提升明显，连续三年配套占比在95%以上。
不同电机驱动系统优劣势对比分析：
（1）永磁同步电机
优势：转矩密度高、转距脉动低、振动噪声小，具有宽广的弱磁范围与高转矩过载能力。
劣势：恶劣的运行环境与频繁的过载容易导致永磁同步电机磁钢发生不可逆失磁。
（2）有刷直流电机
优势：控制相对简单，具备良好的调速性能与成熟的制造技术。
劣势：难以高速运行、过载能力相对有限，需要定期维护，可靠性不高。
（3）交流异步电机
优势：结构简单、坚固耐用、价格便宜、维护方便、可靠性高等。
劣势：存在高附加铜耗及铁耗、高绝缘介质损耗、附加转矩脉动、电磁噪声等技术难点。
（4）开关磁阻电机
优势：结构简单、坚固、工作可靠、容错能力强、系统成本低、调速系统优良。
劣势：噪声与振动大，在电动汽车领域的应用较少。
动力电池发展现状—“三合一”电驱动产品
动力电池发展现状-集成方式对比分析
电驱动动力总成的集成方式包括二合一、三合一、多合一等。三合一为目前的主要技术，目前多合一仍存在热管理、电磁干扰、故障率等技术问题尚未得到解决。
电驱动总成现状：目前三合一电驱动总成为主流驱动系统，而多合一系统由于热管理、电磁干扰、故障率等技术问题尚未得到解决，难以实现规模化应用。虽然集成化是电驱系统的发展趋势，但是设计、可靠性及零部件的兼容性问题时判断动力系统是否符合车辆的重要标准。
三电技术未来趋势展望
动力电池技术发展趋势
结构高度集成化，化学体系高比能已经成为动力电池的主要发展趋势。
结构形式：
传统电池装车比例下降，主要由于单位体积能量低，成本相对较高，大模组工艺受到更多企业的关注，CTC/CTB技术在后市场应用问题尚未解决，不适宜大规模量产。
化学体系：
纯电动汽车发展目前分成两种方向，一是以城市代步为主的微型车，磷酸铁锂主要增量市场；二是高镍三元代表的高端市场，核心为产品性能，未来第二种产品占比将会扩大，所以高比能电池技术是未来发展的核心方向。
技术发展趋势-化学体系
电池原材料价格屡创新低，磷酸铁锂单价较去年年底已下降34.5%，同时在补锂、掺硅等一系列改进技术手段下，磷酸铁锂未来短时期内是电池化学体系的核心应用材料。
技术发展趋势-电池形状
•方型电池依然是电池市场成组形状的核心结构，在大规模应用中的效果表现良好。
•46系列大圆柱电池对热管理的要求降低，可以很好的克服圆柱电池相关缺点，在特斯拉引导下未来会有明显的增长。
•软包电池设计难度大，产品一致性、成组结构均较为复杂，在中国市场内没有明显优势。
技术发展趋势-成组结构
•电池CTB技术是当前各企业逐渐采用的技术，以电池成组密度提升为主要目的，CTB降本作用微弱。
•电池CTC技术目前遇到困难较大，在维修成本高昂及维修时间大大延长的后市场背景下，CTC应用前景不确定，短期内不会出现大规模量产可能。
驱动电机发展趋势
•中国新能源汽车驱动电机呈现轻量化与集成化、永磁高效化、数字化等发展趋势，新材料及制造工艺应用、改进冷却方式、新电机方案创新等多技术方向。
驱动电机技术突破
（1）高转速设计：电机转速提高后，功率大幅提升，电机系统功率密度提升，高转速电机设计的难点在于转子磁桥设计，高速轴承选型，高频带来的EMC问题等难以解决；
（2）扁线绕组技术：较散嵌绕组排列紧密，可有效提高槽满率，提高效率，提升功率、转矩等输出性能指标；导热性强，温升低。同时针对于电机转速提升，扁线绕组需要进行分层和低集肤效应设计；
（3）高磁阻、少稀土永磁技术：采用增大磁阻转矩、渗镝、高速铁氧体SPOKE结构等技术，减少贵重稀土材料；在永磁材料中的用量，在保证可靠性和性能的前提下，降低电机成本；
（4）油冷电机技术：油绝缘性能良好，沸点和凝点比水要高，使冷却液在低温下不易结冰，高温下不易沸腾，散热效率更高，按照冷却油与定子轭部的接触形式主要分为直接油冷和间接油冷方式。
轻量化与集成化：提高电机系统效率，降低能耗损失，利用高度的集成实现轻量化来；进一步降低能耗：电机、减速器、电控三合一深度集成。
永磁高效化：高转速、高功率密度、低振动噪音、低成本成为驱动电机发展方向，永磁电机具有功率密度高、效率高、可靠性高等优点。（1）技术方向有新材料及制造工艺应用：采用高导热(硅钢等)、高导电率铜线、高耐压低成本绝缘材料、高耐温电磁材料等新材料及制造薄钢、提高绕线密度、线圈类型等新制造工艺，降低电机体积，提高功率密度；（2）冷却方式改进：主流冷却技术已经从风冷、水冷，发展到目前油冷；（3）新电机方案创新：无/低重稀土电机技术、混合励磁电机技术、串并联绕阻切换技术等。
数字化：电机与电控的深度配合，对电机转速利用、扭矩分配、安全监控、标定、通信等功能优化，加强人机交互功能，提升驾驶感受。
