轻量化、固态电池、800V高压平台、双电机串并联以及机器人
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背景
2022年世界新能源汽车走势较强，1-12月的广义新能源汽车销量1411万台，其中混合动力达到372万台，占比26%。剔除普通混动后的世界新能源乘用车走势较强。2022年1-12月世界新能源乘用车达到1031万台，同比增长63%。其中12月销量125万台，同比增长45%。
2022年1-12月中国新能源乘用车占比世界新能源63%的表现优秀，其中Q4，中国占世界新能源乘用车市场份额的64%。
在这些数据背后，是大量资本、人才向这条赛道不断涌入，其中既有传统汽车人造车，也不乏跨界新秀。然而，从燃油切换为新能源，汽车的核心部件已经发生了变化，三电系统的地位取得传统的底盘、发动机以及变速箱。但这还不是这场变革的全部。
事实上，伴随着行业对新能源车的续航能力、生产成本、工艺制程、自动化水平等方面提出新的要求，一系列技术也随之诞生。一些技术已经进入市场化快速发展阶段，而还有一些技术展现出开阔前景，但还处于爆发前夕。
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《2023年度中国汽车技术趋势》
2022年12月29日上午10点,中国汽车工程学会线上发布《2023年度中国汽车技术趋势》。具体来看,2023年度中国汽车十大技术趋势包括:
1、中央计算电子电气架构解决方案将实现重大突破
技术类型：实现重大突破技术
趋势解读：随着车辆智能化需求升级，当前车辆先进电子电气架构从跨域融合向中央计算发展。中央计算的电子电气架构是实现“软件定义汽车”的前提条件，中央计算的电子电气架构通过上层软件的调度，能够更加充分地发挥底层芯片的处理能力，使得车内通信、OTA升级更加便利。
2023年，将重点突破车辆功能全局动态部署、软硬件解耦、功能持续更新等技术难点，实现中央计算电子电气架构解决方案。
2、360Wh/kg混合固液动力电池将实现小规模量产
技术类型：新量产技术
趋势解读：高比能、高安全动力电池是新能源汽车提高续势里程及运行安全的必要保障。混合固液动力电池相较于现有电池体系，比能量更高，安全性能也得到了大幅提升。
2023年，360Wh/kg混合固液动力电池将率先在高端车型上配套搭载。像广汽埃安、蔚来汽车、高合等车企，都在积极自研，或者与电池生厂商合作，共同推进混合固液动力电池上车的进程。
3、车桩协同大功率超充(HPC)技术放量普及
技术类型：新量产技术
趋势解读：高比能、高安全动力电池是新能源汽车提高续势里程及运行安全的必要保障。混合固液动力电池相较于现有电池体系，比能量更高，安全性能也得到了大幅提升。
2023年，360Wh/kg混合固液动力电池将率先在高端车型上配套搭载。像广汽埃安、蔚来汽车、高合等车企，都在积极自研，或者与电池生厂商合作，共同推进混合固液动力电池上车的进程。
4、冗余转向系统技术突破将满足L3级以上自动驾驶的控制需求
技术类型：新量产技术
趋势解读：高比能、高安全动力电池是新能源汽车提高续势里程及运行安全的必要保障。混合固液动力电池相较于现有电池体系，比能量更高，安全性能也得到了大幅提升。
2023年，360Wh/kg混合固液动力电池将率先在高端车型上配套搭载。像广汽埃安、蔚来汽车、高合等车企，都在积极自研，或者与电池生厂商合作，共同推进混合固液动力电池上车的进程。
5、千兆车载以太网将在多车型中实现前装标配
技术类型：应用规模显著提升技术
