新能源汽車智能化發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)
時間:2022-08-20 10:38:20
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摘要:由于能源與環(huán)境的壓力,近些年來中國在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中取得了巨大的成就。中國發(fā)展新能源汽車有著得天獨厚的條件,伴隨著大規(guī)模技術(shù)設(shè)施的投入使用,中國內(nèi)部市場正在從化石燃料向清潔燃料轉(zhuǎn)型。新能源汽車對于我國汽車行業(yè)的發(fā)展而言既是機遇也是挑戰(zhàn),是一個實現(xiàn)彎道超車的重要機會。本文在對新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的簡略概述的基礎(chǔ)上,對新能源汽車智能化發(fā)展趨勢及相關(guān)問題進行扼要分析。
關(guān)鍵詞:新能源汽車;產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀;智能化
1新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
新能源汽車(NEV)是指完全或主要依靠新能源驅(qū)動的汽車,包括純電動汽車(BEV),燃料電池電動汽車(FCEV)和插電式混合動力(包括增程)電動汽車(PHEV)結(jié)合了常規(guī)車輛的內(nèi)燃機和電動車輛的電動機[1]。新能源汽車在全球范圍內(nèi)的推廣,為世界各國提供了減少溫室氣體排放的機會。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計全世界與能源有關(guān)的溫室氣體的排放中有23%來源于交通運輸產(chǎn)生的尾氣。其實很早人們就已經(jīng)意識到需要利用新能源汽車來防治城市空氣污染,并將其作為重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),而迄今為止新能源汽車也一直是人們關(guān)注的重點。能源脫碳也是中國新能源汽車政策的主要刺激因素,以盡快減少溫室氣體排放,防止氣候變化帶來最嚴重的影響。
1.1新能源汽車國際化發(fā)展進程
上世紀90年代受經(jīng)濟危機的影響,原油價格持續(xù)走高。受制于價格因素,新能源汽車開始慢慢發(fā)展起來。對于利用率更高的電能,新能源汽車還加上了綠色環(huán)保、節(jié)能減排的標簽,在21世紀以來一直被世界各國作為重要的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)來發(fā)展。通過二十多年的發(fā)展,全球的新能源汽車產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期。各國政府以及全球各大車企從保守觀望轉(zhuǎn)向積極主動的戰(zhàn)略性投入研發(fā)。2019年全球新能源汽車總銷量達到了228.4萬輛,同比增長了4.5%,累計銷量已經(jīng)達到了770萬,全球新能源汽車市場開始穩(wěn)步增長。伴隨著主要國家及地區(qū)對于新能源汽車的政策、技術(shù)、補貼等重要因素匯集,為全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。
1.2中國新能源汽車發(fā)展態(tài)勢
2019年以來我國新能源汽車發(fā)展進入降速調(diào)整階段。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2019年我國新能源汽車銷量達120.6萬輛,占全球市場總銷量的53%,產(chǎn)業(yè)規(guī)模連續(xù)五年位居世界第一。我國目前技術(shù)方面,在整車能耗、電池系統(tǒng)能量密度、續(xù)航里程等指標繼續(xù)穩(wěn)步提升,在智能化技術(shù)方面得到廣泛應(yīng)用。目前隨著我國新能源汽車政策法規(guī)等進一步完善,以及充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快推進,新能源汽車市場環(huán)境正在不斷優(yōu)化。但在2019年,我國新能源汽車市場首次出現(xiàn)了同比下滑的情況,全年產(chǎn)銷同比下降了2.3%和4.0%。下半年市場出現(xiàn)了加速下滑的趨勢。同時在2019年末,肺炎疫情又進一步加重了產(chǎn)業(yè)的困境。
1.3中國新能源汽車發(fā)展存在的問題
