在國際減排共識下，電動(dòng)汽車?yán)顺毕砣?，成為各界關(guān)注的焦點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2040年全球電動(dòng)汽車占比將大幅提升，達(dá)到全球汽車市場的55%，超過傳統(tǒng)燃油汽車占比。值得關(guān)注的是，未來電動(dòng)汽車時(shí)代將間接引領(lǐng)機(jī)床行業(yè)發(fā)展新布局。

減排共識驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車市場發(fā)展

在國際減排共識下，電動(dòng)汽車?yán)顺毕砣?，成為各界關(guān)注的焦點(diǎn)。2020年全球電動(dòng)汽車銷量創(chuàng)下324萬輛的新高，較2019年增長43%，其中中國（占比41.3%）為最大單一市場，德國（12.3%）、美國（10.1%）是第二和第三大市場。引領(lǐng)電動(dòng)汽車崛起的廠商——特斯拉是目前市場份額最大的電動(dòng)汽車廠商（24.5%），傳統(tǒng)汽車廠商紛紛投入電動(dòng)汽車發(fā)展。大眾和RNM聯(lián)盟的電動(dòng)車車型均取得了不錯(cuò)的銷售成績。世界各國已經(jīng)明確制定了碳排放標(biāo)準(zhǔn)。例如，歐盟的碳排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在2025 年比2021年降低15%，到2030年降低37.5%，這促使各國制定了禁止銷售燃油汽車的時(shí)間表。到2050年，各先進(jìn)國家將全面轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車。加拿大、新西蘭、挪威、英國等國家都制定了到2050年凈零排放承諾，將電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)確立為各國未來的首要發(fā)展目標(biāo)。

電動(dòng)汽車行業(yè)影響機(jī)床發(fā)展

機(jī)床行業(yè)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用約占35～40%，電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢將給機(jī)床行業(yè)帶來變革。電動(dòng)汽車與燃油汽車相同的是，整體架構(gòu)由動(dòng)力、車身和底盤系統(tǒng)組成。兩者最大的區(qū)別在于動(dòng)力系統(tǒng)。雖然電動(dòng)車對發(fā)動(dòng)機(jī)和進(jìn)排氣相關(guān)零部件的需求逐漸減少，但對被替換的三電系統(tǒng)（電機(jī)、電池、電控）的需求卻大大增加，為機(jī)床創(chuàng)造了新的發(fā)展機(jī)遇。在從燃油汽車、混合動(dòng)力汽車、插電式混合動(dòng)力汽車向電動(dòng)汽車發(fā)展的過程中，對功率部件——電機(jī)的加工需求將逐漸增加，其中車床、沖床、銑床應(yīng)用最多。電機(jī)所需的繞線工藝將為相關(guān)機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造機(jī)會。預(yù)計(jì)繞線工藝相關(guān)機(jī)械設(shè)備的資本支出將從2020年的2億美元增長到2030年的6億美元。對電池的需求增加，車床和銑床主要用于加工。電池芯所需的堆疊（層壓）工藝是一個(gè)新的加工商機(jī)。據(jù)估計(jì)，與層壓工藝相關(guān)的機(jī)械設(shè)備的資本支出將從2020年的5億美元增長到2030年的每年14億美元。在將傳動(dòng)部件部分轉(zhuǎn)換為電動(dòng)汽車的過程中，變速箱、齒輪等相關(guān)部件仍然存在，加工需求主要是銑床、車床、磨床/鏜床。

電動(dòng)汽車零部件加工要求

1.電機(jī)和傳動(dòng)