趋势解读：随着智能网联的飞速发展，带来了海量的车内通信数据传输需求，车载以太网将从局部应用逐步拓展为车内数据传输的骨干网。2023年，多款自主品牌将搭载应用1000Mb/s车载以太网，应用规模将达到50万辆以上。
举例而言，2022年，小鹏G9在国内首次实现千兆以太网为主干通信架构；2023年，长安、比亚迪、广汽、吉利等自主品牌将推出千兆以太网适用车型。
6、高性能无线短距通信技术将实现上车搭载应用
技术类型：应用规模显著提升技术
趋势解读：随着智能网联的飞速发展，带来了海量的车内通信数据传输需求，车载以太网将从局部应用逐步拓展为车内数据传输的骨干网。2023年，多款自主品牌将搭载应用1000Mb/s车载以太网，应用规模将达到50万辆以上。
举例而言，2022年，小鹏G9在国内首次实现千兆以太网为主干通信架构；2023年，长安、比亚迪、广汽、吉利等自主品牌将推出千兆以太网适用车型。
7、铝合金免热处理一体化压铸技术应用有望迎来快速增长
技术类型：应用规模显著提升技术
趋势解读：大型复杂一体化压铸技术是汽车轻量化的重要技术手段。例如，车辆后底板采用一体化压铸技术之后，预计能减重25%以上，制造时间缩短60%以上。
2023年，大型复杂一体化压铸技术将在前舱总成、电池包壳体等方面实现突破，多家车企将在十多款中高端车型上率先应用一体化压铸技术。除了特斯拉，我国众多车企也在积极布局一体化压铸技术，譬如蔚来汽车目前已有车型量产上市，小鹏汽车、长安、广汽等也会在2023年陆续上车。
8、纯固态Flash激光雷达将在补盲领域迎来量产
技术类型：应用规模显著提升技术
趋势解读：大型复杂一体化压铸技术是汽车轻量化的重要技术手段。例如，车辆后底板采用一体化压铸技术之后，预计能减重25%以上，制造时间缩短60%以上。
2023年，大型复杂一体化压铸技术将在前舱总成、电池包壳体等方面实现突破，多家车企将在十多款中高端车型上率先应用一体化压铸技术。除了特斯拉，我国众多车企也在积极布局一体化压铸技术，譬如蔚来汽车目前已有车型量产上市，小鹏汽车、长安、广汽等也会在2023年陆续上车。
9、70MPa IV型储氢瓶将实现小规模搭载应用
技术类型：新量产技术
趋势解读：70MPa是提高质量储氢密度的重要手段，是车载储氢系统商业化应用的必然趋势。随着大功率、长续驶里程燃料电池系统的应用，对储氢提出了更高的要求。相较于35MPa储氢瓶，70MPa IV型的储氢密度可提升50%。
2023年，随着标准法规的进一步完善，70MPa IV型车载储氢系统有望实现装车应用。
10、混合动力专用发动机最高热效率将突破45%
技术类型：新量产技术
趋势解读：70MPa是提高质量储氢密度的重要手段，是车载储氢系统商业化应用的必然趋势。随着大功率、长续驶里程燃料电池系统的应用，对储氢提出了更高的要求。相较于35MPa储氢瓶，70MPa IV型的储氢密度可提升50%。
2023年，随着标准法规的进一步完善，70MPa IV型车载储氢系统有望实现装车应用。
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具体应用技术发展趋势简述
800V高压平台及其功率器件
商用车领域，大巴车很早就使用了高压平台（800V/1000V/1600V）技术。乘用车对动力系统的空间、成本、性能要求是极为苛刻的。因此，800V在乘用车上一直处于市场化前期阶段。
而最早的800V平台的乘用车车型，可以追溯到2019年保时捷发布的全球首款800V高压平台车型Taycan，23min内可将电池电量从5%充至80%。不过，这项技术真正迎来爆发还在3年后。
目前，包括广汽埃安、小鹏汽车、长城汽车、比亚迪、东风岚图、长安阿维塔等都已布局相关快充技术。不少行业人士认为，2022年是800V车型量产元年。