新能源汽車對于中國而言既是機遇又是挑戰(zhàn)。相較于傳統(tǒng)燃油汽車,新能源汽車確實給中國提供了一個可能的彎道超車的機會。中國汽車工業(yè)起步較晚,直到1956年第一批解放牌卡車下線才標志中國國產(chǎn)汽車的開端,而早在1914年福特就已經(jīng)通過流水線對T型車進行批量生產(chǎn)。同時燃油車技術(shù)也受制于人,比如在2017年廣汽傳祺GS8就曾因愛信變速箱供應(yīng)不足而下調(diào)了5月到9月的汽車產(chǎn)量。在國際新能源署(IEA)的《2018全球電動汽車展望》中提到,國內(nèi)電動汽車行業(yè)已經(jīng)形成了一套完整的產(chǎn)業(yè)鏈,包括了上游原材料供應(yīng)、中游的動力電池、整車控制器、整車設(shè)計制造,以及下游的充電設(shè)施基礎(chǔ)建設(shè)。對于這條完整的產(chǎn)業(yè)鏈而言,其中優(yōu)勢最為突出的便是市場規(guī)模以及動力電池。對于中國新能源汽車技術(shù)水平的儲備以及發(fā)展態(tài)勢而言還不具備彎道超車的能力。我國驅(qū)動電機的技術(shù)水平總體與國際水平相同步,但是產(chǎn)業(yè)鏈卻不是強項,關(guān)鍵的材料、零部件、元器件和基礎(chǔ)研究還相對落后。其中電機、電控的核心部件高速軸承、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片),國內(nèi)的發(fā)展還是相對落后的。參考中國電子科技集團《我國IGBT的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展》指出國產(chǎn)新能源汽車的IGBT產(chǎn)品有98%依靠進口。如今IGBT的發(fā)展已經(jīng)達到7.5代了,而中國還停留在第3代。縱使上海微電子開發(fā)的用于28nm制程生產(chǎn)的193nmArF光刻機將于2021年投入使用,但和國外IBM已經(jīng)突破的2nm制程工藝相差甚遠。同時我國在燃料電池方面的發(fā)展也只是小規(guī)模的使用在較為大型的公共交通工具上,無法將設(shè)備小型化,主要產(chǎn)業(yè)同樣集中在日本、美國、德國、加拿大、韓國,我國還處于薄弱領(lǐng)域。國內(nèi)膜電極僅有部分企業(yè)可以小批量生產(chǎn),但產(chǎn)品質(zhì)量同國外相比差距較大。質(zhì)子交換膜、催化劑、碳紙、密封件等關(guān)鍵部件仍依賴進口。
2新能源汽車智能化發(fā)展進程
新能源汽車智能化發(fā)展指的是汽車通過提升整車安全性、可靠性的同時具有先進的底層操作系統(tǒng)、電子電器設(shè)備架構(gòu)和信息網(wǎng)絡(luò)平臺對于智能化網(wǎng)聯(lián)化特征的汽車的概括。新能源汽車的智能化發(fā)展必將成為全球汽車產(chǎn)業(yè)必爭的高地,也是我國目前汽車產(chǎn)業(yè)由基礎(chǔ)向高端轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路,是我國實現(xiàn)彎道超車最為重要的階段。
2.1新能源汽車智能化發(fā)展戰(zhàn)略方向
我國市場對于發(fā)展智能化網(wǎng)聯(lián)汽車有利也有弊。一方面我國汽車產(chǎn)業(yè)體系趨近完善,現(xiàn)在對于整車制造、模塊化平臺建設(shè)也有了很深的技術(shù)積累,產(chǎn)品品質(zhì)也不斷提升,國內(nèi)車企在不同領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)也在不斷突破,在基建方面,我國的路網(wǎng)建設(shè)能力、5G通訊能力、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的建立都已處于世界前列,為智能化汽車發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。另一方面我國由于復(fù)雜的鄉(xiāng)村、城市道路交通情況,發(fā)展過快帶來的政策、法律法規(guī)交規(guī)不完善的空白區(qū),以及國民素養(yǎng)的提升對于智能化網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)的推進都有著不小的挑戰(zhàn)。伴隨著科技的發(fā)展,以及更多新技術(shù)的應(yīng)用,信息網(wǎng)絡(luò)、傳感器、大數(shù)據(jù)平臺等技術(shù)逐漸完善成熟,當今世界已經(jīng)走向智能化時代。相較于傳統(tǒng)的汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)落后于時代的發(fā)展,不能滿足于社會的需求。在這樣的背景下,新能源汽車也不斷向著智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展。在2020年2月,國家發(fā)改委、工信部、科技部、等十一個部門聯(lián)合推出了《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》,其中也明確指出智能汽車已成為全球汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。
