问题5 电动汽车技术的变革趋势会是怎样的？
从全球范围看，以动力深度电气化、车身底盘轻量化、整车智能网联化三大科技为核心的电动汽车技术大变革，正在深入发展。
1．动力深度电气化
现如今，第三次工业革命推动能源动力电气化转型升级。从全球范围看，纯电驱动正成为主流的技术路线。纯电驱动汽车的大规模市场正在形成。
相关的动力电池、氢燃料电池、太阳能电池（转化效率高达30%）等能源技术突飞猛进，各类电动动力系统的技术已经开始全面商业化，被业界认为很难的燃料电池汽车也开始进入市场。可以说，电动汽车的技术全方位产业化已经开始。这其中包含三大技术，如图1-13所示。
图1-13 动力深度电气化包含的三大技术
①插电式混合动力汽车。机电混合装置也已经成熟，尤其值得一提的是，比亚迪“秦”成为全球最畅销的插电式车型之一，总体上达到了国际先进水平，其混动结构原理如图1-14所示。同时，在商用车方面，中国特色的深度混合动力系统，节油率达到35%以上，产业规模全球第一。
图1-14 比亚迪“秦”及其混动结构原理
②动力电池与纯电动汽车的技术。今后10年，动力电池的比能量会有大幅度增长，成本也将会随着比能量的提升大幅下降，但是安全性和耐久性问题会进一步突显。到2025年，锂离子电池的单体比能量会达到350W·h/kg，体积比能量会提升1kW·h/L，这是锂离子电池的性能极限。电池系统会达到200～250W·h/kg，性能比现在提高近1倍，成本降低约50%。除了锂离子电池，其他的非锂离子电池技术也在研发之中，图1-15和图1-16分别为美国能源部对锂离子电池发展现状与趋势的判断和动力电池技术发展路线。
图1-15 美国能源部对锂离子电池发展现状与趋势的判断
③燃料电池汽车。燃料电池发动机技术在不断进步，燃料电池的波载量已经从1.0g/kW下降到目前像丰田的0.3g/kW以下，试验室研究已经到0.1g/kW，将来会接近于现在燃油汽车催化剂的波载量，而且燃料电池发动机正逐步成熟。图1-17所示为车用燃料电池发动机技术进步路线。
图1-16 动力电池发展技术路线
图1-17 车用燃料电池发动机技术进步路线图
2．车身底盘轻量化
在车身底盘轻量化方面，电动汽车比传统汽车更需要轻量化，更能平衡轻量化材料导致的成本上升，也更能够带动轻量化的规模应用。为提升电动汽车的能效和续驶里程，国际上先进的轻量化材料与技术呈现广泛应用到电动汽车上的趋势。宝马i3电动汽车大量使用碳纤维轻质材料，单一车门重量不到8kg，比铝合金车门减轻30%，而比起钢板车门减轻50%，i3配备22kW·h的动力电池，整备质量仅为1.2t。图1-18所示为结构轻量化的发展方向。
图1-18 结构轻量化的发展方向
可以看出碳纤维车身和铝镁合金已经开始应用，同时车身上会逐步增加太阳能电池，其能量转化效率已经达到30%，但成本还是偏高。
轻量化材料与车身、电池相结合是理想化目标，特斯拉电动汽车是汽车轻量化的典型代表，它在设计制造方面有重大的变革，传统的全承载式车身已经不见了，因为要放电池，所以形成了真正的电池车身底盘，承载除了这个车身之外还有底盘的框架，而且采用了铝合金，如图1-19所示。
图1-19 特斯拉Model S与其底盘结构
如图1-20所示，宝马i3的轻量化技术也采用了一个独立的底盘平台，车身全部采用碳纤维，这导致汽车整个生产工艺发生了革命性变化，未来轻量化材料和新型车型结构将会导致汽车设计制造体系的重大变革。
图1-20 宝马i3与其碳纤维车身
车身底盘轻量化设计在电动汽车上的应用，使电动汽车在保证强度和安全性能的前提下，降低了整车的整备质量，减少了燃料消耗，降低了排气污染，使电动汽车的节能效果更佳。
3．整车智能网联化
在整车智能网联化方面，电动汽车是实现智能化技术的最佳移动平台。整车智能网联化技术的应用必将推动电动汽车产业和技术的大发展。宝马、奔驰、大众、丰田、现代等汽车公司均推出其研发的多款拥有自动驾驶技术等智能技术的汽车。除了传统汽车企业在开发自动驾驶技术，如谷歌等互联网公司也纷纷借助车辆智能，开始介入智能驾驶、自动驾驶的研究开发。整车智能网联化驾驶场景如图1-21所示。
图1-21 整车智能网联化驾驶场景
整车智能网联化技术变革包含了三个方面、三个阶段：目前是以驾驶人为中心的主动安全辅助阶段，接着会有以网络为中心的网联汽车阶段，最后到以车辆为中心的自动驾驶阶段，如图1-22所示。
图1-22 整车智能网联化技术发展阶段
美国汽车工程学会制定的智能化水平：一级是辅助驾驶，二级是集成式巡航辅助，三级则是高速公路的自动驾驶，如图1-23所示。
图1-23 整车智能网联化程度分级
目前，智能驾驶辅助系统（ADAS）已是欧美争相市场普及化的热点，如图1-24所示。在国际上，大陆、德尔福、博世、日立、电装等公司先后开发环境感知核心技术，并以此占据全球ADAS市场。近年来，国内汽车厂开始逐渐引进国外的汽车电子装备并开始试搭载部分ADAS子系统。
图1-24 智能驾驶辅助系统（ADAS）子系统
以电动汽车为储能终端的能源互联网、汽车物联网、信息互联网将会相互融合，也就是说在人类历史上第一次将能源、信息、物质这三个基本元素全部连起来，这要靠电动汽车。因为电动汽车与智能电网的互动是双向的，既可以储能作为分布式的能源，也可以往电网回馈电，这是第三次工业革命的一个核心支柱。
三大战略之间是相互关联的，动力深度电气化只有和车身底盘轻量化与整车智能网联化相结合，才能真正解决动力深度电气化技术带来的电池重量增加和里程限制的挑战；车身底盘轻量化只有和动力深度电气化与整车智能网联化相结合，才能真正解决车身底盘轻量化技术的成本与碰撞安全性挑战；整车智能网联化只有和动力深度电气化结合，才能真正解决智能化技术的底层执行机构以及传统汽车电子系统依赖国外技术的问题。