电动车的里程焦虑是推动这项技术发展的核心动力。以目前400V平台的充电功率来看，功率最高的特斯拉第三代超级充电桩也只能达到250kW，而在800V平台下一些车型的快充峰值功率可达400kW以上。
伴随着电压平台升高，电动车也将掀起一轮电池材料和零部件升级，除了核心的三电系统，包括空调压缩机、DC-DC、OBC/OBD等部件也都需要重新选型。
行业的欣欣向荣，一些跨界玩家也杀入800V 热管理领域。包括美的、格力、海信等，已经押注了汽车的热管理系统（直冷），该系统可直接影响电动车的零部件寿命、续航里程等。
美的新能源板块的威灵汽车部件安庆新能源汽车零部件战略新基地一期正式投产。
计划完成每年100万台电动压缩机、120万台EPS转向电机、20万台驱动电机的产量目标。其中，全球首款800V碳化硅（SiC）12000rpm高转速电动压缩机被威灵视为重点产品。
此外，使用CO2环保冷媒的800V电动压缩机、800V扁线油冷驱动电机等产品也将在今年进入量产阶段。
有机构预测，800V快充将在未来成为高端车的标配。
随着800V周边配套技术的成熟发展，对功耗提出了新的要求。整车要的是功率，而高功率伴随着能耗高。因此，高功率、低功耗是功率器件的追求。在800V平台下，对功率器件的抗热、耐压、损耗等多方面都提出了更高要求，而碳化硅（SiC）材料在稳定性、耐压性等熟悉上都优于硅基材料。包括博世、东芝、罗姆半导体等都已展开对SiC功率半导体的扩产。
碳化硅（SiC）是一种由硅（Si）和碳（C）构成的化合物半导体材料，在功率半导体应用领域被认为是一种超越Si的材料。
SiC 的导热性比硅高近 3 倍，功率损耗产生的热量可以以较小的温度变化从 SiC 中传导出去，实现更好的 散热，功率电子器件的散热是系统设计的重要一环。SiC 器件的芯片面积更小，产生的栅极电荷和电容也更小，可以实现更高的开关速度，降低开关损耗。
SiC 适合高功率和高频率应用场景，如储能、风电、光伏、轨道交通、新能源汽车等行业。而新能源汽车是SiC功率器件的主要应用场景，在主驱逆变器、OBC、DC-DC 以及直流充电桩模块中，SiC MOSFET 有望对 Si IGBT 加速替代。受益于新能源汽车、光伏、轨道交通等下游景气应用驱动，全球碳化硅功率器件市场规模正在不断扩大。Yole 还预估2027年碳化硅功率元件市场规模可达63亿美元，2021-2027年，碳化硅功率元件市场的复合年成长率为34%。
机器人："机器人+"大时代有望加速来临
伴随着行业对新能源车的生产成本、工艺制程、智能水平等方面提出新的要求，一系列技术也随之诞生。汽车公司制造采用机器人已经成为一种热潮。
在产品层面。除了特斯拉，小鹏、小米也都发布了旗下的机器人产品。在今年的AI Day上，特斯拉发布人形机器人擎天柱Optimus原型机，并演示了其浇花、搬箱子等场景的视频。人类的机器人梦，似乎正在逐步实现。
马斯克曾表示，Optimus的重要性将在未来几年变得显而易见，并最终比汽车业务、比FSD更有价值。
近期，小鹏正式公布了生态企业的一名新成员——深圳鹏行智能研究有限公司，并发布了首款智能机器马第三代原型机。
小鹏汽车官方资料显示，该智能机器马在动力模组、运动控制、智能驾驶和智能交互等方面都是实现了对以往足式机器人的技术突破，具备可骑乘、强自主运动、情感化交互的能力。
这款智能机器马具备“多模态交互”能力，融合了视觉、听觉与触觉交互。其面部还配有曲面显示屏，拥有丰富的表情与肢体语言，与人沟通更为直观。
此外，这匹机器马融合了小鹏汽车全栈自研的智能驾驶技术，采用了视觉加激光雷达的感知系统，具备自主运动能力，可以满足小朋友的骑乘需求。