2.2新能源汽車智能化發(fā)展可行性的研究
新能源汽車是汽車向智能化轉(zhuǎn)型的最佳載體。未來汽車的智能化發(fā)展勢必將大幅度提升汽車對于路面交通情況的計算能力,相較于傳統(tǒng)的汽車的電子電氣系統(tǒng)是不能滿足于未來的智能出行的需求的。中國新能源汽車供應(yīng)鏈白皮書2020指出電子架構(gòu)的演進將成為推動新能源汽車智能化發(fā)展的關(guān)鍵動因。傳統(tǒng)燃油車以機械部件為主,電子系統(tǒng)相對簡單,大多應(yīng)用ECU(電子控制器)分布式架構(gòu),ECU和功能幾乎一一對應(yīng),系統(tǒng)相對封閉;而在電氣化與駕駛輔助功能已實現(xiàn)初步應(yīng)用的現(xiàn)階段,分布域架構(gòu)將成為當前及未來幾年的主流技術(shù)選擇,實現(xiàn)功能導(dǎo)向的控制,ECU和ECU之間開始整合,出現(xiàn)域管理,用DCU和MDC(磁鼓控制器)取代ECU;長期來看,隨著高級自動駕駛的實現(xiàn),對電子架構(gòu)算力、帶寬均提出了更高要求,也就意味著只有整合域的中央計算平臺架構(gòu)能夠滿足未來智能化汽車的要求,以此帶來芯片能力進一步提升,用一個集成電路實現(xiàn)對不同功能芯片的整合,更加依賴云端的存儲分析能力。相比較傳統(tǒng)的燃油汽車,新能源汽車所搭載的電機馬達對于系統(tǒng)指令有著更快更準確的響應(yīng)速度和更精確的指令操作。同時傳統(tǒng)汽車所搭載的啟動電瓶多數(shù)為電壓12V的鉛酸電池,在未來的發(fā)展中并不太適合搭載眾多傳感儀器、電子電器設(shè)備,而新能源汽車本身的電力平臺反而更適合搭載和支撐起智能設(shè)備的荷載,更符合更順應(yīng)汽車智能化發(fā)展的要求和方向。截止到2021年3月,新能源汽車銷量榜排名前五的基本都是智能汽車,新能源汽車平均數(shù)量占比達到了75%。
2.3新能源汽車智能化發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)
新能源汽車智能化發(fā)展存在國家政策、法律法規(guī)等多方面的挑戰(zhàn)。在國家法律方面,一些傳統(tǒng)的政策法規(guī)的修訂已經(jīng)跟不上新能源汽車技術(shù)水平的發(fā)展,有些并不適用于智能新能源汽車的發(fā)展。《中華人民共和國道路交通安全法》第二章第一節(jié)第十九條規(guī)定:“駕駛機動車,應(yīng)當依法取得機動車駕駛證。”然而智能駕駛系統(tǒng)既不是自然人更不能依法取得機動車駕駛證,無法成為具有駕駛資格的主體,這一點就限制了目前國內(nèi)的智能駕駛系統(tǒng)只能限制在L3級及以下的情況中。同樣,在《中華人民共和國道路交通安全法》第四章第五節(jié)第八十二條第八十五條規(guī)定禁止在高速公路以及城市快速路上進行道路試車試驗,也禁止在公路上檢測車輛的制動性能,這同樣在很大程度上限制了新能源汽車智能化發(fā)展。同時智能汽車的駕駛系統(tǒng)對于測繪以及高精度地圖的依賴與日俱增,但我國在《測繪法》《地圖管理條例》等法律法規(guī)要求公開使用的導(dǎo)航地圖不得標識重要的坡度、曲率等重要信息,同時對于一些重要的機關(guān)、禁區(qū)也是禁止帶有信息采集設(shè)備的汽車進入,這一點對于測繪和高精度地圖管理帶來了一定的挑戰(zhàn)。還有就是針對于智能網(wǎng)聯(lián)汽車對于網(wǎng)絡(luò)延遲、網(wǎng)絡(luò)安全等方面提出更高的要求。伴隨著智能化時代的發(fā)展,新能源汽車所采用的技術(shù)也也越來越復(fù)雜,被黑客攻擊的概率也會隨之提升,這使得汽車網(wǎng)絡(luò)安全的問題也慢慢被人們所重視起來,比如說車輛遠程啟動安全、自動駕駛安全、遠程控制車輛等技術(shù)。在未來不管是車輛生產(chǎn)商還是相關(guān)的法律法規(guī),都應(yīng)該不斷完善實施細則。
3結(jié)束語
汽車產(chǎn)業(yè)所國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè),新能源汽車作為智能化時代轉(zhuǎn)型的先鋒,作為先進科技的技術(shù)載體,對于新能源汽車的發(fā)展也一直是人們所重點關(guān)注的對象。新能源汽車的智能化推行是戰(zhàn)略的、是長久的,目前互聯(lián)網(wǎng)造車新勢力的入局也將為行業(yè)注入新的能量,繼蘋果公司宣布造車后各大手機廠商紛紛入局,這些企業(yè)的品牌策劃能力、對資本的運用、對前瞻性技術(shù)的敏感程度、創(chuàng)新的商業(yè)模式,都是傳統(tǒng)車企所不具備的。在中國汽車發(fā)展史上,這也將被記上濃濃的一筆。
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作者:牛康廷 張偉燕 王若禹 唐凌峰 單位:鄭州工商學(xué)院