電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)比燃油汽車簡單。與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合變速箱的車型不同，電動(dòng)汽車即使沒有變速箱，也只需單速傳動(dòng)比結(jié)合電機(jī)變速即可完成動(dòng)力傳遞和高低速轉(zhuǎn)換要求。其中，作為電機(jī)的動(dòng)力源，內(nèi)部定子和轉(zhuǎn)子的硅鋼片數(shù)量有所增加。硅鋼片采用的工藝是沖壓。沖壓模具需要相關(guān)的刀具加工工藝，以及傳動(dòng)部分所需的齒輪和外殼。這會創(chuàng)造一系列相關(guān)行業(yè)需求商機(jī)。隨著電動(dòng)汽車的日益普及，多速傳動(dòng)比的應(yīng)用可能讓變速箱的應(yīng)用再次得到發(fā)展。通過變速箱的多檔傳動(dòng)比變化，動(dòng)力傳遞效率優(yōu)于單檔傳動(dòng)比，使電機(jī)保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速的能耗和高低速不同場景的需求，有望提升電動(dòng)汽車的高低速性能和更好的續(xù)航能力。

2.電池

電池組是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵核心部件，約占整車成本的35%-40%。搭載在車輛上的電池組在續(xù)航要求下體積龐大，上蓋、外殼、底座、保護(hù)罩都是高加工要求。部件由鋁合金和高強(qiáng)度鋼板制成，重量輕。預(yù)計(jì)到2030年，鋰離子電池的年需求量將超過2.8TWh（太瓦時(shí)），相當(dāng)于80家TESLA超級工廠的年總產(chǎn)量，是目前需求量的7倍。綜合加工機(jī)、沖床等應(yīng)用將同步推廣。

3.車身

零部件的簡化是電動(dòng)汽車發(fā)展的另一個(gè)趨勢。實(shí)現(xiàn)消除車輛異常噪音、提高安全性、增加續(xù)航里程、節(jié)約生產(chǎn)資源等附加價(jià)值。另一個(gè)發(fā)展重點(diǎn)——模塊化底盤是目前主要汽車制造商實(shí)施的車型。通過共享模塊化機(jī)箱，可以達(dá)到提高產(chǎn)能、降低成本的目的。集成部件鑄造機(jī)和成型工具機(jī)可以借此機(jī)會增加部件生產(chǎn)和使用的數(shù)量。

電動(dòng)汽車崛起引領(lǐng)機(jī)床行業(yè)新布局

由于世界各國政府大力推動(dòng)碳中和和燃油車禁售相關(guān)政策法規(guī)，以及國際汽車制造商產(chǎn)品規(guī)劃的變化，全球電動(dòng)汽車行業(yè)應(yīng)用加速. 傳統(tǒng)燃油車已向純電動(dòng)車發(fā)展。最大的不同是電機(jī)代替了發(fā)動(dòng)機(jī)（包括變速箱），電池系統(tǒng)代替了燃料作為能源。盡管不再需要發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)的加工需求，但電機(jī)、電池外殼和齒輪的加工需求仍然很高。此外，未來的機(jī)床行業(yè)還需要采用沖壓、壓鑄、層壓等加工方式。電動(dòng)汽車零部件的制造趨勢，包括電機(jī)零部件的高效自動(dòng)化生產(chǎn)、電池和功率模塊的自動(dòng)化生產(chǎn)、減速機(jī)制造等，鋁合金零部件和復(fù)合材料零部件的應(yīng)用加工電動(dòng)汽車輕量化需求的增加將增加非傳統(tǒng)加工技術(shù)（水射流、超聲波、激光、層壓制造等）的應(yīng)用，開發(fā)機(jī)床裝備新技術(shù)，帶動(dòng)相關(guān)制造自動(dòng)化和模塊化生產(chǎn)需要。展望未來，全球機(jī)床行業(yè)的市場發(fā)展趨勢瞬息萬變，已經(jīng)從大批量生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨俊⒍鄻踊?、柔性化生產(chǎn)。滿足定制化生產(chǎn)需求。因此，隨著電動(dòng)車的興起，機(jī)床裝備將向復(fù)合化、多任務(wù)化、大型化發(fā)展。通過智能技術(shù)增值，并結(jié)合虛實(shí)融合，抖動(dòng)抑制、熱位移控制、3D實(shí)時(shí)仿制、干涉檢測功能、語音界面、機(jī)器加工狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化和預(yù)測性維護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的最新技術(shù)。