对比可以发现，小鹏机器马与Tesla Bot都将公司汽车产品上的先进传感器和算法运用到了机器人上。
汽车公司为什么要制造机器人？
像生产易拉罐那样进行工业品生产，是当前制造业行进的方向。而机器人或将助力汽车厂商向这一方向推进。这中间的逻辑和制造飞行汽车不无相似之处，两项业务在技术上存在高度的互通性。例如，飞行汽车对动力电池的要求比新能源汽车更高，需要高能量密度、高功率以及高快充速率。一旦将来技术取得突破，应用在新能源汽车上也可以带来续航能力和充电效率的极大提升。甚至在设计层面，飞行汽车的设计团队很多都是设计汽车出身。
机器人同样如此。特斯拉的机器人集成了其自动化驾驶计算系统、dojo超级计算机的训练机制，甚至是和特斯拉汽车相同的视觉识别技术；小鹏的机器马也和其汽车业务的自动驾驶、人工交互等能力有直接联系。这些技术、能力的复用一方面降低了成本，一方面也可以不断积累数据和经验反哺汽车业务。
另外，机器人本身也有自己的潜在使用场景，如小鹏的机器马就被视为一款儿童的交互产品。马斯克也提到过特斯拉机器人的使用场景，其表示最初将运用手工厂生产，解决智能性和规模量产的问题后将用于家庭服务，并在此后替代人类劳动。
随着技术成熟以及成本下降，行业普遍认为特斯拉或延申机器人行业布局，拓展出人形机器人、四足机器人、飞行机器人等组成的丰富的特斯拉机器人产品矩阵，在各细分领域由价格弹性较低的To B端向价格弹性更高的To C端延申，最终覆盖从工用、商用到民用的广泛的细分市场。
结构、零部件进一步简化：一体化压铸大有可为
轻量化一直是汽车制造的发展趋势。通过减轻车重，电动车一方面能提高续航，另一方面也能节能降本。一体压铸技术便是在这样的背景下出现以至被越来越多的汽车制造商采用。目前，除了特斯拉，国内的不少造车新势力如蔚来、小鹏、吉利极氪等也都已经引入了一体压铸技术。
中信证券云基础设施行业首席分析师丁奇此前表示，一体压铸技术将是未来智能汽车发展的共同趋势之一。
所谓一体压铸，是将传统工艺中繁琐、单独的小件集成起来，通过大吨位压铸机使其成为一个大的压铸件。该技术始于特斯拉Model Y等车型。
通过采用一体压铸，特斯拉Model Y部件数量减少79个，重量降低30%。同时，这一技术简化了制造工艺，相比传统工艺1至2小时的制造时间，一体压铸后对应部位只需3mi-5min。此外，一体压铸所需厂房面积减少35%，并削减40%的制造成本。
特斯拉的一体化压铸，使用巨型压铸机一次性制造出汽车的整个后部或前部结构（被称为汽车制造的第四次革命）。
一体式压铸技术让造新车像造玩具车。特斯拉CEO马斯克曾这样形容一体化压铸工艺。此次革命是传统汽车制造产业的一次颠覆性突破，简化了生产流程、减少零件的数量和拼接的步骤，提高了车身的强度和刚度、减少材料浪费和碳排放，带来更高的工艺稳定性。从车身结构来看，一体压铸技术将有希望率先在汽车后地板、前地板以及中地板(4680 CTC电池上盖)等部位应用。
随着技术发展，据中信证券，2030年全球主机厂将跟进一体压铸的技术趋势，在全球乘用车的渗透率达到30%。同时在乐观情况下，预计A/B/C柱侧围、车顶及座椅骨架也将采用一体压铸技术，合计单车价值量约2.5万元，对应市场空间4477亿元。
成本与性能的平衡：多动力电池技术路线演进
纵观新能源汽车的发展过程，动力电池的创新一直贯穿其中，而归宿在降本。
一方面是由于续航里程、稳定性等性能指标的提升，另一方面则是出于对降低电池制造成本的追求。电池在整车的成本占比已经超过40%。因此，相关材料的剧烈波动(如：碳酸锂、六氟磷酸锂、铜箔、镍/钴等），会让电动车产业难以承受。
