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某國產(chǎn)品牌新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)構(gòu)成
高速軸承100％進(jìn)口；
控制芯片100％進(jìn)口；
高端電機復(fù)合軸要進(jìn)口；
電磁線耐電暈絕緣原材料100％進(jìn)口；
高精齒輪加工、磨齒、檢測設(shè)備100％進(jìn)口；
高轉(zhuǎn)速電機動態(tài)測試設(shè)備、振動噪音測試儀100％進(jìn)口；
電磁兼容測試裝備、芯片晶圓和流片制造設(shè)備、電機定子自動嵌線設(shè)備要進(jìn)口……
在新能源汽車電驅(qū)動領(lǐng)域資深人士看來，材料和基礎(chǔ)制造業(yè)薄弱、部分核心零部件和基礎(chǔ)制造裝備嚴(yán)重依賴進(jìn)口，已經(jīng)成為制約中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的一大問題。
換句話說，離開進(jìn)口、單靠國產(chǎn)，無法支撐起今日之中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)。
2018年，中國狹義新能源汽車銷量已經(jīng)超過全球總量的一半，是名副其實的新能源汽車產(chǎn)銷大國。但龐大的產(chǎn)業(yè)鏈條之下，不少零部件企業(yè)苦于“完全空白無備胎”、“國產(chǎn)元器件質(zhì)次、進(jìn)口元器件價高”的困境，并仍處于隨時可能被國外企業(yè)“卡住脖子”的隱憂當(dāng)中。
差距雖然直接反映在三電系統(tǒng)、整車這樣的應(yīng)用端，根源卻在新能源汽車、甚至傳統(tǒng)燃油車產(chǎn)業(yè)鏈繞不開的基礎(chǔ)工業(yè)材料和基礎(chǔ)制造工藝領(lǐng)域。如果基礎(chǔ)學(xué)科研究不扎實、基礎(chǔ)制造業(yè)做不強，中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)就難以改變大而不強的局面。
那么，這些可能“卡脖子”的材料、元器件、技術(shù)和設(shè)備到底有哪些？相對薄弱的基礎(chǔ)制造業(yè)，對中國新能源汽車零部件企業(yè)有何影響？
為回答這些問題，《電動汽車觀察家》將推出系列報道，從電驅(qū)系統(tǒng)、動力電池、氫燃料、整車等領(lǐng)域，尋找中國新能源汽車基礎(chǔ)制造業(yè)與國外先進(jìn)水平的差距。本文將探討電驅(qū)系統(tǒng)被“卡脖子”的諸多方面。
1
一致性差：
“2年找不到合格的國產(chǎn)電機軸供應(yīng)商”
一致性差，是國產(chǎn)的汽車（包括傳統(tǒng)燃油車和新能源汽車）材料和零部件最大的問題。幾乎主要依賴進(jìn)口的零部件，其國產(chǎn)產(chǎn)品的一致性都遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品。
某主流電機企業(yè)高層向《電動汽車觀察家》介紹，汽車行業(yè)對關(guān)鍵零部件的成品不良率通常以PPM，即百萬分之幾計數(shù)，而國內(nèi)電機復(fù)雜軸的成品不良率普遍較高，即便是相對可靠的產(chǎn)品，成品率連90％都達(dá)不到。
為降低成本，這家企業(yè)曾用2年時間，在國內(nèi)尋找自主制造加工電機齒輪軸的供應(yīng)商，但均由于成品率等質(zhì)量不達(dá)標(biāo)未果，目前仍然依賴進(jìn)口。
電機企業(yè)的客戶分布在國內(nèi)外，進(jìn)口電機軸給行業(yè)造成了極大的負(fù)擔(dān)。一方面，花高價從國外進(jìn)口電驅(qū)動系統(tǒng)的核心零件，導(dǎo)致成本攀升；另一方面，部分電機成品出口因往返物流、關(guān)稅等原因，使本來應(yīng)有的成本優(yōu)勢大打折扣。