汽車產(chǎn)業(yè)解構(gòu)與重構(gòu)，把握電動(dòng)汽車零部件新商機(jī)

1998年以來，歐盟開始提倡減少碳排放。當(dāng)時(shí)僅限于口頭協(xié)議，沒有強(qiáng)制性約束。2014年，歐盟正式確立了世界上最嚴(yán)格的汽車碳排放控制目標(biāo)，從法律上強(qiáng)制汽車制造商減少碳排放。2021年，所有在歐盟銷售的新車都必須被新法規(guī)覆蓋。汽車制造商如果無法滿足上述標(biāo)準(zhǔn)，超過碳排放標(biāo)準(zhǔn)的車輛將被罰款。該汽車碳排放控制適用于在歐盟成員國銷售的所有汽車。為避免罰款促使主要汽車制造商做出回應(yīng)，最簡單的是生產(chǎn)電動(dòng)汽車。減少碳排放（汽車油耗）是全球主要汽車制造商最重要的研發(fā)課題。通過將傳統(tǒng)的汽車零部件電氣化，減輕電子零部件的重量，使發(fā)動(dòng)機(jī)小型化，提高了運(yùn)行效率。例如，為了節(jié)省能源，設(shè)計(jì)了集成的啟動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)，以配合停車時(shí)的自動(dòng)啟動(dòng)/停止系統(tǒng)。通過高壓元件的設(shè)計(jì)，IC半導(dǎo)體等匹配元件可以承受更低的電流。降低系統(tǒng)成本，簡化外圍輔助部件，集成啟動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)可在怠速和制動(dòng)時(shí)進(jìn)行能量回收動(dòng)作，有效降低能耗。順應(yīng)節(jié)能減排趨勢，新能源汽車和電動(dòng)汽車是未來汽車發(fā)展趨勢。無論是新能源汽車還是電動(dòng)汽車，車身中都必須用到很多電力電子元件，對各種元件的電力要求也比以往更高。甚至傳統(tǒng)的基于機(jī)械的組件也已開發(fā)為由電子組件控制，以實(shí)現(xiàn)高效率和精度。在這種趨勢下，電力系統(tǒng)的電氣化程度日益提高。必須重新設(shè)計(jì)/開發(fā)某些組件以滿足車輛電氣化的需求，并應(yīng)對車載系統(tǒng)功耗的增加。電動(dòng)汽車通過電氣化部件改善污染排放，電控或電力電子部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提高了運(yùn)行效率并延長了行駛距離。車輛根據(jù)動(dòng)力電池比例的電氣化程度分為電動(dòng)汽車、全混合動(dòng)力和輕度混合動(dòng)力，帶有微型混合動(dòng)力的動(dòng)力總成。簡單地說，就是電池電量和電動(dòng)機(jī)對電力系統(tǒng)負(fù)責(zé)的比例不同。純電動(dòng)汽車表示完全使用動(dòng)力電池作為電動(dòng)化動(dòng)力。

汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與零部件產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型

電動(dòng)汽車使用電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池代替原來的（汽油或柴油）發(fā)動(dòng)機(jī)和燃油系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源。進(jìn)氣/排氣系統(tǒng)或供油系統(tǒng)、變速箱、液壓裝置、倍增器、主缸和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等部件都屬于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。兩者均由電子元件代替，控制啟動(dòng)、運(yùn)行、停止、加減速等。電動(dòng)汽車在傳統(tǒng)汽車現(xiàn)有的懸掛系統(tǒng)、車身、輪胎等裝置上增加了減震彈簧、減震器、懸掛臂、電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)、高壓線組等部件。汽車系統(tǒng)隨著電子化趨勢的發(fā)展向電動(dòng)化方向發(fā)展，動(dòng)力電池、電動(dòng)機(jī)等電子元器件在汽車總成本中的占比顯著提升。并且原廠發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等燃油系統(tǒng)在整車成本中的比重逐漸下降。動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車成本中占比最高（40～50%），其次是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。成本比例由原來傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的22～24%降低到10～20%。其中，電動(dòng)汽車使用電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、車輛控制器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)軸、冷卻系統(tǒng)來替代現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助設(shè)備、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和排氣系統(tǒng)。電動(dòng)汽車的其他成本包括車身外殼、底盤和其他部件。由于電動(dòng)汽車從傳統(tǒng)（內(nèi)燃機(jī)）汽車中衍生出許多新的控制器、動(dòng)力電池、動(dòng)力元件或動(dòng)力轉(zhuǎn)換模塊，形成了整車及零部件產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的現(xiàn)象。