关于动力电池的研发制造，已经成为一项平衡成本和性能的艺术。
《中国制造2025年》提出的电池技术目标是2020、2025年分别达300Wh/kg、400Wh/kg；而中科院研 究院吴娇杨等统计表明1991-2015年能量密度已提升3倍，GAGR约3%，按线性推算2020、2025年能量密度仅能达到300Wh/kg、 320Wh/kg。但是从实际技术发展情况看，现在的锂离子电池能量密度增速明显放缓并接近理论极限。
能量密度增速放缓，主流材料体系已接近极限。据中科院院士孙世刚，磷酸铁锂、三元电池能量密度分别小于200Wh/kg、 300Wh/kg（负极石墨），目前这些主流产品均已接近能量密度天花板。Tesla Model 3使用松下2170电池近 260Wh/kg，改用高镍正极产品的4680电池能量密度可达283Wh/kg，明显低于政策目标及线性预测结果。
打破材料、技术桎梏才能继续突破。最近两年，头部厂商频繁通过改变电池的内部结构打破能量密度上限，比亚迪的刀片电池、宁德时代的麒麟电池都是动力电池结构创新的代表。以麒麟电池为例，据宁德时代介绍，其体积利用率达72%，能将磷酸铁锂电池的能量密度提升至160 Wh/kg，三元电池提升至255 Wh/kg，实现1000公里续航。在结构创新下，电池的能量密度不断接近理论极限。
而针对电池材料的创新屡屡出现，钠电池、磷酸锰铁锂电池、半固态或者固态电池被越来越多电池和汽车公司提及，甚至提上量产日程。
相较于锂电池，钠电池在材料成本上具有优势（目前的应用场景主要是在两轮车、低速电动车领域，以及部分储能市场），并且在宽温性能、安全性能上表现更优，但由于目前能量密度较低，这种电池短期内更适合应用于两轮车、低速电动车领域。除了宁德时代、比亚迪，多家锂电行业上市公司也都在布局了钠电池项目。其中，宁德时代称，2023年量产钠离子电池。
磷酸锰铁锂（LMFP）电池在性能上较磷酸铁锂（LFP）电池具备优势，实际能量密度提升15% 至20%，而在制备工艺和成本上却相差不大。这种电池的问题主要表现在充放电倍率特性、循环次数等，通过改性技术以及掺杂/包覆三元锂材料，这些缺点被逐步改善。
国内券商机构认为：在中性假设下， 2025年（磷酸锰铁锂）LMFP电池在磷酸铁锂（LFP）电池系列中的渗透率约为22%。去年，（磷酸锰铁锂）LMFP电池已进入两轮车市场。包括宁德时代、国轩高科等头部厂商都已布局这类电池。
在动力电池的多种技术路线中，固态电池曾被认为是一种终极解决方案，其在安全性以及能量密度上都展现出更好的性能。然而在目前的技术条件下，其还无法实现量产上车。中国科学院院士欧阳明高表示，2025年是液态电池向固态电池过渡的关键期。
而半固态电池被视为一种折衷方案，其在技术上更容易实现，同时又强化了电池的安全属性。2021年初，蔚来汽车就宣布将在ET7上搭载150kWh半固态电池。日前，岚图汽车发布新车型“追光”，搭载82kWh电池包的半固态电池，CLTC工况续航里程580公里——相比主流的三元以及磷酸铁锂（LFP）电池并无优势。部分布局固态电池车企如下：
另外，由于较为复杂的制造工艺和较高的材料成本，半固态电池和液态电池相比，目前在成本上并无优势，这也为其大规模上车带来障碍。
当下的固态电池行业，主流的技术路径有三种，分别是：聚合物、硫化物、和氧化物。
未来谁掌握了固态电池的秘密，谁就能掌握新能源动力的核心，进而率先抢占全球市场。上述三种路径各有优缺点，日韩致力于硫化物材料技术路线，欧洲走的是聚合物路线，美国则是同时推进多条路线，而国内主要以氧化物路线为主。
