2023电动车十大硬件技术预测

本文来自微信公众号： 与非网eefocus （ID：ee-focus） ，作者：李坚，题图来自：《银翼杀手2049》

中国汽车工业协会最新数据显示，2022年，我国汽车产销分别完成2702.1万辆和2686.4万辆，同比增长3.4%和2.1%，全年实现小幅增长，我国汽车产销总量已连续14年居全球第一。预计2023年新能源汽车产销涨幅和新车渗透率预计都将在40%左右，整体销量规模有望触达 1000 万辆。届时， 中国将有望成为全球第一个新能源汽车销量千万量级的国家。

随着新能源汽车销量和渗透率的增加，消费者对于新能源车的痛点也急需解决：续航焦虑、补能焦虑、成本焦虑。各大车企纷纷引入高压平台以解决上述问题，2023 年，围绕汽车 800V 甚至更高压平台的普及，对于快充、电池、电驱、电容等一系列硬件都提出了更高的要求。其中有哪些硬件技术将实现快速落地量产？本期与非研究院就来进行一番预测。

一、补盲 （低成本） 激光雷达

根据佐思汽研发布的《2022 年汽车激光雷达产业研究报告 （国内篇） 》显示，2022 年上半年，国内乘用车新车激光雷达安装量达到 2.47 万颗；2022 年下半年，国内拟交付的激光雷达新车达到 10 余款，包括小鹏 G9、威马 M7 等，预计全年总安装量有望突破 8 万颗。

目前几乎所有采用多激光雷达的车型，全车都统一使用了一种激光雷达，而且规格都是完全一致，比如搭载华为系智能驾驶解决方案的车型，它们都是使用了规格完全一致的等效96线半固态激光雷达。而其中起到最主要作用的，就是那颗布置在车头部位的激光雷达，其他布置在侧翼子板和尾部的激光雷达，则是为了增强冗余和补盲而使用的。

补盲激光雷达，一般会布置在车辆的侧面，增强侧向冗余，特别是对于保证自动变道的安全性，有一定的帮助。加入了侧向的补盲激光雷达之后，在泊车或者并线转弯时，可以更好地加强对于静态物体的识别，因为激光雷达的点云对于各种状态的物体都很感兴趣，可以最大可能地避免像特斯拉自动泊车过程中那样撞到别人的车辆，或者刮到墙壁的情况。 这种补盲激光雷达在增强侧向冗余和识别能力的同时，最有可能把毫米波雷达和超声波雷达替代掉。

目前市面上固态补盲激光雷达主要有两款，一款是禾赛科技的FT120，另一款是速腾聚创的E1，当然它们背后的禾赛科技和速腾聚创两家也一起占据了中国车规级激光雷达市场的半壁江山。在2023 CES中，国产厂商纷纷亮出了自己最新的补盲激光雷达产品。

二、高分辨率4D毫米波雷达

车载毫米波雷达几乎成为L2及以上智能驾驶的标配。统计数据显示，2020 年中国市场前装角雷达搭载量为 414.28 万个，同比增长 72.53%；前向毫米波雷达上线量 535.72 万颗，同比增长 38.43 %。

过去，毫米波雷达被认为是辅助型的传感器，其产品定位和主要功能是实现碰撞预警，而今，随着自动驾驶向更高级别演进，毫米波雷达的性能也亟待提升。例如：高程分辨能力和高分辨力、更远的作用距离、易于和视觉融合、能够用雷达数据集训练AI。这四项能力的提升，意味着毫米波雷达可以和视觉一样，具备对周边进行精准的检测、跟踪、识别等成像系统的能力。从物理属性来看，相对于激光雷达和摄像头等光学传感器，毫米波雷达不受光线的制约，在雨雾雪等恶劣天气下均能正常工作，在车载传感器领域赢得了“全天时、全天候”工作的美誉。

目前，行业在车载毫米波雷达成像技术上的进展主要分为两种，一种是俗称的4D成像 （即建立在FMCW体制上的增加高度维信息的4D成像） ，另一种是车载SAR成像。

从成本来看，激光雷达的价格多在1000美元，而4D毫米波雷达成本约为激光雷达的1/10。正因如此，4D毫米波雷达被认为可以直接替代一些低线束的激光雷达。伴随着赛灵思、华为以及博世等供应商的竞相追捧，4D毫米波雷达被推上“风口”，成为智能驾驶“多传感器融合”领域最有竞争力的方案之一。包括大陆集团、采埃孚、安波福、博世等传统巨头，开始陆续宣布4D毫米波雷达的相关解决方案，国内的华为、复睿智行、苏州毫米波、华域、楚航科技、威孚科技等公司也对该领域进行了布局。