汽車輕量化和模塊化組件

車輛輕量化可以通過生產(chǎn)小型車輛、改進(jìn)車輛結(jié)構(gòu)、使用輕質(zhì)合金、高強(qiáng)度鋼板或橡塑材料來實(shí)現(xiàn)。由于該車采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)和前輪驅(qū)動(dòng)，省去了傳動(dòng)軸、差速器等零件，使結(jié)構(gòu)更趨于流線型，從而使整車小型化。其他結(jié)構(gòu)改進(jìn)，如采用高強(qiáng)度鋼板、中空結(jié)構(gòu)、小型化等，已在歐美日汽車廠逐步實(shí)施。橡膠和塑料材料在汽車中的使用增長迅速。為響應(yīng)汽車輕量化的實(shí)踐，提高汽車輕量化材料的使用比例受到了相當(dāng)大的關(guān)注。其中，橡膠和塑料材料在重量、可制造性和材料成本方面都具有很大優(yōu)勢。制造商通過生產(chǎn)小型車輛、簡化車輛外觀設(shè)計(jì)、小型化部件和使用輕質(zhì)合金來實(shí)現(xiàn)減輕車輛重量的目標(biāo)。近年來，考慮到乘坐空間和傳動(dòng)效率，很多制造商采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)和前輪傳動(dòng)，取消了后驅(qū)動(dòng)軸、后橋差速器、齒輪組等部件，使結(jié)構(gòu)更加流線型。車身鈑金材料、制造方法及機(jī)構(gòu)改進(jìn)、中空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及微型化零件應(yīng)用等方面正在歐美日等汽車制造商中逐步普及。各汽車廠商爭相提高輕合金在汽車零部件中的應(yīng)用比例，其中高強(qiáng)度鋼板、鋁合金、鎂合金、鈦合金等輕合金最受關(guān)注。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車輕量化有以下幾種方式：

?使用輕質(zhì)材料，如低密度鋁及鋁合金、鎂鋁合金、工程塑料或碳纖維復(fù)合材料等，并用高強(qiáng)度鋼板代替普通鋼材，以減少鋼板的厚度

?優(yōu)化輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化車身、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)等部件結(jié)構(gòu)

?采用激光拼焊、液壓成型、鋁合金低壓鑄造、半固態(tài)成型等先進(jìn)制造技術(shù)。

電動(dòng)汽車系統(tǒng)由車身、底盤、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、懸架、輪胎、電池組、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)、空調(diào)等系統(tǒng)部件或模塊組成，其中車身和底盤占電動(dòng)汽車?？傊亓考s為總重量的2/3。輕量化電動(dòng)汽車的重點(diǎn)在于車身和底盤部件的設(shè)計(jì)和制造。車身和底盤的輕量化有助于減輕電動(dòng)汽車的重量。電動(dòng)汽車的輕量化可以通過車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、輕量化材料的應(yīng)用以及制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。輕型電動(dòng)汽車專注于：

