電動汽車全球市場

汽車是交通運輸市場最大的細分領域，全球每年銷售量可以達到約8000~9000萬輛。全球大約有11億輛汽車在道路上穿梭，貢獻了巨大的道路排放，這使得該行業(yè)成為節(jié)能減排政策制定者關注的焦點。

電動汽車的誕生可以追溯到一百年前，不過，我們今天所熟知的電動汽車市場自2011年左右才開始迎來快速發(fā)展。由于其規(guī)模，汽車市場為電動汽車供應鏈廠商帶來了巨大商機，包括從先進材料到電池組、電力電子和電機等。此外，無論是在技術、監(jiān)管還是商業(yè)模式方面，它們推動了創(chuàng)新的快速發(fā)展，使其他交通運輸領域的電氣化成為可能。英國知名研究公司IDTechEx最新發(fā)布的這份電動汽車技術及市場報告，旨在幫助客戶深入了解電動汽車產業(yè)的最新技術和市場趨勢。

IDTechEx跟蹤的其他電氣化交通工具包括貨車、卡車、公共汽車、兩輪車、工程車、海運和飛行器等。

2021年，全球電動汽車銷量飆升至640萬輛以上，IDTechEx預計2022年的銷量將超過900萬輛。不過，該領域的關鍵挑戰(zhàn)依然存在，例如芯片短缺和新冠疫情造成的制造中斷等。關鍵原材料的短缺已現(xiàn)端倪，特別是碳酸鋰。盡管這些挑戰(zhàn)可能會影響電氣化轉型的時間表和步伐，但主要汽車市場正朝著一個方向堅定發(fā)展：通過電動汽車實現(xiàn)脫碳。

供應鏈短缺

本報告提供了詳細的區(qū)域（美國、中國、挪威、英國、法國、德國、荷蘭、丹麥、世界其他地區(qū)）分析和技術預測。技術覆蓋范圍包括：純電動汽車（BEV）、混合動力汽車（PHEV和HEV）和燃料電池汽車（FCEV）；各等級自動駕駛技術（L2、L3、L4）；鋰離子電池（NMC、NCA、LFP、硅、固態(tài)）；電機（PM、WRSM、ACIM、軸向磁通、輪內）；電力電子（SiC、Si IGBT）；高壓電纜和充電基礎設施。

美國電動汽車OEM市場份額（樣刊模糊化）

隨著續(xù)航里程成為電動汽車實現(xiàn)差異化的關鍵參數(shù)之一，新的動力傳動系統(tǒng)正走在最前沿。該報告詳細介紹了800V平臺、碳化硅逆變器、更高效的電機系統(tǒng)和直流快充等技術的興起。

燃料電池

本報告揭示了燃料電池在汽車市場的進展和機遇，并提供了20年期的全球預測。在車輛內部署燃料電池不是一個新概念。包括豐田、福特、本田、通用、現(xiàn)代、大眾、戴姆勒和寶馬在內的主要汽車制造商在過去30年中投入了大量資金來推進這項技術。對于乘用車而言，燃料電池的開發(fā)投入了大量的精力和費用，但在2021年，只有豐田和現(xiàn)代兩大汽車制造商生產了燃料電池汽車，整個2021年，燃料電池汽車的銷量不足20000輛。

燃料電池汽車的部署面臨著相當大的挑戰(zhàn)，包括降低燃料電池系統(tǒng)組件的成本，以及建設足夠的氫燃料補充基礎設施等。同樣重要的是廉價“綠色”氫能源（通過使用可再生電力電解水而產生）的供應，IDTechEx在本報告中重點強調了這一點，這對于燃料電池汽車獲得環(huán)境認可至關重要。

燃油和氫能補能成本分析

自動駕駛

“自動駕駛汽車”（AV）根據(jù)國際汽車工程師學會（SAE）的定義可以分為六個級別。如今，大多數(shù)新發(fā)布的車型都帶有l(wèi)evel 2級自動駕駛功能，一旦監(jiān)管障礙消除，汽車行業(yè)在技術上已經為level 3級做好了準備。

