E技之長-2020年新能源技術創新淺談
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2020年國際關系發生了根本性的變化，這其中最重要的就是中美之間的摩擦，拋開政治因素不談，兩國在科技領域的掣肘體現了我們在核心技術上的短板，除了關乎經濟發展的芯片產業，汽車技術尤其是新能源汽車技術領域，雖然我國起步比較早，力圖在新能源領域完成彎道超車，但目前為止，很多核心技術還依賴與國外廠家的合作。
現實在2020年發生了變化，技術競爭力被企業視為生存與發展的重中之重。傳統的燃油車時代，核心技術一直處于被外企壟斷的局面，中國品牌極力追趕，但難以超越。隨著汽車電動化時代趨勢的發展，如今在電動技術領域，越來越多的國產品牌實現部分技術達到領先全球的水平。在純電動車領域，并沒有在發動機、變速器和體系制造能力等方面的技術壁壘，因而中國在純電動汽車技術上面的優勢會助推國產新能源汽車在電動車領域拔得頭籌。
根據剛剛發布的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》，到2035年我國汽車產量將達到4000萬輛。其中50%為新能源汽車，而純電動汽車在新能源汽車總體中的比例將達到95%。所以產量的巨大需求必定會帶動新能源汽車技術的井噴發展，只有掌握了核心技術才不會在發展中受制于人。2020年我們總結了國內整車和電池企業在技術突破上的一些成果，雖然不夠全面，也不能完全代表國內技術發展的整體水平，通過這幾項技術的突破我們依舊可以看到中國汽車工業正在向著預定目標穩定前進，一步一個腳印。
機電一體化
所謂的驅動電機一體化，也就是“三合一”，是將控制電子電路的逆變器和減速器集成到電機中。它通過技術的協調來實現，更容易小型輕量化并縮短開發周期，以及降低成本，提高效率。在即將到來的自動駕駛時代，基于模塊的“三合一”開發已經成為一種趨勢，不僅可以設計簡化零部件之間的外部布線，達到輕量化、節約成本等目的。對于主機廠來說，“三合一”電驅動讓車輛各系統布局更加靈活；對于終端消費者而言，則可以獲得最大化的乘坐空間，以及寬敞的車輛儲物空間。
“三合一”電驅動的集成化就像樂高玩具一樣，將一個個汽車零部件實現標準化設計和生產，從而實現模塊化。這種模塊可以搭載在主機廠的同車型上，以此減小大量的開發成本。目前，“三合一”電驅動應用的最大難點在于能否實現“1+1+1>3”，其中涵蓋集成化、NVH、散熱和潤滑需求，以及更巧妙的結構設計等方面能力。
廣汽新能源在機電一體化方面一直處于行業領先，2019年，推出了搭載在Aion LX的高性能的雙“三合一”電驅系統。這個集成度極高的電驅系統能夠降低傳輸損耗,大大提升能量的傳輸效率,使電機傳動效率達到行業最高的99%。同時,“三合一”的電機布局還帶來重量降低12%的優勢,進一步保證電驅的輸出效率。2020年北京車展上，廣汽新能源又發布了全球首創高性能兩擋雙電機“四合一”集成電驅，實現了雙電機、控制器和兩擋減速器深度集成。該技術獲得70多項專利，其中發明專利29項。帶來340kW的強勁動力，綜合驅動效率達到90%，功率提升13%，體積減小30%，重量減輕25%。
軍工背景的長安汽車在機電一體化技術領域也有了不小突破，自從香格里拉計劃實施以來，長安新能源與華為、恩智浦、特來電、聯想、中汽研、清研理工等11家企業及機構成立聯合技術創新中心，在電池，電子電氣架構、多合一電驅系統、高效電池系統、一體化熱管理系統等技術方面取得了不錯的成績。經過多年的發展，長安新能源最近推出了基于域控制的第三代域電子電氣架構。第三代域電子電氣架構可將一系列功能整合到一個域中，特點是功能集成度更高，控制器數量更少，連接線束更少，所對應的成本也更低。這也就意味著，長安新能源在域電子電氣架構方面，有著高起點、高集成度的特征，對于行業而言，其在技術層面走在了國內同行的前列，而對于用戶來說，將享受到更先進、更可靠的新能源汽車產品。長安新能源多合一電驅系統總成不僅能有效節省70L前機艙空間，大大提高了車內空間的利用率，而且，一系列技術的應用，讓這套總成的最高效率達到了94%，系統的最高轉速可至15000rpm，最大功率也達到了150kW，同時噪音較之前最大降低了10Db。數據雖然有些抽象，反映在實際駕乘感受上，就是動力更強勁，性能更優良，駕乘更舒適，體驗更完美。
