电动汽车发展路径上有哪些沟坎

  电动车的市场保有量在全国的渗透率大概是5%左右,但是集中在12个大中城市包括北上广深、天津、佛山、成都、宁波、合肥、兰州、洛阳和海南。从整个产业链来看,电动车分3个系统:电池,电机和电控,目前来看电动新能源车的成本大约一半在电池上面,也只能续航100公里至300公里;另外还有电机和电控系统,这就是俗称的三电;但随着人工智能驾驶的升级,车辆会有更多芯片,例如在车里能听音乐,看电影等等需要相应的芯片和控制系统;况且电动车的所谓“新四化”电动化、智能化(包括自驾)、网联化和轻捷化(最近政策调整取代了“共享化”,尤其是某些学者提出的“标准化共享式汽车”模式被质疑且被搁置),不仅涉及技术可行性,而且涉及经济适用性。

  我们在分析整个产业链之前,先说明一下新能源车跟传统车有怎样的不同,首先就是动力系统。传统车通过内燃机的活塞运动提供动力,推着汽车往前跑;相对来说,电动车有一个电机,通过电机提供动力;而电动车在传动系统方面存在差异;另外还有一些辅助系统,比如电池,我们之前用过苹果手机(iPhone),在冬天充电面对的不同场景,电动车的电池也是一样,需要有一套热管理系统,就是保证电池各方面的指标。

  首先是电池的技术路线,我们现在主流是锂电池,上游就是锂矿或其复合矿;但是我们三元锂电池的其它三个元素,涉及到上游的大宗矿产品,NCA镍钴铝,或者NCM镍钴锰,接下来就是电池这一块的有关子行业,例如电解液正极负极隔膜等等一系列环环相扣的子行业,包括但不限于化工和制造业,那么下面就是电池的一个组装,然后以及其他的一些辅助的一个系统。汽车用电池可以从结构上分成两大类:一类是蓄电池,另一类是燃料电池,通常此两类都可充电反复使用;而蓄电池从作用上又可以分成两大类:一种是起动电池,又称电瓶,另一类称为牵引电池,俗话说就是动力电池;汽车用动力电池从原理上,又可以分成三大类:化学电池(化学能转为电),物理电池(如太阳能等物理能转化为电)以及生物电池。生物电池基本上在航空航天领域里面才能找到实际应用,民用或汽车领域极少应用。物理电池是光伏产业技术最密集的环节,近年来光电转化效率不断提高,虽然不到8年,其发电成本下降70%,光伏发电上网,其全球渗透率也不断提高,但是尚未看到物理电池转化为汽车用的前景,未来是否能够取得能量密度超过化学电池的结果,不得而知。当然电池的循环使用和无害化的废旧处理,也是各种电池面临的挑战。

  化学电池又可以分成可以将其分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池,而从材料上还可分为镍镉电池,铅酸电池,锂聚合物电池以及锂离子电池。锂离子电池其实又可以分成磷酸铁锂以及其他锂离子电池,其中三元锂电池是目前较为常用的,当然,磷酸铁锂占主流地位。燃料电池的技术包括了氢燃料电池、碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电(MCFC)、固态氧化物燃料电池(SOFC),以及直接甲醇燃料电池(DMFC)等,而其中,利用甲醇氧化反应作为正极反应的燃料电池技术,被业界李书福等人所看好。目前采用蓄电池结构,且较为主流的汽车厂商为丰田和特斯拉。

  为了提高能量密度,化学电池都要加入稀有钴元素,由于其全球的储量,只有700万吨,且产地也过于集中在澳大利亚,古巴和刚果金。为了摆脱对钴元素的过分依赖,蜂能电力正在研制无钴化学电池,广汽集团正在推出石墨烯电池。事实上,在广汽推出石墨烯材料的化学电池之前,美国,韩国等国都在研发此种技术,但是未形成量产规模。而比亚迪也是从磷酸铁锂技术路线转变到三元锂技术路线年转回磷酸铁锂技术路线,一波三折;在此期间,比亚迪也曾试图将石墨烯作为导电剂用到动力电池里,但其本质仍然是锂电池,与广电的石墨烯技术有着本质区别。

