新能源核心部件進口花費更高

    我國將汽車電動化產(chǎn)品中的純電動車BEV、具有被充電功能的混合動力汽車PHEV或帶有發(fā)動機——發(fā)電機組的電驅(qū)動汽車REEV以及燃料電池汽車FCEV等稱為新能源汽車;而不具備充電功能的發(fā)動機-電機油電(氣)混合動力,則被歸類為節(jié)能汽車。

　　2014年底在德國柏林召開的汽車變速箱創(chuàng)新大會上,參會的1200多各國業(yè)界專家和工程師參加按鍵投票,98%預(yù)測到2030年每輛汽車至少搭載一臺驅(qū)動電機。

　　我國汽車產(chǎn)業(yè)必須抓住這個千載難逢的歷史機遇,緊跟全球汽車電動化的大潮,加快使汽車產(chǎn)業(yè)由大變強。

　　1發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)勢在必行國家能源安全的需要。 

　　如今,全球可供廉價開采的石油資源不斷減少,依賴進口的石油供給對國家能源安全產(chǎn)生嚴(yán)重挑戰(zhàn)。2014年我國進口石油已達(dá)58%,預(yù)計2020年進口量將逼近70%,新增石油進口量的70%將用于日益增長的公路交通或汽車相關(guān)行業(yè)。發(fā)展節(jié)能和新能源汽車有利于減輕石油進口壓力,增強國家能源安全。

　　民生對清潔空氣的需要。 

　　霧霾是我國特別是人口稠密的一線城市近幾十年來所面臨的最大環(huán)境問題。

　　以北京為例,市政府2014年統(tǒng)計分析認(rèn)為機動車和工程車微顆粒排放對PM2.5的貢獻(xiàn)達(dá)22.2%,而今年環(huán)保部的分析結(jié)果顯示大氣PM2.5的污染31.5%來源于機動車。究其對空氣污染的精確負(fù)面影響度仍有待認(rèn)證,然而5月份APEC會議和9月份閱兵期間北京重現(xiàn)藍(lán)天白云是不爭的事實。實踐證明,將北京市的機動車實行單雙號限行(一半燃油車停行或引入50%新能源汽車)加上適當(dāng)限制周邊重度污染企業(yè)開工,“APEC藍(lán)”和“閱兵藍(lán)”不僅可以創(chuàng)造而且可以持續(xù)。

   碳排放與燃油經(jīng)濟性倒逼汽車電動化。 

　　全球二氧化碳(CO2)排放的23%來自交通領(lǐng)域,而公路交通相關(guān)工業(yè)占比高達(dá)17%。2007年4月美國最高法院將CO2定義為排放,從而使全美國限制汽車CO2排放有了法律依據(jù)。美國公司銷售前20萬輛新能源汽車,可得到0克/公里CO2的評分獎勵,超過20萬輛以上產(chǎn)銷則開始記入上游電力結(jié)構(gòu)CO2排放;達(dá)不到燃油經(jīng)濟性指標(biāo)的汽車公司難以進入美國市場,或即使已經(jīng)進入也要承受美國政府的巨額碳排放超標(biāo)罰款。

　　在北美、歐盟和亞太中國等區(qū)域,如果沒有節(jié)能和新能源汽車,便無法滿足碳排放法規(guī)(中國是規(guī)劃),故混合動力、增程混合動力和純電動汽車是全球滿足碳排放和公司平均油耗法規(guī)(規(guī)劃)僅有的技術(shù)藍(lán)圖和產(chǎn)業(yè)方向。

　　2新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突破口模塊和帶電池管理系統(tǒng)集成技術(shù)有待提高。 

　　與傳統(tǒng)汽車的油箱相比,用于新能源汽車驅(qū)動的儲能單元電池更復(fù)雜,是新能源汽車發(fā)展的技術(shù)難點。

　　究其原因:其一、汽車動力性要求電池快充快放,即功率較大;其二、同時要求每次充電后可行駛里程長,即蓄行能量高;其三、再進一步汽車要求體積小、重量輕。

　　根據(jù)化學(xué)和物理原理,滿足以上三種要求的功率密度、能量密度均高的電池技術(shù)受限。我國電池單元技術(shù)接近世界水平,但是模塊和帶電池管理系統(tǒng)的集成技術(shù)相對落后。隨著補貼政策的退坡,受到國際電池供應(yīng)商的挑戰(zhàn)非常嚴(yán)重。

