电动车产业是一个品类繁多,甚至会造成认知混乱的产业。
电动车(Electric Vehicle,简称EV)是以电能为唯一或主要动力源,通过电动机将电能转化为机械能驱动车轮行驶的交通工具。
按照这个定义,电动车的概念宽泛,如电动汽车、电动摩托车、电动自行车,甚至是动车、高铁、地铁、轻轨,都能被称之为“电动车”。
这是广义“电动车”的概念,而狭义的“电动车”概念主要是指两轮及三轮纯电驱动交通工具。
根据《道路交通安全法》及国家标准,两轮及三轮电动车根据是否符合“非机动车”技术标准,被严格区分为两类:
同时满足最高设计车速≤25km/h(实际行驶限速15km/h)、整车质量≤ 55kg、具有脚踏骑行功能、电池电压≤48V、电机功率≤400W等条件的是为电动自行车,即电动非机动车;
而两轮及三轮“电动机动车”又可以分为两类,即时速在20km/h —50km/h之间的电动轻便摩托车和时速大于50km/h的电动摩托车。
电动汽车除了要满足“机动车”的要求外,还需要车辆至少有四个及以上的轮子。
电动观光车、电动巡逻车、电动环卫车、电动高尔夫球车等等,则属于特种设备范畴,被明确列为“场(厂)内专用车辆”,其使用范围严格限定于工厂厂区、旅游景区、游乐场所等特定区域,禁止上公共道路行驶。
1828年匈牙利科学家阿纽什·耶德利克(Ányos Jedlik)发明了世界上第一台直流电动机,并将其安装于木板驱动轮子,形成最早的电动驱动模型。
△耶德利克·阿纽什(1800年1月11日-1895年12月13日),匈牙利发明家、工程师、物理学家,罗马天主教牧师,匈牙利科学院院士,被认为是直流发电机之父。
1832-1837年,苏格兰人罗伯特·安德森(Robert Anderson)和罗伯特·戴维森(Robert Davidson)先后制造出以一次性电池驱动的“电驱动马车”和载货电动车。
1881年,法国工程师古斯塔夫·特鲁夫(Gustave Trouvé)结合铅酸电池与直流电机,制成世界上第一辆可充电的三轮电动车,被公认为现代电动车的直接起点。
1890年,美国工程师威廉·莫里森(William Morrison)推出续航达160km的实用电动车,引发社会热潮,被当时的媒体称为“electric car”(电动轿车)、“electric omnibus”(电动巴士)等。
1899年,保时捷创始人费迪南德·波尔舍发明轮毂电机驱动的四轮电动车Lohner-Porsche。
1900年,美国共生产了4159辆汽车,其中电动汽车达到了1575辆,而内燃机汽车只有935辆。
1881~1920年是电动车的第一次辉煌期,在这段时间电动汽车得到快速发展,且由于性能及成本方面的优势,其市场占有率甚至一度超过汽油动力车及蒸汽动力车之和;
但是在20世纪初迎来电动车高峰之后,由于大油田的发现、续航的需求、内燃机技术的进步等原因,内燃机汽车慢慢占据了绝对优势地位。
从1920年到1990年这大半个世纪间,电动车几乎销声匿迹,在这几乎相当于一代人寿命的时间跨度中,纯电动车曾经的辉煌早已被世人所遗忘,以至于当纯电动车再次出现时,人们甚至称呼其为“新能源汽车”。
20世纪70年代,第一次石油危机促使美日欧研发电动车,但电池能量密度低(镍锌电池仅120V),无法商业化。
直到20世纪90年代锂电池技术萌芽,日本三菱公司的i-MiEV搭载锂离子电池,续航达160km,支持快充(30分钟充至80%),才出现了现代电动车雏形。
1990~2000年代,电动汽车以“新能源汽车”的面貌再度面世,但是由于当时电池技术的限制,并没能引起大的轰动;
2000后至今,随着锂离子电池技术的发展、混合动力车的出现及政策的扶持,电动车迎来了一个全新的快速发展期。
2008年,特斯拉首款锂电续航超320km的量产车,破除了“里程焦虑”标签;
2023年新能源车渗透率达35%,中国成全球最大的电动车市场。
在减排政策引导、固态电池技术突破、性价比及体验性选择等多重因素推动下,电动车不仅是复兴,更将重塑全球交通能源体系、重新定义新出行范式。
电动车的核心技术主要集中在电池、电机、电控、智能网联和充电领域。
电池技术以能量存储为核心,由电池材料技术和电池管理系统(BMS)技术两部分组成。
在电池材料方面,主流技术是锂离子电池技术,包括三元锂电池和磷酸铁锂电池:
三元锂电池能量密度高(可达250Wh/kg以上),续航里程长,但成本较高且安全性需优化;
磷酸铁锂电池安全性高、循环寿命长(可达3500次以上),成本较低,但能量密度相对较低。
固态电池采用固态电解质,能量密度有望突破400Wh/kg,充电速度更快,安全性更高,但目前成本和技术成熟度仍需提升;
钠离子电池成本比锂电池低40%,适合中低端车型,但能量密度也比较低。
电池管理系统(BMS)技术主要用于实时监测电池电压、电流、温度等参数,以优化充放电策略,延长电池寿命,确保使用安全,其技术突破的方向是通过算法优化,实现更精准的剩余电量估算和热管理。
