2020 年是汽车产业电动化、智能化集中落地的关键年份,整车技术从传统机械结构全面转向三电系统、智能驾驶、电子电气架构三大主线;动力电池、碳化硅电控、固态电池雏形、固态激光雷达、L3 级自动驾驶、800V 高压平台、软件可进化电子架构等一大批前沿技术实现量产装车,同时车身轻量化、底盘电控、5G 车联网技术同步迎来规模化突破,从电池安全、动力效率、自动驾驶硬件、智能座舱四个维度补齐行业短板,大量技术从实验室走向民用车型,直接推动纯电车型续航、充电速度、行车安全与智能体验实现跨越式升级,形成完整的技术迭代成果。
一、动力电池技术:电池安全与成组效率迎来里程碑突破
1、刀片电池量产落地(行业标志性创新)
比亚迪在 2020 年正式推出刀片电池并搭载在汉 EV 车型上,把传统方形电芯改为长条状刀片电芯,取消传统模组结构,直接将电芯嵌入电池包壳体,采用 CTP 无模组集成方案。这项技术大幅提升电池包空间利用率,同时通过电芯扁平化排布,优化散热路径,在针刺测试中做到不起火、不爆炸,彻底解决三元锂电池热失控痛点,重新建立新能源车电池安全标准。
2、CTP 无模组电池成组技术普及
宁德时代在 2020 年规模化落地 CTP 高效成组技术,省去电池模组外壳,把电芯直接集成进电池包,电池包体积利用率提升 15% 以上,整车续航同步提升;同时推出百万公里长寿命动力电池,循环寿命突破 3000 次,整车电池使用寿命可达到 16 年左右。
3、多款新型电池技术进入研发与小批量装车
- 特斯拉发布 4680 无极耳大圆柱电池,降低内阻、提升能量密度,为后续续航提升打下基础;
- 蜂巢能源推出无钴电池与凝胶电解质 “果冻电池”,降低电池原材料成本;
- 行业开始小范围试验聚合物复合固态电解质技术,开启固态电池产业化前期探索。
4、三电电控硬件升级:碳化硅 MOSFET 批量装车
2020 年碳化硅逆变器开始大规模量产装车,比亚迪汉 EV 率先搭载高集成碳化硅电控模块,相比传统硅基 IGBT,电控损耗降低 20%,电机综合效率提升至 97% 以上,兼顾更强加速性能与更低电耗,同时为 800V 高压平台做好硬件铺垫。
二、电驱动系统:高压平台 + 集成电驱成为主流方向
1、800V 高压电气架构正式亮相
现代 E-GMP 平台、Lucid Air 在 2020 年首发 800V 高压整车平台,相比传统 400V 架构,峰值充电功率提升至 350kW,10 分钟充电可增加续航 200 公里,大幅缩短快充等待时间;同时高压系统可以降低线束电流,减少整车线束重量与发热损耗,实现充电效率与整车轻量化双重提升。
2、多合一集成电驱实现技术突破
广汽新能源发布全球首创两挡双电机 “四合一” 集成电驱,将双电机、控制器、两挡减速器深度整合,体积缩小 30%、重量减轻 25%,综合驱动效率达到 90%,让量产车型百公里加速进入 2 秒区间;多挡位电驱打破单速减速器高速电耗偏高的短板,兼顾低速爆发力与高速巡航省电需求。
3、驱动电机效率全面优化
多款新车把永磁同步电机效率提升至 97% 以上,搭配智能能量回收系统,通过多挡位调节实现全速域高效工作,NEDC 续航普遍突破 600 公里,续航虚标问题得到明显改善。
三、智能驾驶技术:固态激光雷达量产、L3 自动驾驶正式落地
1、固态激光雷达迎来量产元年
2020 年成为激光雷达从机械式向固态升级的关键节点,速腾聚创发布 MEMS 智能固态激光雷达 RS-LiDAR-M1,把点云算法嵌入雷达硬件内部,实现传感器软硬件一体化;览沃、北醒等企业推出千元级量产激光雷达,硬件成本大幅下降,为高阶辅助驾驶普及扫清成本障碍;激光雷达探测距离可达 200 米,能够精准识别夜间小型障碍物,补齐纯视觉方案的短板。
2、L3 级自动驾驶实现量产装车
高合 HiPhi X 在 2020 年落地具备 L3 能力的 HiPhi Pilot 系统,搭载感知、制动、转向、电源、计算六大冗余硬件,支持高速智能领航、拥堵路段自动代驾;同时东风 Sharing-VAN 实现国内首款 L4 级 5G 无人驾驶车型量产下线,无驾驶舱设计,支持园区自动摆渡、动态避障、多车编队行驶,实现无安全员商业化试运行。
3、车路协同与 5G 车联网进入商用测试