三、4C高倍率电池

电池是电动车的核心部件，直接决定了对电动车来说最为关键的续航里程。随着新能源逐渐升温，对电池行业的投入也越来越大，未来几年，电池技术将迎来快速发展。

4C代表着电池系统充电倍率，通俗的来讲就是1C充电可在60min将电池系统电量充满，而4C则可以在15min将电量充满，在充电电流增大的前提下，可以有效减少充电时间，为用户充电问题提供有效的解决手段。 目前市面上绝大多数主流的动力电池包均只支持2C的充电倍率。

目前非常有名的麒麟电池就是4C电池的一种，它是电池产业龙头宁德时代发布的第三代CTP技术，也就是无模组电池包。这项技术最早是宁德时代在2019年全球首创，当时的第一代CTP技术，令宁德时代的电池体积利用率突破了50％大关。而CTP技术发展至第三代，其体积利用率达到了72％，可将三元电池系统能量密度提升至255Wh/kg，磷酸铁锂电池系统能量密度提升至160Wh/kg。

4C电池的优点是可以解决严寒地区电池充电效率下降的问题。 首先就是快速加热电池，达到合适充电温度。 速热技术通过超充桩高频脉冲板块与车端BMS互通，高频脉冲速热策略结合自主开发BMS功能模块开发，通过与桩端脉冲板块双向响应，在保证电芯应用安全的基础上，使电池在低温环境中快速从极寒温度下升温至20-25℃的舒适区。

其次则是通过4C电芯快充功能为电池补能。 而在电芯设计方面，通过调整电芯厚度提升散热能力，结合快离子环、各向同性石墨、超导电解液、多梯度极片设计等技术，提升化学反应过程中的电荷传递及离子迁移速度，实现4C充电倍率。-10°C的环境温度下仅需5min即能为车辆补充130km的续航。

最后是速冷，大倍率快充在提供优质充电体验的同时，也需保障电池在快充过程中的温升控制。 电池温控系统一体式集成技术进行电池系统和整车的热管理双优化。电池系统中采用双进双出双面结构设计，提高液冷流量，散热效率提高一倍，有效提升系统温度一致性。整车端通过三通阀设计实现内循环与外循环，外循环实现桩端大功率制冷，通过快插结构设计实现车桩的液冷回路连接，保证密封性及使用可靠性。4C超充场景下，可维持电芯温度不超过45℃。

麒麟电池将横纵梁、水冷板、隔热垫集成为多功能弹性夹层，同时电芯倒置，采用多模块底层空间共享，大幅提升了冷却效果 （+50%） 、体积利用率 （72%） 和快充性能 （4C） 。麒麟预计2023年实现量产，适配铁锂、中镍、高镍多体系电芯，预计首批搭载理想、哪吒新车型，未来随着规模效应的释放，降本提高性能优势更显著，车企意愿度随之进一步提高。铁锂+麒麟电池可与刀片电池竞争，高镍三元+麒麟电池可与4680竞争，进一步强化宁德全球龙头地位，同时提升了水冷板的价值量，加速4C快充技术的迭代。

四、800V快充技术

从成本与技术角度来看，大功率高压快充正逐步成为新能源汽车的标配，众多主流车企相继推出800V高压平台架构，并加速向 1,000V 甚至更高电压架构演进升级。 大功率快充趋势之下，整车系统及充电桩所配置的半导体元器件都需要重新选型，以适配高压系统对器件耐压等级、耐高温、绝缘、低损耗等方面的更高需求。

为缩短充电时间，提高补能效率，推动新能源汽车全面普及，比亚迪、小鹏、吉利、华为等主流企业纷纷入场，推出高压平台解决方案，为大功率快充应用落地提速。预计到 2026 年，800V 以上高压平台销量将超过 580 万辆，占电动汽车 50% 以上，而 800V 以上高压平台车型存量可达 1,300 万左右。

国内 ChaoJi 充电标准 2021 年发布，超级充电基础设施加速布局。ChaoJi 充电源自中国大功率充电研究，并与德国、日本交流推进，可支持 350kW-900KW 大功率充电，充电电压 1000-1500V，充电电流 500-600A，10 分钟增加续航 300 公里以上。新一代的 ChaoJi 充电技术路线发端于电动汽车大功率充电需求，但并不简单指大功率充电接口，而是一套完整的电动汽车直流充电系统解决方案。立项标准预计 2021 年底完成，并开启试点示范，预计 2025 年普遍安装。

五、“光储充”一体式电站

快充对电网冲击很大，10 个 100～200kW 的直流充电桩，需要一个额定 1MW 的变电站。电网改装需要审批；就算审批顺利，如果完全靠快充桩解决问题，对全国配电网扩容压力巨大，所需总投资额将是十万亿级别的。

