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2021年汽车硬核科技盘点:智能驾驶与电动革新

2021年9月16日的第三届世界新能源汽车大会(WNEVC 2021)主论坛上,清华大学教授、中国科学院院士、大会科技委员会联合主席欧阳明高代表大会公布了“2021年全球新能源汽车前沿及创新技术”评选结果。

本来,我以为这是行业里又一个皆大欢喜的不知名奖项。但是,当看到评委名单时,立刻意识到了这个奖项的含金量:除国内外车企高管、学界权威外,仅院士就有6名(中国科学院院士欧阳明高、中国工程院院士李骏、衣宝廉、孙逢春、吴锋、毛新平),前科技部长万钢也出席了会议。

政产学研齐聚于此,评出的前沿及创新技术一定程度上代表了新能源汽车行业的发展趋势。于是,我汇总了历届获奖技术,来观察它的变迁趋势:

盘点2021年的硬核汽车技术

纵观3年共45个奖项,与汽车电气化相关的锂电池、燃料电池、电驱动等三电技术占了很大比例。

一、 锂电池:从电芯到系统、从高比能快充到综合性能

2019年的宁德时代“高比能快充锂电子电池技术”属于电芯级别的创新技术,而2020年比亚迪“高集成刀片动力电池技术”、宁德时代“动力电池高效CTP技术”属于电池系统级别的创新技术。

盘点2021年的硬核汽车技术

比亚迪刀片电池技术

2021年的锂电池奖项不再强调高比能与快充性能。例如,中汽中心“动力电池热失控扩散测试技术”体现了对安全性能的重视,而蜂巢能源“动力电池正极材料无钴突破性技术”体现了对电池成本的重视。

在此我以个人名义做一个大胆的预测:宁德时代的“无锂”钠离子电池技术,由于在材料与成本上的突破性,很可能于2022或2023年获奖。

盘点2021年的硬核汽车技术

宁德时代的钠离子电池

此外,前沿技术“基于AI算法的电池热失控云端预警技术”也是从大数据系统的角度来提升锂电池的安全性能。

二、 电驱动:功率半导体持续火热、商用车电动轮走上历史舞台

车用电机的综合效率已经很高,要想进一步提高就要在功率半导体方面下硬功夫了 —— 将MOSFET升级成IGBT是结构创新,将Si升级为SiC碳化硅或GaN氮化稼则是材料创新。

盘点2021年的硬核汽车技术

与硅基IGBT相比,SiC MOSFET也可以做到6500V耐压,它不仅结构更简单,更重要的还是更高的效率 —— 电机在0-4500rpm区间的效率提升5-8%!

最早于2019年获奖是特斯拉“基于SiC MOSFET的电机控制器”,体现了作为全球汽车电动化引领者的特斯拉在三电核心技术方面的先发优势。

盘点2021年的硬核汽车技术

特斯拉的电驱动系统

2020年德尔福“800伏碳化硅逆变器技术”也属此类。此外,2020年的前沿技术“高功率密度硅基氮化镓功率模块技术”应该是用于车载充电器或DCDC,但也可归到电驱动技术大类。

以上电驱动技术主要应用在乘用车,因此也为大家熟知。不少消费者就是冲着比亚迪 SiC技术才选购的四驱版汉车型。在此我再做一个大胆的个人预测:比亚迪e平台3.0全线搭载的SiC自研技术,很有可能于2022年获奖。

盘点2021年的硬核汽车技术

比亚迪e平台3.0的SiC技术

获奖列表中,我们还可以注意到乘用车消费者不太熟悉的技术。比如2019年的比亚迪“高效大功率轮边驱动系统关键技术”就是用于K系列客车,实现了电机与驱动桥轮边深度集成技术、电机铁芯直冷技术、分布式精准控制技术、IGBT复用融合技术等先进创新技术,解决了纯电动城市客车全通道低地板的技术难题。

2021年的前沿技术“高转矩密度重载电动轮系统关键技术”则主要用于重卡商用车。该获奖技术已进入产业化阶段,搭载在续航突破1000公里的福田液氢重卡上。

盘点2021年的硬核汽车技术

福田液氢重卡

据了解,该车型搭载了大容量液氢系统,是国内首款实际工况续航1000+公里、标载49吨氢能重卡,可满足重卡长续航行驶需要,有效拓展了氢能重卡的应用场景,可以说是商用车电动化的集大成者。

支撑它实现这一技术指标的,除了亿的100kW大功率燃料电池系统之外,还有该获奖技术“高转矩密度重载电动轮系统关键技术” ——清研易为研发的4台额定功率80kW轮毂电机,单机最大扭矩可达15000Nm,并且取消了传统AMT变速器等传动系统,带来更舒适便捷的操作体验同时拥有了更高的驾驶效率。

盘点2021年的硬核汽车技术

清研易为的高转矩密度重载电动轮系统

除此之外,占获奖总数20%的燃料电池技术的主流应用场景也是商用车。这意味着,虽然消费者平时关注的大都是乘用车技术,但从专业人士看来,商用车电动化与乘用车电动化同等重要。

三、 智能网联:从行业巨头到创业新锐

连续3年获奖的企业,除了比亚迪、宁德时代之外还有华为,这三家都是行业巨头。与比亚迪、宁德时代持续在三电领域的投入不同,华为主要是在智能网联领域发力。

华为这3年的获奖技术体现了一个变迁趋势:从高屋建瓴到务实落地。

例如,华为2019年的获奖技术 “5G +C-V2X车载通信技术”需要依赖道路基础设施的改造,属于高屋建瓴的前瞻性技术;2020年的获奖技术“基于昇腾AI的自动驾驶云服务技术”离产业化应用近一些,但也尚未应用在量产车型上。

比较而言,2021年的获奖技术“大阵列高分辨毫米波雷达” 预计今年实现首项目SOP交付,2022~2023年将有更多项目量产,有希望快速实现年发货超百万,这就是非常务实的技术了!

盘点2021年的硬核汽车技术

值得注意的是,2021年唯二的智能网联获奖技术中,与华为并驾齐驱的是一家“创业新锐” —— 地平线“基于高效能AI芯片的车载智能交互解决方案Horizon Halo”。

目前,Horizon Halo已在长安 UNI-T和UNI-K、广汽埃安 AION Y、智己汽车、长城哈弗H9-2022等多款车型上实现前装量产。特别是在发布征程5芯片后,地平线形成了征程2、征程3、征程5的完整产品序列,有望实现爆发式增长。

盘点2021年的硬核汽车技术

从华为与地平线获奖中可以看到,汽车的电动化与智能化变革不仅为大象转身的行业巨头提供了新的增长点,也为异军突起的创业新锐提供了崛起良机。

同属于异军突起的创业新锐的是2021年前沿技术“高转矩密度重载电动轮系统关键技术”获奖者南京清研易为新能源动力有限责任公司。清研易为,是一家依托清华大学先进电动轮(轮毂电机)技术和分布式驱控技术创立的高科技企业,致力于研发国际领先的分布式驱控电动轮产品,服务于军工、民用、特种等类型的客户,在电动轮和分布式驱动领域申请专利十余项,已授权6项。

盘点2021年的硬核汽车技术

目前已实现整桥最大输出扭矩32000Nm,最大功率360kW,整桥除轮胎部分质量800公里,做到了簧下质量小于传统驱动桥和中央电驱桥。随着商用车电动化进入产业化阶段,清研易为也有望迎来爆发性增长。

在汽车电动化与智能化的变革浪潮中,我们不仅能看到行业巨头大象转身的故事,也将见证创业新锐异军突起的奇迹。

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