如果出口美國， 可能會因中美貿(mào)易爭端而雙向被征高額關(guān)稅，兩邊挨打， 造成一級供應(yīng)商技術(shù)和成本優(yōu)勢喪失殆盡。
某國際品牌電動車用電機、逆變器
國產(chǎn)高速軸承、溫度和位置傳感器難與進(jìn)口產(chǎn)品競爭，只是中國電機零部件受制于人的一小部分。占永磁同步電機成本比重較高的硅鋼片，也長期存在國產(chǎn)產(chǎn)品一致性不過關(guān)等問題。國際某知名電動車企業(yè)的研發(fā)人員曾抱怨，在同樣的設(shè)計和制造工藝條件下，用新日鐵硅鋼片制造的電機振動噪音明顯低于用中國知名品牌硅鋼片做的電機。
據(jù)上述資深人士介紹，不同于工業(yè)電機，汽車電機承受的溫度、振動、速度、沖擊等環(huán)境嚴(yán)苛得多，這就不僅要求硅鋼片導(dǎo)磁性能好，而且強度等機械性能要高，并在此基礎(chǔ)上盡量做薄，以滿足高轉(zhuǎn)速、低鐵耗電機的需求。
目前，國內(nèi)生產(chǎn)的硅鋼片普遍厚度是0．30－0．35毫米，而特斯拉Model 3電機硅鋼片的厚度約為0．25毫米，保時捷電機采用的則是0．2毫米的硅鋼片，國際高水平供應(yīng)商已經(jīng)將硅鋼片厚度控制在0．15毫米以內(nèi)。
高端硅鋼片、電機軸等考驗的是國家基礎(chǔ)工業(yè)制造水平，薄膜電容膜材料、耐電暈電磁線材料、功率半導(dǎo)體的原材料等對進(jìn)口的依賴，反映的則是中國基礎(chǔ)工業(yè)材料和零部件、元器件工藝的薄弱現(xiàn)狀。
2
缺材料、缺工藝：
最怕國外斷供
“我們能做材料，卻做不了材料的材料。”一位業(yè)內(nèi)人士這樣描述中國汽車電機材料對外依存狀況。
以新能源汽車所用的薄膜電容為例，近年來，國產(chǎn)薄膜電容取得了較大進(jìn)步，電動汽車百人會發(fā)布的課題報告《電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈研究——下一代汽車全產(chǎn)業(yè)鏈研究》顯示，中國企業(yè)法拉電子是世界上少數(shù)可以成熟生產(chǎn)2．5μm介質(zhì)以下的薄膜電容器廠家之一。
來源：《電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈研究——下一代汽車全產(chǎn)業(yè)鏈研究》
但據(jù)該業(yè)內(nèi)人士介紹，中國企業(yè)可以做薄膜電容，能做高質(zhì)量薄膜的廠家卻幾乎沒有，薄膜材料基本上也靠進(jìn)口。一旦國外企業(yè)供貨不足，國內(nèi)的薄膜電容廠家就十分緊張，只能抓緊時間囤貨。
而且，法拉這樣能生產(chǎn)薄膜電容的企業(yè)屈指可數(shù)，其產(chǎn)能也難以滿足國內(nèi)新能源汽車多樣化電控市場的需求。
同樣，生產(chǎn)材料全部靠進(jìn)口的還有高速軸承、耐電暈電磁線等。
上述資深人士表示，國產(chǎn)的軸承可以滿足部分商用車需求，但國內(nèi)所有高速軸承仍完全依賴進(jìn)口。究其根源，國內(nèi)尚無一家企業(yè)有能力做出滿足工作溫度－40°C到150°C的寬溫變油脂。雖然部分企業(yè)已經(jīng)開始攻關(guān)高速軸承技術(shù)，但還未走到量產(chǎn)驗證階段。
電磁線材料方面，中國可以生產(chǎn)銅線，但其表面包覆的耐電暈絕緣漆膜的原材料全部來自國外。
國內(nèi)企業(yè)稀缺的不只是材料，還有先進(jìn)的加工工藝。
永磁體占永磁同步電機成本的15％－25％左右，是電機產(chǎn)品的重要組成部分。但國內(nèi)永磁體的成品率只能做到70％，而日本永磁體生產(chǎn)企業(yè)的成品率可以達(dá)到85％。
另外，作為重要的永磁體材料，釹鐵硼表面需滲鏑、滲鋱，在增加矯頑力（使磁體難以被退磁的能力）的同時，減少重稀土用量。中國雖然占有全球30％－40％的稀土儲量和85％左右的市場供應(yīng)量，面對滲鏑、滲鋱等降本工藝，國內(nèi)供應(yīng)商也只停留在樣品試驗階段，極少能做到批量生產(chǎn)。