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電池技術
長城汽車旗下的蜂巢能源成立以來，一直致力于高效清潔的能源系統開發，無鈷電池技術更是國內首創。為什么車企們這么追求“無鈷化”呢？在三元鋰電池中，鈷是一種必不可少的元素，它可以讓三元鋰電池穩定下來，不易自燃自爆，但是“無鈷化”，不僅能讓電池的成本降低，同時還能在高密度、長續航的基礎上，增加電池的壽命，唯一的技術難點就是電池的安全性能。據蜂巢能源表示，他們能通過陽離子摻雜技術、單晶技術和納米網絡化包覆這3項關鍵技術，能讓電池在能量密度、壽命和安全性等各方面都能有非常良好的表現。2020年，兩款無鈷新電池正式面世，一款是基于590模組的電芯，電池容量為115Ah，可以兼容目前市面上絕大部分的純電平臺，同時長城方面還極其自信地給出了15年120萬公里的超長質保期，另一款是L6薄片無鈷長電芯，電池容量更高，達到了226Ah，最高可為車型帶來880公里的超長續航里程，據悉，這兩款電池都有望在2021年下半年實現量產。動力電池研發中心隸屬于長城控股集團旗下的蜂巢能源，在全球規劃設立七大研發中心，包括國內的保定、無錫、上海，以及海外的韓國、印度、美國、日本。保定研發中心占地面積約105.6畝，至今已經投入研發費用超過7億元，電池試制車間、試驗中心、分析中心已經建成并投入使用。關鍵材料研究院具備新材料研發、測試、中試能力；電芯及先進技術研究院具備下一代電芯技術研發、測試、中試能力，中試線產能45MWh，測試通道6960個；電芯應用技術研究院具備電池包的設計、仿真、安全測試及量產的能力。
2020年3月底，比亞迪正式推出刀片電池，這款電池用超高的安全性征服了動力電池測試領域的“珠穆朗瑪峰”——針刺測試。刀片電池所表現出的高安全、長續航、長壽命等特點，將把動力電池的發展路線重新拉回到以安全為本的正確道路上。刀片電池是比亞迪最新研發的超級磷酸鐵鋰電池，將電芯做成了“刀片”形狀， “刀片”的長度可以根據電池包的尺寸進行定制，最長可以做到2米多。這讓刀片電池在成組時可以跳過“模組”，直接組成電池包。相較傳統的有模組電池包，“刀片電池”的體積利用率提升了50%以上，續航里程已經達到了高能量三元鋰電池的同等水平。比亞迪使用了全方位高溫“陶瓷電池”技術保障電池安全：在高風險安全位點全面使用耐高溫和具有優異絕緣性能的高溫陶瓷涂層，如極耳陶瓷、陶瓷極柱等應用，讓比亞迪刀片電池的安全性能得到極大的提升。安全性能的大幅度提升。比亞迪也憑借刀片電池技術獲得了2020全球新能源汽車前沿及創新技術獎，刀片電池目前已經在比亞迪漢純電車型搭載應用，比亞迪漢EV作為統領“王朝家族”的旗艦級轎車，其綜合工況下的續航里程達到605公里，百公里加速3.9秒。
寧德時代2020年推出了全新的CTP高集成動力電池開發平臺（Cell To Pack），即電芯直接集成到電池包。CTP技術是在模組結構基礎上做簡化，對電池包結構優化，在縱向或者橫向的排列方式上，通過層次分割，實現較大幅度降成本。CTP技術的優勢有電池包體積利用率提高15%-20%，零部件數量減少40%，生產效率提升50%，投入應用后會大幅降低動力電池的制造成本。目前，寧德時代已經取得超70項CTP核心專利，預計后期還將有更多的新技術應用在CTP電池包以保障產品安全。CTP技術兼顧產品的高能量密度和經濟性，同時不犧牲產品的可靠性和安全性，并在工藝上，通過工藝整合，取消了傳統模組產線，大大減少動力電池產線所需的場地、設備和人力，極大提高生產效率。因此，CTP技術對電動汽車的進一步推廣具有重要意義和極大促進作用。這項技術也獲得了2020全球新能源汽車前沿及創新技術獎。在技術應用上，寧德時代目前為哪吒汽車提供其旗下CTP高集成度電池Pack技術、5年50萬公里長循環壽命等電池技術，今后陸續應用在哪吒汽車所研發的五款車型上。
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