作者：Pierrick Boulay，Dimitrios Damianos，Milan Rosina，To

汽車行業多年來一直被CASE所驅動，即網聯化（Connected）、自主/自動化（Autonomous/Automated）、共享化（Shared）和電氣化（Electric）。在這四個發展趨勢中，其中兩個聚積了更多的研發力量。

第一個是OEM汽車電氣化。由于歐盟設定了二氧化碳減排目標（2021年為95g/km，2025年達到81g/km），除了汽車電氣化，OEM似乎別無選擇。

第二個是自主/自動駕駛，需要OEM將越來越多的自動駕駛功能集成在一起，以實現全自動駕駛的長遠目標。通過添加更多的傳感器，并不斷提升計算性能來處理這些傳感器產生的所有數據，OEM有望實現這一目標。

汽車電氣化的驅動力

據Yole Développement估計，電動汽車和混合動力汽車（EV/HEV）市場增長迅速，到2025年，這類新車將超過3,000萬輛。

汽車的電氣化有一些強大且持久的驅動力（圖1），以應對社會和環境的挑戰。其最主要的好處在于，汽車碳排放會減少，人口稠密地區的空氣污染將得到改善。電氣化對汽車制造商也有意義，因為政府制定了嚴格的二氧化碳減排目標，制造商必須大幅降低汽車的平均二氧化碳排放水平，以避免受到嚴厲的處罰。車輛動力總成的電氣化可以極大地減少二氧化碳排放，因而成為汽車制造商發展戰略的重要一環。

圖1：實現清潔交通的強大且持久的驅動力。（圖片來源：Yole）

經過EV/HEV制造商二十多年的積累，傳統的主流汽車制造商和新興的OEM現在都開始大規模部署EV/HEV。

在這個門檻歷來都很高的市場中，電氣化催生了許多新的初創企業，盡管其中許中還不太可能獲得主流認可。全球的汽車制造商推出了大量電動汽車，客戶可以自由選擇不同的電氣化類型和汽車設計。續航里程不斷增加，價格也不斷降低；最重要的是，電動汽車充電基礎設施得到了廣泛部署。所有這些因素都提高了客戶購買電動車的積極性，減輕了人們從前購買EV/HEV汽車的疑慮。

不同類型的電動汽車

我們將電動汽車分為混合動力汽車和純電動汽車兩種，混合動力汽車既包含電動機，也包含內燃機（ICE），而純電動汽車僅包含電動動力總成系統。二氧化碳排放量為零的純電動汽車被認為是汽車電氣化的終極目標。

但是，由于技術、成本、原材料和生產的限制，從內燃機汽車到全電動汽車的過渡不可能一蹴而就。缺乏充電基礎設施也是一個很大的阻礙。

傳統的汽車OEM也開始生產電動汽車，但這可能影響其ICE汽車的銷售。他們必須維護與ICE相關的現有生產設施、員工、分銷和銷售網絡，同時還必須開發新的知識產權、工程技術且具備生產電動汽車的能力，電動汽車的生產通常要與傳統的ICE生產分開。

整個汽車供應鏈都必須重建，這當然需要一些時間。在目前的過渡期內，汽車廠商為客戶提供的車輛具有不同的電氣化水平（圖2）。與ICE汽車相比，混合動力汽車的碳減排程度各不相同，輕度混合動力汽車（MHEV）的碳減排程度較低，而插電式混合動力汽車（PHEV）可達到大約50％。

圖2：不同類別的EV/HEV及其二氧化碳排放量。（圖片來源：Yole）

從混合動力汽車到純電動汽車

在過去的二十年中，EV/HEV行業的主力是全混合動力汽車（HEV），主要由1997年推出的豐田普銳斯所取得的商業成功驅動。由于政府制定了嚴格的碳減排目標，鋰離子電池不斷發展，成本持續降低，再加上許多其他因素（圖3），汽車行業正在“加速電氣化”，更快地向電動模式且續航里程更長的汽車過渡，例如插電式混合動力汽車（PHEV）和電池電動汽車（BEV）。

插電式混合動力汽車和全電動汽車的確可以顯著減少碳排放，幫助汽車制造商達到二氧化碳減排目標，避免受到嚴厲處罰。

圖3：激勵機制以及汽車制造商未達到各國政府設定的二氧化碳減排的嚴格目標時將受到的處罰，這些因素加速了汽車電氣化初始戰略路徑的制定。（圖片來源：Yole）

PHEV和BEV均為可充電汽車，它們可通過電網充電，當然最好使用清潔能源（例如光伏、風能和水力發電）產生的電力。PHEV的電動模式續航里程約為50至80km。由于PHEV可以在全電動模式下行駛，因此也可以減少城市的空氣污染排放，但其全電動模式僅適用于短途城市通勤，因此貢獻也十分有限。

為了實現更長的電動模式續航里程、減少二氧化碳排放并改善電動汽車對環境的影響，電池、電力電子器件和系統以及汽車設計等方面均需要不斷變革。

電力電子技術發展的主要趨勢包括SiC和GaN半導體技術的應用（主要用在牽引逆變器、車載充電器和DC-DC轉換器中）、更先進的器件封裝技術（銀燒結芯片貼裝、銅線鍵合、無鍵合互連、Si3N4AMB活性金屬釬焊陶瓷基板、高溫環氧樹脂封裝等）和不同系統的機電一體化。

為了延長里程，需要在減小體積和重量的同時增加功率密度，其他改進則有助于提高整體可靠性并降低生產成本。電氣化日益普及的一部分原因是消費者意識增強，但主要還是歸因于汽車工業工程技術的加速發展。

編輯：hfy