3
功率芯片初破壟斷，
控制芯片全面落后
如果說電機零件國產(chǎn)，解決的是“好不好”的問題，電控零件國產(chǎn)，則是要解決“有沒有”的問題。上述資深人士甚至描述，打開一輛新能源汽車的電控裝置，里面一個國產(chǎn)器件都沒有。
電機控制系統(tǒng)的芯片部分粗略可以分為功率型芯片和控制型芯片。上述業(yè)內(nèi)人士介紹，在功率型芯片領(lǐng)域，株洲中車時代電氣、比亞迪和嘉興斯達(dá)等廠商已經(jīng)開始生產(chǎn)國產(chǎn)IGBT器件，但其安全性、可靠性、耐久性等試驗認(rèn)證還在迭代的路上。
《新能源汽車電驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2019）》一書也明確指出，IGBT器件的設(shè)計、制造及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基本掌握在英飛凌、富士、三菱、I＆R等國外少數(shù)幾家功率電子器件生產(chǎn)企業(yè)手中，IGBT模塊依賴進(jìn)口，嚴(yán)重制約了中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
2016年全球功率模塊市場排名TOP 10
數(shù)據(jù)來源：IHSMarket 2017年報告
不論如何，國產(chǎn)IGBT算是有了零的突破，但控制性型芯片仍被國外企業(yè)壟斷。
上述業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，車規(guī)級芯片和專有集成電路從開發(fā)、試驗到產(chǎn)品制造以及制造試驗裝備全部依賴進(jìn)口。這并非新能源汽車產(chǎn)業(yè)遭遇的新問題，而是自傳統(tǒng)燃油車時代形成的歷史問題，也是整個中國工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。
他指出，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)興起之前，英飛凌等老牌控制芯片企業(yè)就和國內(nèi)的主流車企合作了幾十年，并下設(shè)汽車電子事業(yè)部，專門開發(fā)個各種車規(guī)級的控制芯片。用極高的技術(shù)壁壘將國內(nèi)許多剛剛起步的廠家擋在門外。
“這是歷史延續(xù)問題，和新能源汽車沒有直接關(guān)系。 但是，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這類問題變得越來越突出，影響了技術(shù)創(chuàng)新和中國的全球競爭力?！彼u價道。
和控制芯片類似，由傳統(tǒng)燃油車傳導(dǎo)至新能源汽車的“卡脖子”問題，還包括變速箱、離合器、液壓模塊、高速齒輪、行星齒輪等。比如，上述資深人士介紹，近幾年，國產(chǎn)驅(qū)動電機殼體進(jìn)步不小，但材料、可靠性仍然不足，部分產(chǎn)品存在漏水、漏油等滲漏和密封等問題。
4
設(shè)備：
一臺上千萬，甚至幾千萬，
多少人買得起？
價格高昂的制造裝備和測試設(shè)備、儀器儀表等，是許多中小零部件企業(yè)難以承受之重。
上述資深人士告訴《電動汽車觀察家》，汽車制造的高端設(shè)備利潤相當(dāng)豐厚。以齒輪為例，齒輪制造是中國工業(yè)領(lǐng)域的傳統(tǒng)弱項，齒輪的加工和檢測設(shè)備100％依靠進(jìn)口，比如，一臺高精度磨齒機售價就達(dá)幾千萬元，很少有單一企業(yè)承擔(dān)得起。
瑞士Reishauer萊斯豪爾RZ60磨齒機
除此之外，新能源汽車對電機的性能要求高，高端電機的轉(zhuǎn)速普遍能達(dá)到16000轉(zhuǎn)／分以上，甚至達(dá)到20000轉(zhuǎn)／分，而國內(nèi)廠商只能生產(chǎn)10000轉(zhuǎn)／分以下的電機動態(tài)測試設(shè)備，10000轉(zhuǎn)／分以上的設(shè)備全部依賴進(jìn)口。