“光储充”一体化电站，简而言之，就是集光伏发电、储能、充电于一身的一个综合功能电站。 它有三个特征：1. 可实现光伏发电自发自用；2. 余电储存；3. 可结合储能峰谷电价差套利。“光储充”智能充电站的概念，在国内最早由宁德时代提出。宁德时代通过 4 年投入，开发出一个类似集装箱大小、带储能功能的充电站，能够为用户提供储能、快充、电池健康检测等服务。在用电高峰，该充电站可给电网供电；逢用电低谷，则给自身或电动车充电，起到削峰填谷的作用。宁德时代实现了光储充智能电站的快速落地。

“光储充”系统能很好地应对超充时代的高电压、大电流对电网产生的冲击。 在电动汽车集中充电或者大规模充电的时候，通过储能系统来平抑电动汽车引起的电网波动。业界人士称，光储充项目可以通过储能来解决电网增容、扩容的矛盾问题。

目前，国内的车企还没有大量涉足该领域。国内布局“光储充放”的企业主要是宁德时代和华为，特斯拉短期在中国推广并不容易，但在 5 年的时间维度来看，其竞争力非常明显。

六、超级电容器

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。 顾名思义，超级电容的容量比通常的电容器要大得多，并且对外表现跟电池相同，因此也被称为电容电池。

传统电池如果频繁充放电的话，就会影响电池的使用寿命，频繁更换电池，又是一笔不小的开销，这时候就能体现出超级电容器的重要性了。

超级电容器在电动汽车混合燃料汽车和特殊载重车辆方面有着巨大的应用价值和市场潜力。

超级电容器作为电动汽车和混合动力汽车的动力电源，可以单独使用或将其与蓄电池联用。这样，超级电容器在用作电动汽车的短时驱动电源时，可以在汽车启动和爬坡时快速提供大电流从而获得大功率，以提供强大的动力。

在正常行驶时由蓄电池快速充电，在刹车时快速存储发电机产生的瞬时大电流，回收能量，从而减少电动汽车对蓄电池大电流放电的限制，延长蓄电池的循环使用寿命，提高电动汽车的实用性。由于超级电容器在使用过程中没有任何的化学反应，完全属于物理变化，因此相对更加安全。再加上其充放电速度极快、功率密度高、大电流放电能力强，同时在质量上也更轻，因此更适合在高性能混动车型中应用。

兰博基尼首款混合动力车型Sián FKP 37就率先应用了这项技术，新车采用全新的轻型混合动力架构，拥有一个功率密度为2400W/kg的超级电容器。官方宣称，比同等重量锂电池的功率密度强三倍。这个特性非常适合追求极致轻量化的超跑，在降低重量的同时，获得更大的马力。

不过，目前超级电容的能量密度离电动汽车的要求还尚远，还无法作为单独的能量储备设备运用在普通民用车上。

七、高压大功率电驱系统

随着碳化硅的普及使用，在同等的体积下，电驱动系统通过优化电机和逆变器，从 150kW 升级到 300kW，已经是新车中的时尚。 我们一般把这类 800V、250kW 以上的高性能动力总成叫做高压大功率电驱动系统。 这个系统不仅是具备高峰值功率，还可以支持 200-260km/h 的最高车速，同时，对起步加速、爬坡都提供更强的动力。扭矩响应迅速，在起步加速、超车过程中都有更好的推背感。

2021年12月26日，株洲中车时代电气股份有限公司发布国内首款基于自主碳化硅 （SiC）大 功率电驱产品 C-Power 220s，该产品系统效率最高可达 94%，可适应当前新能源汽车高频快充、长续航、高安全的需求。作为新能源汽车“三电”系统之一，电驱系统是新能源汽车的动力源与核心零部件，被称为汽车之“芯”。C-Power 220s 电驱系统采用的第三代半导体材料碳化硅，是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一，基于碳化硅的解决方案可使系统效率更高、重量更轻，且结构更紧凑。

新能源汽车是碳化硅最重要的下游领域，应用了碳化硅技术的 C-Power 220s 高压碳化硅电驱系统产品具有系统功率密度高、系统损耗少、续航能力强的优势，其系统效率最高可达 94%，广泛适配于高端轿车、SUV 等车型，可灵活前后置搭载，能为乘客带来更安全、更高效、更节能的驾乘体验。

八、轮边电驱系统

轮边电机是装在车轮边上的电机，是通往轮毂电机的一种过渡。轮 边电机采用轴向电机驱动4个车轮，可以由单独的电机驱动，每个车轮都能有自由的转速和旋转方向。在比亚迪的仰望上面，能看到这种技术的的首次应用。通过左右两侧车轮正反转就能实现原地掉头，这是多少新手司机的福音。

轮边电机的驱动布置形式会对车辆的操作性和舒适性产生影响。但是在要求较低的商用车行业，轮边驱动电机的优势则变得很显著。轮边电机可以大大简化车辆结构，缩短动力传递路径，进一步提高能量的传动效率，使电能得到最大限度的利用。而且轮边电机系统由于其电机安置离轮毂近的特点，对于后期的维修服务非常友好。