国内建成 30 多个智能网联示范区,杭绍甬智慧高速开工建设,C-V2X 车路协同技术进入道路实测阶段;车辆可以接收红绿灯、路面施工、前车急刹等道路信息,提前做出预判,实现车与路、车与车信息互通;5G 车载通信模块开始装车,满足自动驾驶海量数据实时传输需求。
4、自动驾驶仿真技术规模化应用
腾讯、华为推出自动驾驶云仿真平台,一年可完成数十亿公里虚拟路况测试,大幅降低实路测试成本,加速自动驾驶算法迭代速度,解决实车路测场景不足的难题。
四、整车电子电气架构:软件定义汽车走向量产
1、新一代整车电子架构实现软硬分离
高合汽车发布 HOA 超体电子电气架构,吉利推出 SEA 浩瀚智能架构,把整车硬件与软件分层开发,硬件预埋冗余算力,支持整车 OTA 持续升级,车辆出厂后可以不断解锁新功能,真正实现 “软件定义汽车”;整车搭载数百个传感器与上百个执行单元,打通动力、车身、座舱、自动驾驶全部控制系统。
2、智能座舱软硬件全面升级
- 高通 8155 车载芯片开启装车,车机算力大幅提升,支持多屏联动、语音连续识别、车载 AR 导航;
- 多联屏、一体式大屏成为主流,支持多窗口分屏操作;
- 车内空气净化、生化级空调系统普及,实现病毒、颗粒物高效过滤,完善座舱健康防护功能。
五、底盘与车身技术:电控底盘 + 轻量化技术同步升级
1、后轮主动转向量产落地
高合 HiPhi X 搭载量产级后轮主动转向系统,后轮最大摆动角度可达 10 度,5.2 米长车身转弯直径缩小至 11.6 米,兼顾大车稳定性与小车灵活性,大幅提升窄路掉头、泊车便利性,电控底盘技术正式下放到民用电动车型。
2、车身轻量化材料大规模使用
铝合金下车体、1500HS 超高强度热成型钢大范围装车,比亚迪汉 EV 热成型钢用量达到 100 公斤;同时采用激光钎焊、钢铝混合车身工艺,在提升车身抗扭刚度的同时降低整车自重,进一步拉长纯电续航里程;整车风阻系数持续优化,多款新车 Cd 值降至 0.27 以内,减少高速行驶能耗。
3、燃油车动力技术同步迭代
长安蓝鲸 NE1.5T 发动机完成超长耐久台架试验,采用高压直喷、可变气门正时、低摩擦技术,热效率突破 40%;自主品牌 AMT 自动变速箱、缸内制动技术成熟,传统燃油车油耗持续下降,兼顾动力与燃油经济性。
六、2020 年核心新技术汇总表
表格
| 技术类别 | 核心创新成果 | 量产落地代表技术 |
|---|---|---|
| 动力电池 | 无模组 CTP 集成、刀片电池、碳化硅电控 | 比亚迪刀片电池、宁德时代 CTP 方案、碳化硅 MOSFET 电控 |
| 电驱动系统 | 800V 高压平台、多合一集成电驱 | 现代 E-GMP 高压架构、广汽两挡四合一电驱 |
| 智能驾驶 | 固态激光雷达、L3 自动驾驶、5G 车路协同 | MEMS 固态激光雷达、高合 L3 辅助驾驶、东风 L4 无人车 |
| 电子电气 | 可进化整车架构、软硬件解耦 | 吉利 SEA 架构、高合 HOA 电子电气架构 |
| 底盘车身 | 后轮主动转向、钢铝混合轻量化 | 后轮转向系统、超高强度钢 + 铝合金车身 |
七、整体技术总结
2020 年汽车技术创新集中围绕电动化、智能化两大主线:动力电池领域依靠刀片电池、CTP 集成解决安全与续航难题;电驱动依靠 800V 高压与多挡位集成电驱,大幅提升充电速度与动力效率;智能驾驶完成从机械式雷达向固态激光雷达的跨越,L3 自动驾驶正式量产;整车架构实现软硬分离,OTA 持续升级成为新车标配;同时底盘电控、车身轻量化、5G 车路协同同步实现产业化落地。一大批过去只存在于概念车的黑科技进入量产车型,正式开启软件定义汽车的全新发展阶段。
【参考资料】
[2020-12-28](2020
[2020-09-28](年度汽车创新技术评选)
[2020-07-13](刀片电池技术量产应用)南方 +
[2020-11-19](L3
[2020-10-11](两挡四合一集成电驱技术)
[2020-06-13](5G+L4
[2020-09-25](HOA
[2020-01-09](固态激光雷达技术迭代)
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