另外，轉(zhuǎn)矩測量儀、振動和噪音測試儀、高端功率分析儀，甚至恒溫箱等精密測試儀器，國產(chǎn)能力非常有限。
5
如何逐步擺脫依賴？
面對如此多被“卡脖子”的材料、零部件／元器件、技術(shù)和裝備，中國該如何做？
有觀點認(rèn)為，收購、“挖人”是最直接，且見效最快的擺脫壟斷的方法。但上述業(yè)內(nèi)人士反駁，“錢能解決的問題都不是問題，涉及整個產(chǎn)業(yè)鏈的工業(yè)基礎(chǔ)和工藝絕不是砸錢就能獲得的，傾一國之力都未必能實現(xiàn)?！?/p>
在他看來，技術(shù)含量相對較低，或市場利潤不佳的技術(shù)，或許能通過收購得到。但高技術(shù)、高利潤的壟斷型零部件，比如功能型芯片、精密加工和測試儀器，收購之路不可能走通。
怎么辦？
上述資深人士認(rèn)為，首先，國家層面應(yīng)定向扶持新能源汽車領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新項目，尤其是基礎(chǔ)研究，而非像過去那樣直接補貼終端產(chǎn)品。對有相關(guān)技術(shù)研發(fā)的企業(yè)，可以給予減稅和補貼支持，允許企業(yè)試錯、鼓勵企業(yè)進(jìn)行事關(guān)制造業(yè)基礎(chǔ)和創(chuàng)新技術(shù)，但短期難以盈利的項目。
第二，新能源汽車行業(yè)要加強交流，尤其重視高校、科研院所研發(fā)成果的轉(zhuǎn)換。這也有賴于政策制定者有戰(zhàn)略眼光，重視材料、實驗、基礎(chǔ)元器件等遠(yuǎn)離應(yīng)用端的基礎(chǔ)學(xué)科研究，最大限度發(fā)揮基礎(chǔ)研發(fā)對整個工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的支撐作用。
第三，尊重人才、保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)，改善高校和企業(yè)基礎(chǔ)研發(fā)人員的學(xué)術(shù)環(huán)境和上升通道。
該人士談到，國內(nèi)某一流高校實驗室是臺灣富士康冠名的，其碳納米管研究階段性成果在韓國LG動力電池上試用，而本應(yīng)近水樓臺先得月的國內(nèi)企業(yè)卻未捷足先登。這也從某個側(cè)面反映了中國企業(yè)創(chuàng)新嗅覺不靈、前瞻研發(fā)落后的部分現(xiàn)狀。另一位高校教授正在研究的復(fù)合納米管加銅項目，目標(biāo)是將“復(fù)合超級銅”材料的載流、導(dǎo)熱、耐溫和強度等指標(biāo)達(dá)到銅的數(shù)倍。類似的項目在美國被能源部列入新能源汽車電機系統(tǒng)重點發(fā)展的研發(fā)項目。諸如此類離應(yīng)用和盈利尚遠(yuǎn)的項目和課題，理應(yīng)受到我國政府和產(chǎn)學(xué)研諸方面同樣的重視。
“現(xiàn)在，國內(nèi)居然沒有電氣工程（Electric Engineering）的一區(qū)期刊，研發(fā)人員的研究成果只能發(fā)布在美國等國際期刊上，為外國機構(gòu)和企業(yè)所用。習(xí)近平主席號召科研工作者把論文寫在祖國大地上，而我們的高等學(xué)府和科研院所卻用在一區(qū)期刊上發(fā)表的文章考核教授和專家學(xué)者。這也許也是基礎(chǔ)和創(chuàng)新與世界有差距的原因之一”。這位人士剖析道。“基礎(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈要像應(yīng)用科學(xué)一樣受到重視，關(guān)鍵技術(shù)和核心零部件創(chuàng)新要像補貼整車一樣受到資助，中國的新能源汽車就會具有全球競爭力”。他對我國汽車產(chǎn)業(yè)充滿了憧憬。
