全球电动汽车市场走势与关键技术展望

  2023年第43周增程式电动车销量达0.9万辆，稳居中国市场新势力品牌销量榜首。的确，曾被许多人吐槽的增程式电动车销量慢慢的变好，主打增程式汽车的理想汽车10月共计交付新车40,422辆，同比增长302.1%；上汽大众ID系列纯电动车销量达到15,060辆，超过哪吒汽车。

  但不管怎样，增程式混动只是燃油车到纯电动车的一种过渡，原因是目前电池价格过高，占了整车成本的六成。部分车企为了短期效益，在电动汽车技术尚未完全成熟之际纷纷进入混动领域并不难理解。

  实际上，增程式是现阶段一种既要充电，又需要加油的权宜之计。增程式是广义的插混车型，它采用电力驱动系统行驶，在IDTechEx《电动、燃料电池和无人驾驶汽车2023-2043》的电动汽车分类中比较符合插电混动车型（PHEV）的特征。

  电动汽车包括不同形式：纯电动车（BEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）、高压混合动力电动汽车（HEV）和低压全混合动力电动车辆（48V FH）。因没有发动机关闭模式，尽管提高了燃油经济性，48V轻度混合动力（MH）车辆并不包括在内。“电动汽车”还包括燃料纯电动车（FCEV）。中国的“新能源汽车”与之类似，也不包括强混合动力车。

  市面上大多数的强混车和弱混车都属于“非插电式混合动力车”，本身不用充电。强混车具有更大功率的电机，在起步或低速时可以单靠电力行驶。增程式混动是一种配有车载供电系统的电动车辆。它要充电，不充电也可以靠驶，可切换燃油、耗电、混合驱动方式。至于增程式混动算不算纯电动车，看看理想刚刚被曝光的首款纯电动车型MPV就知道了。

  每年全球销售约8000万至9000万辆汽车，而新能源车的渗透率约为4%，中国占了很大比例。全球在用汽车约11亿辆，对道路排放的贡献最大，使该行业自然成为绿色政策制定者关注的焦点。事实上，电动运输还包括货车、卡车、公共汽车、两轮车、建筑用车、海运和飞机。

  虽然电动汽车可以追溯到一百年前，但线年，之后一直在增长。未来想象空间很大，为从先进材料到电池组、功率电子科技类产品和电机的供应链参与者创造了最大机会。此外，电动汽车也推动了创新步伐，使交通实现了电气化，也改变了监管和商业模式。

  从地区来看，根据欧洲汽车制造商协会（ACEA）公布的数据，6月份欧洲新车注册量同比增长19%，达到127万辆，其中纯电动车销量同比飙升55%，而柴油车交付量同比下降10%。此前插电式混合动力汽车销量同比下降，反映出决策者对混合动力车越来越怀疑。

  被誉为“电动车天堂”的挪威水力发电占80%，风力发电占20%，纯电动车普及率排在世界首位，特别是2019年前后，如今已接近饱和（17.6万辆）。德国和英国拥有更大的潜在市场，将支撑电动汽车的中期增长，2022年汽车销量分别为260万辆和160万辆。

  限制内燃机销售和排放的强有力政策正在推动电动汽车迅速增加。2022年6月，欧洲环境部长理事会确认，欧盟国家将在2035年前禁止新车和面包车使用内燃机。

  2019年以来，特斯拉在欧洲的影响力一直在下降。2022年4月其柏林超级工厂正式开业，不过Model Y的量产进展缓慢。这使售价均低于特斯拉的日产Leaf、雷诺Zoe和大众E-Up成为了欧洲最畅销的车型。

  欧洲车企采用NMC（镍锰钴）电池化学物质的变体，由于单位体积内的包含的能量更大，更高镍的变体市场占有率正在逐渐增加。

  从美国电动汽车市场占有率看，特斯拉是当之无愧的支柱，六年来一直是市场领导者，过去四年占据了约50%的份额。与此同时，美国传统车企通用和福特已逐渐失去了市场占有率。IDTechEx预计，随着电动皮卡市场的出现，这样的一种情况将发生明显的变化，电动福特F150和通用Silverado有望成为最畅销的电动汽车。2022年，福特和通用率先发布上述车型，相比之下，几经跳票，特斯拉Cybertruck终于在7月下线，而Semi半挂卡车量产至少要到2024年年底。

  中国电动汽车数据来源有点多，尽管中国是世界上最大的汽车市场，但没有像欧洲和美国那样的第三方数据发布系统，只能是各取所需。IDTechEx认为，中国汽车工业协会（CAAM）的数据是公开可用的最高质量数据，是被政府批准收集和公布汽车行业数据，但往往发布较晚。