　　充電難是電動車發(fā)展的設(shè)施瓶頸。 

　　新能源汽車需要大多數(shù)分散的常態(tài)充電樁方便用戶日常充電,同時需要小部分相對集中、位置合理的快速充電站滿足散戶快充和集中用戶需求。

　　充電樁數(shù)量增多、質(zhì)量提高、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一以及充電效率是主流發(fā)展需求。無論如何,日充換電數(shù)百輛的巨型充電站不符合現(xiàn)階段電動車用戶的實際需求,是一種浪費。

　　核心零部件競爭力不足。 

　　隨著產(chǎn)品市場化的需求和補貼政策的退坡直至取消,國際供應(yīng)商正迅速擴大市場份額,而我國具有國際競爭力的電驅(qū)動系統(tǒng)供應(yīng)商更是鳳毛麟角。

　　在量產(chǎn)成品性價比上,國產(chǎn)控制器競爭力也不足。不僅如此,控制器的核心功率模塊從芯片到封裝全靠進口,數(shù)字信號處理器、膜式電容、專有電路與芯片等幾乎98%依賴從歐美和日韓等國進口。

　　實際上我國每年進口功率電子芯片和模塊的錢已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過進口石油花費,2014年多于2800億美元。

　　除了專用芯片、功率電子元器件外,我國的材料、精密機械部件、傳感器、高檔接插件等方面也落后于發(fā)達(dá)國家。

　　高端設(shè)備和產(chǎn)線的自主能力不足。 

　　我國自主研發(fā)和國產(chǎn)的儀表設(shè)備可以滿足產(chǎn)業(yè)早期“從無到有”階段的需求,但是隨著“從有到優(yōu)”和國際競爭力提升的需求,實驗室必須裝備用于穩(wěn)態(tài)、動態(tài)性能測試等的高精度、高端設(shè)備。我國自主能力受到挑戰(zhàn),基本轉(zhuǎn)向依賴進口或合資供應(yīng)商。

　　以“工業(yè)4.0”代表的德國先進制造業(yè)為例,電機系統(tǒng)生產(chǎn)高度自動化、IT化和數(shù)據(jù)化,而我國電機下線、控制器裝配、物流等仍以手工和半自動為主。

　　“中國制造2025”不僅要追趕工業(yè)4.0,還要在工業(yè)2.0、3.0方面“補課”。否則,不僅中國制造的全球競爭力受到質(zhì)疑,而且新能源汽車領(lǐng)域既得自主市場也面臨倒退回傳統(tǒng)汽車“空心化”局面。

　　對第三代功率半導(dǎo)體控制器認(rèn)識不足。 

　　業(yè)界普遍接受電池是新能源汽車的技術(shù)瓶頸、充電設(shè)施是運營瓶頸,但是對電機系統(tǒng),尤其是功率電子挑戰(zhàn)認(rèn)識不足。

　　事實上,我國電池從材料、單元到模塊、系統(tǒng)集成全產(chǎn)業(yè)鏈均解決了從無到有的問題,只是競爭力弱;而在汽車功率電子上,我國處于產(chǎn)業(yè)鏈空白,建立在現(xiàn)代功率半導(dǎo)體(IGBT和MOSFET等)基礎(chǔ)上的電子電路、芯片和模塊幾乎全都依賴進口。

　　目前,以碳化硅、氮化鎵等為代表的第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體已經(jīng)成為電機系統(tǒng)控制器元器件的發(fā)展趨勢。日本豐田公司已經(jīng)開發(fā)出基于碳化硅控制器的電驅(qū)動總成樣車,將現(xiàn)有混合動力汽車油耗降低5%,計劃2020年批量投產(chǎn),累計油耗降低10%,而且生產(chǎn)廠房已經(jīng)建成,包括碳化硅芯片、封裝、模塊集成和系統(tǒng)集成等。

　　現(xiàn)代功率半導(dǎo)體控制器向第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體控制器的演化,既是創(chuàng)新賦予的機遇,又是歷史發(fā)展的挑戰(zhàn)。循序漸進地推動全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,結(jié)合推動電機設(shè)計和智能產(chǎn)業(yè)化以及動力總成的系統(tǒng)集成等核心技術(shù)發(fā)展,有利于創(chuàng)新汽車產(chǎn)業(yè)全球核心競爭力。