近年，雷達、激光雷達、高清攝像頭和軟件等自動駕駛技術的突破進展將機器人出租車推向了市場準備階段?，F(xiàn)在，法規(guī)障礙已經消除，Waymo、Cruise和其他公司的自動駕駛路試，正在轉向自動駕駛服務。IDTechEx的預測，揭示了這些服務將如何在20年內占據(jù)主導地位。

有些地區(qū)甚至已經在推動level 4級自動駕駛，不過，大多數(shù)仍然來自初創(chuàng)企業(yè)，并處于試驗階段。總體而言，報告研究發(fā)現(xiàn)自動駕駛將成為一項極具顛覆性的技術，在未來20年內將以高達47%的速度快速增長，進而變革汽車市場。

先進鋰離子電芯和電池組

基于石墨陽極和層狀氧化物陰極（NMC，NCA）的鋰離子電池，占據(jù)了電動汽車市場的大部分份額。然而，隨著它們開始逐漸達到性能極限，以及環(huán)境和供應風險的凸顯，鋰離子電池的改進和替代正變得越來越重要。本報告總結了先進電池技術的趨勢和發(fā)展，包括鋰離子電池設計、硅陽極和固態(tài)電池等。

先進鋰離子電池技術包括硅和鋰金屬陽極、固體電解質、高鎳陰極以及其他各種電池設計。鑒于電動汽車市場，特別是純電動汽車在電池需求方面的重要性，預計鋰離子電池將保持其主導地位。本報告重點探討了陰極和陽極的選擇、電池設計的改進和能量密度的提高等關鍵問題。

影響電動汽車續(xù)航的關鍵

報告還討論了電池組的發(fā)展趨勢。組裝電池組需要多種不同的材料，包括熱界面材料（TIM）、粘合劑、墊圈、浸漬、灌封、填料等。報告討論了業(yè)界朝著更大電池電芯和非模塊化電芯到電池組設計的總體趨勢，預計這些趨勢將減少電芯和模塊之間的連接、母線和電纜數(shù)量。

電力電子

在汽車電力電子系統(tǒng)（逆變器、車載充電器、DC-DC轉換器）中，為了提高動力傳動系統(tǒng)的效率，正在進行關鍵改進，以減少電池組容量需求或提高續(xù)航里程。實現(xiàn)更高效率的關鍵途徑之一，是轉向碳化硅MOSFET和800V以上高壓平臺。隨著雷諾、比亞迪、通用汽車和現(xiàn)代汽車宣布它們的800V車輛平臺到2025年將在其電力電子器件中應用碳化硅MOSFET，這一趨勢正在加快。

這種轉變對功率模塊封裝材料提出了新的挑戰(zhàn)，因為需要更高的開關頻率、更高的功率密度和更高的工作溫度，同時還要保證15年的使用壽命。本報告介紹了800V平臺和采用碳化硅逆變器的技術前景。此外，隨著半導體芯片功率密度過去十年來取得的指數(shù)級增長，報告還進一步討論了新的雙面冷卻設計、銅鍵合和引線框架如何作為賦能者興起。

電機

如今，電機市場仍在不斷發(fā)展，新設計涌現(xiàn)，功率和扭矩密度不斷提高，所用材料也得到了更多的考量。這些不僅僅是通過軸向磁通電機，以及原始設備制造商完全取消稀土等漸進式的改進。

電機有幾個關鍵性能指標。功率和扭矩密度的改善，能夠以更小、更輕的封裝實現(xiàn)更好的駕駛動態(tài)性能，而重量和空間對于電動汽車來說都非常重要。另一個關鍵指標是驅動循環(huán)效率。提高效率意味著在車輛加速時，電池中存儲的寶貴能量浪費得更少，從而在相同電池容量下提高行駛里程。由于電機設計存在很多不同的考量因素，因而電動汽車市場采用了幾種不同的解決方案，包括永磁電機、感應電機和繞線轉子電機。

電機類型概覽

本報告揭示了電機技術、功率和扭矩密度以及材料利用方面的趨勢。報告通過汽車制造商應用案例，并按電機類型（永磁電機、感應電機、繞線轉子電機、輪內電機和軸向磁通電機）細分的技術展望，闡明了電動汽車市場的上述趨勢。

審核編輯 ：李倩