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新能源汽车研发设计知识概览——新能源汽车行业及研发设计 ... ...

车城主(稿源) 2022-2-1 22:11 No.1587


图 1  新能源动力系统(以锂离子电池系统为例)和传统燃油动力系统的性能对比


新能源汽车的销量在中国和世界上其他主要国家都一路走高。与此同时,新能源汽车行业的产量情况又如何呢?以中国为例,图 2 能够给出这个问题的答案:至 2018 年,新能源汽车的产量与销量都几乎相等。这样的局面,用经济术语来讲,是产销率基本上接近 100%,也就是新能源汽车不愁卖。即使新能源汽车的生产和销售之间存在定的时滞,但是每年都接近 100% 的产销率足以打消市场分析人士的所有疑虑。在市场片欣欣向荣的大好局势中,各路资本、各家企业都竞相进入新能源汽车产业,或准备在这个行业中试身手。虽然这几年内,部分企业偶尔出现过些波折,但行业的整体发展水平始终积极向好。



图 2  2013—2018 年中国新能源汽车产销量变化


为了对行业的发展状态做出评价,些专业机构进行了积极尝试。例如,中国汽车技术研究中心在关键零部件成本与整车价格水平、技术先进水平、自主研发、科技创新和基础研究、产业化能力、消费环境、市场发展潜力、基础设施建设、财政支持政策等诸多因素的基础上,提出了可作为评价标准的新能源汽车产业竞争力综合指数。2018 年,该机构对前年多国的汽车产业竞争力综合指数评估后认为,中国的行业发展水平已经从 2013 年之前的明显落后于美国、日本、德国等发达国家的状态,迅速提升到与这 3 个工业大国不相上下的状态,如图 3 所示。能取得这样令人振奋的成绩,离不开中国新能源行业无数从业者多年来迎难而上的辛勤奋斗。



图 3 2013—2017 年中国、美国、日本、德国新能源汽车产业竞争力综合指数


即使中国的新能源汽车产业综合指数已经和世界上的几个发达国家不分伯仲,新能源汽车产业的扩张趋势也并未到此止步。众所周知:改善并保护环境、保障交通能源需求多样化这两项支持新能源汽车产业的重要因素,在世界上各主要国家和地区都得到了致认可。因此,未来十几年至二十几年,新能源汽车行业仍将保持积极的扩张趋势。与此同时,汽车(或者说广义上的道路交通运输工具)的智能化程度也会不断提高,到 21 世纪中叶,将会形成与今天截然不同的高效环保道路交通运输体系。在这个过程中,新能源汽车及其上下游行业相关的研发设计工作职位需求也会持续存在。


在现代车企中,款新车型从研发设计到生产的过程是项相当复杂的系统工程。为了简明易懂地进行介绍,我们可以将汽车研发设计的大致过程与假期旅游出行的过程做出图 4 所示的类比。为方便突出重点,图 4 所示的汽车研发设计过程已经高度简化。不过,即使实际研发过程比图中复杂许多,从这简单的类比中也能够看出:新车型的研发与生产,就是从设想要造怎样的车开始,到最终造出款满意的车的过程。在这个过程中,存在着研发能力、技术水平、预期成本、法规与政策等约束条件,以及大量的选择、判断、设计与验证环节,这些具体细节都会由负责新能源汽车研发设计的相关工作者来实现。供应新能源汽车零部件的企业概况又如何呢?新能源汽车与传统汽车的主要区别就在于有动力电池、电机控制器及驱动电机等部件,整车控制单元等重要的电子器件也必须与新能源汽车的工况充分匹配。除此之外,照明灯、指示仪表等多种辅助电器件在新能源汽车和传统燃油汽车上都可以无差别通用。既然如此,我们 不妨对那些与新能源汽车相关的特定零部件供应商,例如动力电池企业进行分析。



图 4 新能源汽车研发设计过程与假期旅行过程的类比


在当前中国的动力电池市场上,各企业都处于激烈的竞争之中。对比图 5 所示的 2017 年中国动力电池配套量前 10 强企业排名和图 6 所示的 2018 年前 10 强企业排名,就能深刻体会到这点,些企业失去了其原有的位置。动力电池企业相关的研发设计职位,或者更广义地说,新能源汽车的车载储能系统研发设计相关工作,在未来的十几年内也都充满了机遇和挑战。



图 5 2017 年中国动力电池配套量前 10 强企业排名



图 6 2018 年中国动力电池配套量前 10 强企业排名


新能源车载储能系统包括且不限于锂离子电池、金属 - 空气电池、氢燃料电池、超级电容等各种形式的新型系统。只要任何一家企业在其中任意一种储能系统的综合性能上取得突破性进展,就能对现有的锂离子电池体系形成压倒性的优势。如图1 所示,在评价储能系统是否符合车载需求的 8 个指标中,当前的锂离子电池在成本、储能密度、使用寿命这 3 项上还只能算基本满足需求,在可靠性和安全性这 2项上也都有充分的提升空间。在动力电池和其他新型储能装置的研发设计职位中,究竟有哪些机遇和挑战,后续文章将会做具体介绍。



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