  虽然广汽集团宣布今年底明年初能够实现石墨烯电池的量产,但是结果如何尚待观察,尤其是成本是否可控,已经成为量产的核心要素。早在2017年以前,美国的石墨烯电池就因为成本高昂,量产后导致公司破产。新能源车考虑的第一个问题就是电池,因为电池成本占比大约一半,而且确实充电时间超长,如上所述,石墨烯电池在实验室条件下,可以达到8分钟充当80%,无论如何,还是需要充电桩,或者有一种所谓的换电模式,就是可以换电池,类似加油站;因此,突破性技术的研发和应用必须得到市场的检验,因此笔者本人一直强调国家应减少对具体技术路线的干预。

  第二,电控系统是一个非常重要的系统,对芯片需求非常多,对半导体行业的要求越来越强烈。重要的模块也就是车载系统的软硬件,通过汽车顶部安装各种看着周围的传感器,测距传感器等等硬件,与控制系统和数据云平台等等融合,对计算机的算力要求很高,除了需要覆盖传统汽车ECM(发动机电控单元)和或BCM(车身控制单元)的功能之外,需要完成方方面面的总控,例如:发动机控制模块、自动变速器控制模块、大灯控制模块、中央控制门锁控制模块、ABS控制模块、电动车窗控制模块、仪表板控制模块、安全气囊控制模块、自动空调控制模块、电控悬架控制模块等等一个叫做中枢计算模块的配置,其实就是一个非常复杂的生态系统。未来自动驾驶,智能驾驶,它就是相当于凡人开车,眼睛先看,要用到毫米波雷达。然后就是智能控制,加速刹车等等。

  智能化也主要关联到电控系统,智能化主要是指智能驾驶,以及座舱智能化,他们可能是目前成熟智能化技术中最先进的一个分支;目前座舱智能化其单车价值已经从1000元提升至4000元,在增加流媒体和智能后视镜等等之后,其单车价值有可能增加到8000元,未来年增速可能保持在15%左右;智能驾驶项目当中的目前是ADAS的发展很快,高级驾驶辅助系统(Advanced Driving AssistanceSystem)是利用安装在车上的各式各样传感器(毫米波雷达、激光雷达、单\双目摄像头以及卫星导航),在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境,收集数据,进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪,并结合导航地图数据,进行系统的运算与分析,较大程度上提升安全驾驶水平,目前在新能源车上的装机量已经是达到了70%。目前水平2(自驾等级L2)及以下的这种整体单车配套价值大约在1.5万元左右的成本水平;L3级以下用整体单车配套价值大约是在2.5万左右,出现了较大的增加;未来5年,价值增速有望保持年均21%;另外,也是智能化趋势下,智能车灯也是单车价值占比提高的新品类,这种车灯不仅提供一个单纯的照明效果,而且,还要通过叠加AFS/ ADB(AFS 自适应前照灯系统和ADB自适应远光系统)等等自适应智能化技术,来提高驾驶的安全性,在2019年,其单车价值2800元,渗透率达到17%,ADB价格直接是上到7500元了,渗透力接近了8%左右,也就是说渗透率未来存在很大的提升的空间。此外,类似于苹果手机在低温下的充电以及应对,热管理相比于传统车而言,nba直播!是一个新增领域,单车价值是从原来的1900元左右提升到了8000元,占到总车的成本已经达到了5%左右,未来还有很大的一个上升的空间。

  最近有一个案例比较能够说明电控问题:深圳元戎启行(公司)与吉利旗下的曹操出行(公司)对外宣布双方正在合作自动驾驶车辆的测试运营,计划在2022年杭州举办的亚运会期间提供200辆自动驾驶出行服务,计划2021年向公众提供自动驾驶试乘服务,并步百度后尘,在杭州之外试运行。然而从当前10辆左右的实验车来看,考虑到互联网和雷达等信号时延,基站覆盖死角等等,不敢将算力集中到云端,后备箱被服务器挤占且耗电严重,续航从200公里降低到80公里左右,且主雷达的成本约10万元左右,相当于一辆荣威牌轿车,而且曹操出行还计划发射低轨通信卫星,试图与其他企业和资本方合作解决上述部分信号问题,不仅仅涉及成本,而且还涉及与他们的技术协调和利益划分问题,例如导航地图、汽车改装的原车企业等等经济主体,诸如此类的问题还可能涉及某些电信或频率等政府主管部门,解决方案不可能一蹴而就。