  现在，人们在使用电池供电电动汽车时也都在问一个问题，这些车辆是不是真的环保？有一种说法是，燃料电池电动汽车（FCEV）更为环保。我们来看看汽油与氢气的燃料成本。

  在欧洲，汽油成本很高，但新型汽油车的油耗很低，计算得出，氢的零售价需要在9美元/公斤左右，才可以获得与汽油车类似的年加油成本。德国主要为灰氢的HRS（加氢站），价格目前为9.50欧元/公斤（11.25美元/公斤）。

  在美国，汽油成本较低，但新型汽油车的油耗较高，氢的零售价需要在6-7美元/公斤之间，才可以做到与汽油车类似的年加油成本。加州氢的HRS价格目前约为13.14美元/公斤（加州要求至少33%为可再次生产的能源）。

  如果汽油价格保持在低位，且汽油燃料经济性提高，氢对等的目标价格只会更低。FCEV的加氢成本需要比ICE汽车便宜得多，才能抵消FCEV大量额外资本支出成本。氢并不便宜，除非绿氢得到大量补贴，否则也不会便宜。

  据了解，沃尔沃集团旗下公司Powercell一直在与全世界汽车零部件供应商博世集团合作，共同开发适合批量生产的质子交换膜燃料电池（PEMFC）技术，为重型电动商用汽车制造氢燃料电池，以供应全世界汽车市场。目前，博世在欧洲、美国、中国无锡生产车用燃料电池电堆。

  与更重、更厚、价格更高的石墨相比，PowerCell系统相对于Ballard等竞争对手的技术优点是使用不锈钢双极板，能轻松实现更大的体积功率密度（140kW/m3），而Ballard约为100kW/m3。这是一个明显的优势。不过，两者的重量功率密度大致相同，约为186W/kg。

  PEMFC是目前所有道路燃料纯电动车（FCEV）都在用的技术。其工作原理是，分子氢被泵送到阳极侧的气体扩散层中，氧被泵送到阴极侧的气体漫射层中。含有铂的催化剂剥离氢电子，并将分子氢分解为质子；电子行进到负载发电。质子穿过质子交换膜，在阴极侧与氧气重组，产生主要的副产品——水。

  事实上，在车辆内部署燃料电池并不是一个新概念，包括丰田、福特、本田、通用、现代、大众、戴姆勒和宝马在内的主要车企在过去30年中投入了大量资金推进这项技术。乘用车方面，在开发燃料电池方面也投入了大量的精力和费用，但直到2021年，只有丰田和现代两大车企在生产FCEV汽车，自2014年以来，FCEV的总销量不到2万辆。

  燃料电池汽车的部署面临的挑战在于：降低燃料电池系统组件的成本和推出足够的氢燃料补给基础设施。同样重要的是，利用可再生电力电解水生产的廉价绿氢的可用性，这对FCEV提供其销售所依据的环境证书至关重要。

  电动汽车的创新焦点是电池、牵引电机和逆变器。在电池短缺的情况下，提高功率电子设备和电机的效率是关键。而车辆续航能力的逐步提升，对产品竞争力和消费的人采用至关重要。

  电池是电动汽车最核心的组成部分之一，目前主要是采用锂离子电池。电动汽车电池的构成与性能直接相关，电池容量越大，续航里程就越远。同时，电池的充电速度、寿命等方面也直接影响着电动汽车的使用体验和成本。

  基于石墨阳极和层状氧化物阴极（NMC，NCA）的锂离子电池主导了大部分电动汽车市场。不过，随着锂离子电池开始达到性能极限，环境和供应风险凸显，锂离子电池的改进和替代慢慢的变重要。一些厂商都在开发先进电池技术，包括锂离子电池设计、硅阳极和固态电池。

  在电机市场，新的设计、功率和扭矩密度逐步的提升，能够以更小、更轻的电机加速车辆，节省电池中储存的宝贵能量，提高续航能力。目前，电动汽车市场采用了几种不同的解决方案，包括永磁体、感应电机和绕线转子电机。随着特斯拉宣布下一代永磁电机将弃用稀土材料，电机的改进将不再是渐进式。未来，纯电动车的电机将呈现百花齐放的局面。

  在汽车功率电子科技类产品（逆变器、车载充电器、DC-DC转换器）方面的关键进展是，在提高动力系统效率的同时降低电池组容量或提高续航能力。实现更高效率的关键途径之一是向800V或以上碳化硅MOSFET和高压车辆平台过渡。随着雷诺、比亚迪、通用和现代宣布800V汽车平台，并在2025年前采用碳化硅MOSFET，这一趋势将继续加快。

  这一转变给功率模块封装材料带来了新的挑战，因为在保持15年常规使用的寿命的同时，需要更高的开关频率、更高的功率密度和更高的工作时候的温度。800V平台电压和碳化硅逆变器的采用，以及半导体芯片功率密度的指数级增长，将使新的双面冷却设计、铜线键合和引线框架不断推陈出新。