电机是电动车动力输出的核心,目前主要有永磁同步电机(PMSM)、交流异步电机、轮毂电机等几种类型。
永磁同步电机的原理是利用永磁体产生磁场,与定子绕组电流相互作用驱动转子转动,其优势是效率高,功率密度突破4.5kW/kg,广泛用于主流车型;
交流异步电机的结构简单、成本低,适用于高性能车型或辅助驱动,特斯拉Model S即采用交流异步电机,最大功率能够达到1020马力;
轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术,它将动力、传动及制动装置集成于轮毂之内,显著简化了电动车辆的机械构造,被广泛应用用于两轮电动车上。
因为其性能高效、结构简单、维护简便及生产成本低,已有企业开始将其应用到汽车分布式驱动上。
另外还有扁线电机,即将定子绕组替换为扁线以提升功率密度和散热性能,以及电机油冷技术,用于直接冷却电机内部以提升电机效率。
电控技术是电动车智能管理的核心,主要有能量管理系统、再生制动控制系统、电机驱动控制系统、多合一电驱动系统等。
能量管理系统的功能是优化功率分配、充电控制及电池维护,以确保系统高效运行;
再生制动控制系统的原理是将制动能量转化为电能储存,以提升续航里程;
电机驱动控制系统是通过矢量控制、模糊控制等先进控制方法来提升电机响应速度和精度;
多合一电驱动系统则是将电机、减速器、控制器等进行集成来降低电动车的成本和重量。
智能网联技术是未来出行的核心功能,包括数据处理技术、自动驾驶技术、车联网技术等。
数据处理技术通过收集车辆运行数据来优化驾驶策略,并支持远程诊断和OTA升级(即远程升级);
自动驾驶技术包括环境感知、决策规划、控制执行等关键技术;
车联网技术可实现车与车、车与基础设施的互联,将极大提升交通效率。
以上这些技术都是未来出行范式中最不同于过往出行范式的地方。
充电技术的提升主要是为了加快电动车的补能效率,这也是电动车与内燃机车相比,目前最大的劣势之一。
但是随着充电技术的持续改进,如800V高压快充平台、碳化硅(SiC)功率器件、无线充电等先进充电技术的研发应用,未来电动车充电将与内燃机汽车加油一样高效,甚至更为便捷。
除了以上五种核心技术之外,电动车领域还有热管系统技术、轻量化技术、氢燃料电池技术等一系列前沿技术正在突破。
这些技术将进一步推动电动车产业向智能化、绿色化方向发展。
常见的电动车主要是两轮电动车(电动自行车与电动摩托车)和四轮电动车(电动汽车),这两种电动车的产业链结构略有不同,电动汽车产业链的复杂程度要明显高于两轮电动车产业链。
不过无论是两轮电动车还是四轮电动车,产业链总的来说可统一描述为:
电池材料有锂、钴、镍等正极材料,石墨、硅等负极材料,以及电解液;
核心零部件主要有动力电池、驱动电机、电控、充电设施等。
关键环节是产品研发设计、车身制造、总装工艺、质量控制等。
这是电动车产业链的价值延伸,直接影响用户体验与产业生态,具体环节有充电服务、后市场服务(如金融保险、维修保养、二手交易等),以及电池的回收与梯次利用等。
总体来说电动车产业链呈现“上游资源驱动、中游技术密集、下游服务延伸”的特征。
随着固态电池、800V高压、车联网等技术的突破,其产业链将向“高效、智能、低碳”方向演进。
中国两轮电动车市场呈现出高度集中与多元化并存的特征,头部品牌如雅迪、爱玛、台铃构成“三足鼎立”格局,三者市占率合计超65%,其中雅迪以33.7%的份额稳居首位。
头部企业通过自建研产销基地(如台铃的9大基地)、布局全球市场(雅迪产品覆盖100个国家)以及构建专利壁垒(台铃拥有众多专利),形成对渠道和成本的强势掌控。
新兴品牌则通过差异化策略切入细分市场,如九号、小牛聚焦智能化,搭载AI路况判断、OTA升级等功能,吸引年轻消费群体,而部分区域品牌则利用政策红利在特定市场突围,导致尾部竞争白热化。
在电动汽车市场上,技术路线分化与区域市场差异加剧了竞争复杂性。
纯电、插混、增程式等技术路线呈现此消彼长态势,2024年全球PHEV(插混)/EREV(增程)销量同比激增55%,中国混动市场占比近80%,反映消费者对续航焦虑的妥协,但固态电池量产预期(宁德时代计划2025年量产)可能颠覆现有格局。
区域市场上,东北地区混动占比超60%,低线城市因充电桩覆盖率不足20%更倾向增程式。
在技术外溢、市场扩张与产业升级趋势下,以比亚迪为代表的电动汽车企业将进入两轮、三轮电动车领域,实现“技术降维打击”。
这一方面是因为电动汽车与两轮电动车在电池、电机、电控等核心技术上高度重合,另一方面是跨界布局既能分散单一市场风险,又能通过规模化效应降低成本,最终形成“四轮+两轮”协同的绿色出行生态。
另据市场预测,2025年中国两轮电动车市场规模预计突破2000亿元,而电动汽车的市场规模预计将达到2.4万亿元。
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