  第三就是电机系统。目前我国的电机制造水平相当于发达国家上世纪80年代或90年代的水平,差距大但也意味着上升空间也大。电机是工业领域的动力之源,通过电和磁的相互作用,实现电能和动能之间的相互转换。狭义的电机主要是指电动机,广义上来说可以包括电动机和发电机。电机在全球工业自动化市场中占据着举足轻重的地位,广泛应用于冶金、电力、石化、煤炭、矿山、建材、造纸、市政、水利、造船、港口装卸等领域。近年来,电机行业从小到大,整体上呈现增长的趋势,但涨幅较小,且行业利润有所下降。根据国家统计局的统计数据,2017年我国电机制造行业的销售收入为8884亿元,基本与上年持平,而利润总额为564亿元,较上年出现小幅下滑。究其原因,继硅钢、铜铝、铸件等价格上涨之后,电机行业又面临来自机械设备涨价所带来的各种成本压力,近半企业利润严重下滑,只有少部分企业仍能够保持增长态势。从规模以上企业的数量变化情况来看,国家统计局的统计数据显示,2017年我国规模以上电机制造企业数量较2016年仅增长5家,总数为2854家。近年来,在国家大力提倡发展新能源汽车的政策支持下,整个新能源汽车行业呈现出蓬勃发展的态势。电机在新能源汽车领域中的应用技术越来越成熟,在目前新能源汽车领域,永磁同步电机被广泛使用(稀土永磁材料是驱动电机的首选材料,可以大幅减轻电机重量、缩小电机尺寸、提高工作效率),只有组建上下游合作机制,才能打通整车、驱动电机和稀土永磁材料等产业间的梗阻;将大数据技术和云计算技术相结合,可以实现对电机能效的自适应管理,自检、自保、自调和远控等,涉及智能制造和节能环保等国家战略发展方向。有鉴于此,中国汽车工业学会付于武先生等借鉴日本经验,出面推动联合实验室,如国汽智联等等机构;以及仿效业界海外同行的合作模式,如福特出资收购大众的项目公司,通用出资收购本田的项目公司,却可能由第三方技术入股主导研发。在借鉴上述的海外模式方面,我国业界主流企业并不抱幻想,主因是过去类似的尝试不及预期。例如,国内上市公司长鹰信质(原信质电机)是世界主要“转子电机”厂商之一,是国内该品种的龙头企业,只能通过参股特斯拉的唯一电机供货商“富田电机”(台)并与其合作,间接参与特斯拉的电机供货,可见国内企业也在积极探索内外合作的种种模式。

  最后,汽车轻量化或轻捷化是新能源汽车以及传统车提高行驶里程的重要一环,这也是中国制造2025规划中涉及的提升契机,纯电车的整车的重量每降低10公斤,整个续航里程会增加2.5公里,而我国电动车目前普遍偏重10%至30%。

  以上着重梳理了行业上下游和跨行业合作,我们发现电动车发展路径上的沟坎,主要不是技术问题,而是成本问题,以及延伸至各有关方的合作范式和金融资本介入等较高层次的协调问题。最近整个汽车行业的复苏非常快,产销两旺,以及一系列政策(鼓励新能源汽车和汽车下乡等等)刺激之下,整个行业有可能会扩大资本开支,这是最大的利好,可能加速汽车进入电动化、智能化、网联化和轻捷化的新时代。

  2020年可能是全球电动车发展史的转折之年,随着欧洲电动车市场的崛起,中国市场此前领跑的格局可能就此改变。知名投行瑞信认为,欧洲电动车销售的高增长主要由更激进的二氧化碳排放法规和补贴政策所推动的。在2020年之前,投资者普遍认为中国将成为全球电动车市场的领跑者,欧洲排名第二。但欧洲电动车销售2020年正在迎头赶上。数据显示,欧洲电动车销售在2020年7-9月同比增长了170%;10月份数据维持了高增长势头,欧洲不同国家电动车销售增长150%-300%不等。而在竞争格局方面,欧洲的电动车市场主要由传统汽车厂商所主导,这与中国初创企业领导行业形成鲜明的对比。

  (本文参考了招商证券证券分析师苗泽、耀途资本合伙人白宗义的讲座,36氪、中证报、上证报和多个研究报告)

  作为央视财经评论员和执照投顾,提供分析意见;作为财经中国会秘书长,策划线上下活动;作为媒体人及文化人,传播历史和先进文化;作为中国致公党(派),参政议政。