作者：Pierrick Boulay，Dimitrios Damianos，Milan Rosina，To

汽車行業(yè)多年來(lái)一直被CASE所驅(qū)動(dòng)，即網(wǎng)聯(lián)化（Connected）、自主/自動(dòng)化（Autonomous/Automated）、共享化（Shared）和電氣化（Electric）。在這四個(gè)發(fā)展趨勢(shì)中，其中兩個(gè)聚積了更多的研發(fā)力量。

第一個(gè)是OEM汽車電氣化。由于歐盟設(shè)定了二氧化碳減排目標(biāo)（2021年為95g/km，2025年達(dá)到81g/km），除了汽車電氣化，OEM似乎別無(wú)選擇。

第二個(gè)是自主/自動(dòng)駕駛，需要OEM將越來(lái)越多的自動(dòng)駕駛功能集成在一起，以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。通過(guò)添加更多的傳感器，并不斷提升計(jì)算性能來(lái)處理這些傳感器產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，OEM有望實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

汽車電氣化的驅(qū)動(dòng)力

據(jù)Yole Développement估計(jì)，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車（EV/HEV）市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，到2025年，這類新車將超過(guò)3,000萬(wàn)輛。

汽車的電氣化有一些強(qiáng)大且持久的驅(qū)動(dòng)力（圖1），以應(yīng)對(duì)社會(huì)和環(huán)境的挑戰(zhàn)。其最主要的好處在于，汽車碳排放會(huì)減少，人口稠密地區(qū)的空氣污染將得到改善。電氣化對(duì)汽車制造商也有意義，因?yàn)檎贫藝?yán)格的二氧化碳減排目標(biāo)，制造商必須大幅降低汽車的平均二氧化碳排放水平，以避免受到嚴(yán)厲的處罰。車輛動(dòng)力總成的電氣化可以極大地減少二氧化碳排放，因而成為汽車制造商發(fā)展戰(zhàn)略的重要一環(huán)。

圖1：實(shí)現(xiàn)清潔交通的強(qiáng)大且持久的驅(qū)動(dòng)力。（圖片來(lái)源：Yole）

經(jīng)過(guò)EV/HEV制造商二十多年的積累，傳統(tǒng)的主流汽車制造商和新興的OEM現(xiàn)在都開(kāi)始大規(guī)模部署EV/HEV。

在這個(gè)門檻歷來(lái)都很高的市場(chǎng)中，電氣化催生了許多新的初創(chuàng)企業(yè)，盡管其中許中還不太可能獲得主流認(rèn)可。全球的汽車制造商推出了大量電動(dòng)汽車，客戶可以自由選擇不同的電氣化類型和汽車設(shè)計(jì)。續(xù)航里程不斷增加，價(jià)格也不斷降低；最重要的是，電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施得到了廣泛部署。所有這些因素都提高了客戶購(gòu)買電動(dòng)車的積極性，減輕了人們從前購(gòu)買EV/HEV汽車的疑慮。

不同類型的電動(dòng)汽車

我們將電動(dòng)汽車分為混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車兩種，混合動(dòng)力汽車既包含電動(dòng)機(jī)，也包含內(nèi)燃機(jī)（ICE），而純電動(dòng)汽車僅包含電動(dòng)動(dòng)力總成系統(tǒng)。二氧化碳排放量為零的純電動(dòng)汽車被認(rèn)為是汽車電氣化的終極目標(biāo)。

但是，由于技術(shù)、成本、原材料和生產(chǎn)的限制，從內(nèi)燃機(jī)汽車到全電動(dòng)汽車的過(guò)渡不可能一蹴而就。缺乏充電基礎(chǔ)設(shè)施也是一個(gè)很大的阻礙。

傳統(tǒng)的汽車OEM也開(kāi)始生產(chǎn)電動(dòng)汽車，但這可能影響其ICE汽車的銷售。他們必須維護(hù)與ICE相關(guān)的現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施、員工、分銷和銷售網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還必須開(kāi)發(fā)新的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、工程技術(shù)且具備生產(chǎn)電動(dòng)汽車的能力，電動(dòng)汽車的生產(chǎn)通常要與傳統(tǒng)的ICE生產(chǎn)分開(kāi)。

整個(gè)汽車供應(yīng)鏈都必須重建，這當(dāng)然需要一些時(shí)間。在目前的過(guò)渡期內(nèi)，汽車廠商為客戶提供的車輛具有不同的電氣化水平（圖2）。與ICE汽車相比，混合動(dòng)力汽車的碳減排程度各不相同，輕度混合動(dòng)力汽車（MHEV）的碳減排程度較低，而插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）可達(dá)到大約50％。

圖2：不同類別的EV/HEV及其二氧化碳排放量。（圖片來(lái)源：Yole）

從混合動(dòng)力汽車到純電動(dòng)汽車

在過(guò)去的二十年中，EV/HEV行業(yè)的主力是全混合動(dòng)力汽車（HEV），主要由1997年推出的豐田普銳斯所取得的商業(yè)成功驅(qū)動(dòng)。由于政府制定了嚴(yán)格的碳減排目標(biāo)，鋰離子電池不斷發(fā)展，成本持續(xù)降低，再加上許多其他因素（圖3），汽車行業(yè)正在“加速電氣化”，更快地向電動(dòng)模式且續(xù)航里程更長(zhǎng)的汽車過(guò)渡，例如插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）和電池電動(dòng)汽車（BEV）。

插電式混合動(dòng)力汽車和全電動(dòng)汽車的確可以顯著減少碳排放，幫助汽車制造商達(dá)到二氧化碳減排目標(biāo)，避免受到嚴(yán)厲處罰。

圖3：激勵(lì)機(jī)制以及汽車制造商未達(dá)到各國(guó)政府設(shè)定的二氧化碳減排的嚴(yán)格目標(biāo)時(shí)將受到的處罰，這些因素加速了汽車電氣化初始戰(zhàn)略路徑的制定。（圖片來(lái)源：Yole）

PHEV和BEV均為可充電汽車，它們可通過(guò)電網(wǎng)充電，當(dāng)然最好使用清潔能源（例如光伏、風(fēng)能和水力發(fā)電）產(chǎn)生的電力。PHEV的電動(dòng)模式續(xù)航里程約為50至80km。由于PHEV可以在全電動(dòng)模式下行駛，因此也可以減少城市的空氣污染排放，但其全電動(dòng)模式僅適用于短途城市通勤，因此貢獻(xiàn)也十分有限。

為了實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的電動(dòng)模式續(xù)航里程、減少二氧化碳排放并改善電動(dòng)汽車對(duì)環(huán)境的影響，電池、電力電子器件和系統(tǒng)以及汽車設(shè)計(jì)等方面均需要不斷變革。

電力電子技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)包括SiC和GaN半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用（主要用在牽引逆變器、車載充電器和DC-DC轉(zhuǎn)換器中）、更先進(jìn)的器件封裝技術(shù)（銀燒結(jié)芯片貼裝、銅線鍵合、無(wú)鍵合互連、Si3N4AMB活性金屬釬焊陶瓷基板、高溫環(huán)氧樹(shù)脂封裝等）和不同系統(tǒng)的機(jī)電一體化。

為了延長(zhǎng)里程，需要在減小體積和重量的同時(shí)增加功率密度，其他改進(jìn)則有助于提高整體可靠性并降低生產(chǎn)成本。電氣化日益普及的一部分原因是消費(fèi)者意識(shí)增強(qiáng)，但主要還是歸因于汽車工業(yè)工程技術(shù)的加速發(fā)展。

編輯：hfy