但其缺点也非常明显，轮边电机的安装尤其是在后轴驱动的情况下，由于车身和车轮之间存在很大的变形运动，对传动轴的万向传动具有一定的限制，对车辆的操纵性和舒适性产生影响。正是因为轮边电机显著的优缺点，使其 目前在商用车领域的应用前景远好于乘用车领域。

在商用车领域，国际上布局最为领先的是比亚迪、采埃孚和奔驰一类专门从事电机技术研发且有成熟产品的公司。其中，以国际零部件巨头采埃孚布局最为迅猛，安装了采埃孚轮边电驱动车桥的车辆已经正在亚欧城市中试用，并且得到了德国联邦交通和数字基础设施部的补贴。近年来一些新型和传统的零部件巨头，如Protean、Elaphe舍弗勒、日本 NSK也开始意识到轮边电机的重要性，逐步加强在轮边电机领域的研发投入。

从专利的目标申请国家中也可以发现，中国是最受到国内外企业关注的市场，其次是美国和日本市场。现阶段，轮边电机的发展动力主要受到各国的政策影响，尤其是中国政府在近 20 年内对新能源汽车相关产业投资超过 2 万亿，极大地带动了轮边电机产业的发展。另外，从轮边电机专利申请人排名分析可以看出，以比亚迪和宇通客车为代表的国内企业是当前该领域的申请主力。其次是以斯巴鲁、本田为代表的日本车企和德国奔驰、保时捷等一众的老牌车企。这些企业均在商用车零部件或者整车领域有成熟业务。

最后，虽然 以特斯拉为代表的集中式驱动形式仍是纯电动乘用车底盘技术的主流 ，但相信在不远的将来，轮边电机在突破技术层面的难点后，能量利用效率高的优势将会促使其在乘用车领域实现规模化应用。

九、钠离子电池

钠离子电池与锂离子电池有相似的工作原理，主要是通过钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。

但是相较锂离子，钠离子体积较大，在材料结构稳定性和动力学性能方面要求更严苛，这也成为钠离子电池迟迟难以商用的瓶颈。

钠离子电池技术路线有三个天然优势：原材料便宜、拥有不错的性能特征、量产工艺能用锂电池的产线。 钠离子电池使用的电极材料主要是钠盐，相较于锂盐而言储量更丰富，价格更低廉。由于钠离子比锂离子更大，所以当对重量和能量密度要求不高时，钠离子电池是一种划算的替代品。事实上，也正是因为锂电池主要原材料——碳酸锂价格暴涨，才让作为备选方案的钠离子电池有了相当的热度。

2021年底，宁德时代和孚能科技就表示，钠离子电池普遍可以满足小型车的续航需求。由于钠离子的化学特性跟锂离子电池很相近，这使得钠离子电池替代锂电池具备可能性。但对于制造环节来讲，钠离子电池的成熟工艺、产品质量稳定性、良品率等仍需时间进一步完善，对标锂电池，钠离子电池距离大规模量产化还有七八年的时间，2023 年的最大看点，是看宁王能不能把两代钠电池做出来。

目前来看， 钠离子电池的量产至少还要解决三个问题：上游的材料供应、 钠电池的生产工艺、钠电池的验证测试。 我们期待 2023 年，钠离子电池的产品能在储能、两轮车上落地，逐步再扩展到商用车和乘用车上。

十、轭式方向盘

特斯拉量产车 Model S Plaid，使用了全新的轭式方向盘，完全颠覆传统方向盘的设计，取消了方向盘上的按键和拨杆，不仅转向灯、喇叭都通过触控来完成操作，换挡的操作也通过点击屏幕来进行。

轭式方向盘在造型上可以说是颠覆了传统方向盘的设计，相比传统方向盘上的按键和拨片，轭式方向盘的转向灯、喇叭都通过触控来完成操作。此外，轭式方向盘上的滚轮还可以进行激活中控屏幕换挡器，通过点击屏幕进行换挡，从而来进行换挡操作。相比传统的换挡把和旋钮式操作，这个设计非常超前。这也就意味着，使用轭式方向盘的车辆只需要踩油门前进，不需要进行换挡操作。

这些操作听起来很有创意，但是也存在着一定的弊端。 虽然在行车时的操作方便了许多，但是由于造型的问题，许多人也许并不适应轭式方向盘的造型设计，并且触控式的设计也会导致误触行为的发生。不过值得注意的是，特斯拉的轭式方向盘并没有装备“渐进式转向”和“线控系统驱动”，这也让人质疑，特斯拉的轭式方向盘是否灵活方便或者是操作准确，而且在新的设计下安全性能又如何？ 

本文来自微信公众号： 与非网eefocus （ID：ee-focus） ，作者：李坚