①聚合物：是最早实现固态电池装车测试的。优点是易加工，与现有的液态电解液的生产设备、工艺都比较兼容，机械性能好且比较柔软。但它的缺点也十分致命，首先是电导率太低，需要加热到60度高温才能正常工作；其次是与锂金属的稳定性较差，无法适配于高电压的正极材料，所以限定了它的能量密度。聚合物的性能上限较低且热稳定性普遍在200度以下，氧化物与硫化物的热稳定性可较轻松达到400-600度，而聚合物在高温下也会发生起火燃烧的现象，安全的问题并未得到太大改善。因此，聚合物虽然是三条技术路线中最早开始推进商业化应用的，但到现在也没有大面积铺开。
②硫化物：是三种材料体系中电导率最高的，并且电化学稳定窗口较宽，但热动力稳定性较差，所以如何保持高稳定性是一大难题。一种解决方法是进行外层涂覆，但这又增加了电池的电阻。另外，硫化物至今仍然无法避免锂枝晶的产生。在生产层面，硫化物固态电池的制备工艺比较复杂，因为硫化物容易与空气中的水、氧气反应产生硫化氢剧毒气体。这个问题可以在工艺上解决，但会增加不小的成本。综合来看，硫化物是全固态电池中潜力最大的，诸多动力电池巨头选择其为主要技术路径。其中丰田最为激进，拥有全世界最多的固态电池专利。
③氧化物：它具有较好的导电性和稳定性，并且离子电导率比聚合物更高，热稳定性高达1000度，同时机械稳定性和电化学稳定性也都非常好。但相对于硫化物，电导率还是偏低的，这使得在性能中会遇到容量、倍率性能受限等一系列问题。更严重的一个问题是，氧化物非常坚硬。氧化物的颗粒是以点接触形式存在，用氧化物做成的全固态电池将是一个孔隙率非常高的电池，这些孔隙就无法导锂。这些问题导致氧化物体系不大可能是全固态电池。目前国内在研发的其实是固液混合方向，既有氧化物的固态电解质层，又有电解液浸润，这样能够填充孔隙，让它有完好的导锂通道。
液态锂电池经历了几十年的发展，已经形成了三元/磷酸铁锂构成的正极材料体系，负极正在向硅基迭代，还经历了CMP、CTP、CTB的阶段，还有干法电极、无极耳、复合集流体（PP、PET）等。这些革新的确可以增加能量密度，但都是渐进式创新，而且理论上天花板就在那里。
未来固态电池才是发展的主流方向，一方面通过把可燃性的电解液换成固态电解质，解决液态电池易燃的问题；另一方面把负极材料更换成锂金属，可将能量密度提升10倍以上。
70MPaIV储氢瓶小规模量产：持续突破氢能源核心部件
市场对燃料电池汽车的采购成本都是盯住燃料电池的，包括“以奖代补”的八大件，也是围绕燃料电池系统和核心零部件，车载供氢系统占燃料电池汽车的14%。以目前的成本，如果将35MPaIII型瓶过渡到70MPaIV型瓶，则车载储氢系统的成本还会成倍增加。
近期，氢燃料玩家未势能源，推出自主研发的第二代70MPa-57L Ⅳ型储氢瓶，质量储氢密度达到6.1wt%，超过美国能源部（DOE）设定的2025年质量储氢密度目标值5.5wt%，且优于当前国际市场主流品牌同类产品指标，达到世界领先水平，主要适用于氢燃料电池乘用车型车载储氢系统。
III型瓶的20MPa、35MPa气瓶，IV型瓶的20MPa、35MPa、70MPa均使用T700级别的碳纤维。在70MPaIII型瓶，通常使用级别更高的T800、T720级别碳纤维，由于东丽的封锁只能使用韩国晓星的产品。
目前进口碳纤维以韩国晓星TH2550为主，其产品性能优越，缠绕工艺性好，使用在35MPa、70MPa压力等级较高的缠绕气瓶。国外封锁恰恰是国产碳纤维替代的良好契机，也是近年国产化替代快速增长的重要原因。国内主要碳纤维企业都已经上市或正在准备上市，所以产能扩张很快，预计到2023年国产碳纤维与进口量就可以持平。
PHEV混动技术创新：越简单，越有效
过去几年，混动技术一直备受争议，它被认为是一种向纯电过渡的技术，很快就将退出舞台。