?輕量化基于提高電動(dòng)汽車的功耗。

?輕量化基于提高電動(dòng)汽車的性能和安全性。

越來越多的電動(dòng)汽車部件使用 CFRP（碳纖維增強(qiáng)聚合物/塑料）。由于重量輕、機(jī)械強(qiáng)度大等特點(diǎn)，全球各大汽車廠商都在爭相開發(fā)試產(chǎn)。目前，碳纖維復(fù)合材料正在開發(fā)并應(yīng)用于汽車零部件領(lǐng)域，包括：車身、底盤、車頂、車門、氣缸蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、后擾流板、擾流板、中控臺、裝飾條、儀表板、傳動(dòng)軸、特殊傳動(dòng)系統(tǒng)、座椅、座墊、尾翼、后視鏡殼、車架懸臂、導(dǎo)流罩、A柱、遮陽板、散熱器護(hù)板、側(cè)護(hù)板、踏板、輔助保險(xiǎn)杠等車身、內(nèi)飾件、外飾件等。汽車零部件行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為跨國企業(yè)，參與全球化競爭。來自世界各地的消費(fèi)者對汽車零部件的要求是多樣化的，零部件的發(fā)展趨勢是要求各方面的性能持續(xù)不斷的創(chuàng)新。安全性、可靠性、污染物排放、油耗/碳排放、設(shè)計(jì)實(shí)用性等方面需要不斷改進(jìn)。汽車行業(yè)經(jīng)過100多年的發(fā)展，開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品的難度不斷加大。制造商在汽車零部件的研發(fā)上投入了大量資金。車廠必須承受零部件制造、管理、營銷、售后、庫存等巨大的成本壓力。零部件模塊化的概念逐漸被汽車制造商開發(fā)和應(yīng)用。產(chǎn)品平臺衍生的組件模塊化開發(fā)是應(yīng)對激烈市場競爭的必要手段。大眾提出模塊化戰(zhàn)略并實(shí)施MQB平臺產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃，汽車零部件的模塊化開發(fā)將成為未來汽車行業(yè)研發(fā)制造的趨勢。此外，電動(dòng)汽車的集成技術(shù)展示了汽車產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展。由于電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)省略了傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)軸等復(fù)雜的機(jī)械部件或系統(tǒng)，因此更容易在整車設(shè)計(jì)中引入模塊化的概念。

智能制造零部件行業(yè)進(jìn)展

汽車已進(jìn)入產(chǎn)品多樣化、生命周期縮短的時(shí)代。主要汽車制造商很難提供多種車型。2017年以來，車型生命周期明顯縮短。如何根據(jù)消費(fèi)者需求調(diào)整產(chǎn)能，已成為汽車廠和汽車零部件廠商必須面對的嚴(yán)峻問題，包括對應(yīng)的汽車零部件生產(chǎn)效率、研發(fā)制造成本、次品率、高價(jià)值，甚至零部件物流調(diào)度等挑戰(zhàn)。未來汽車產(chǎn)業(yè)將朝著共享經(jīng)濟(jì)、高度定制化的趨勢發(fā)展。針對共享經(jīng)濟(jì)汽車行業(yè)的需求，汽車行業(yè)將要求降低成本、穩(wěn)健性要求、現(xiàn)場快速維護(hù)、支持大數(shù)據(jù)的可能性。數(shù)據(jù)與安全（數(shù)字平臺嵌入式安全、H2M到M2H、M2M、售后市場增材制造、基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的售后服務(wù)應(yīng)用程序）要滿足汽車行業(yè)高度定制化的需求，未來，汽車行業(yè)將尋求銷售/制造/服務(wù)一體化，可能支持的制造技術(shù)包括 3D 掃描、3D 建模、增材制造、柔性生產(chǎn)系統(tǒng)、用于產(chǎn)品/服務(wù)開發(fā)的大數(shù)據(jù)等。為應(yīng)對共享經(jīng)濟(jì)新商業(yè)模式的興起，汽車行業(yè)的制造技術(shù)需求將發(fā)生變化。新的共享經(jīng)濟(jì)模式將導(dǎo)致汽車擁有量和使用方式發(fā)生變化。汽車保有量集中于運(yùn)營商，汽車使用率將大幅提升。汽車零部件磨損率的增加加大了對車輛堅(jiān)固性和即時(shí)維護(hù)的需求。汽車保有模式依然存在，但會出現(xiàn)定制化趨勢，體現(xiàn)個(gè)人設(shè)計(jì)風(fēng)格和品味，定制化服務(wù)和靈活的制造方式將應(yīng)運(yùn)而生。