Einleitung: Seit 1879 ist der erste Mercedes-Benz von Benz in Benz ein Auto mit einer fast 140-jährigen Geschichte: Seit 140 Jahren hat sich die Form des Automobils stark gewandelt: In Zukunft wird die Automobilindustrie noch gewalttätiger Was wird das Auto in 20 Jahren verändern? Heute bringt das NE Research Institute die Nikkei News für die große Vorhersage der Autoindustrie in den nächsten 20 Jahren.
Automotive Elektrifizierungsquote ist der Schlüssel, um den Trend des Antriebsstrangs zu bestimmen, die die Vorteile der japanischen Motorenhersteller haben die künftige Richtung der Entwicklung stark beeinflussen. Im Jahr 2017 begann Elektrofahrzeuge den universellen Zugang zu der Geschwindigkeit von China und Europa EV-Konvertierung allmählich klar.China ab 2019 in die neuen Energiepunkte, Pflicht Fahrzeughersteller zu produzieren und zu verkaufen EV-Fahrzeuge.Chinesische Regierung eine starke Politik zur Förderung der Existenz eines globalen EV sense.Electralisation des europäischen Marktes, einschließlich der Öffentlichkeit in der Innerhalb des europäischen Riesen auf dem chinesischen Marktanteil ist nicht unabhängig, sie haben keine Wahl für China.
Bis 2030 sollte der Anteil der Elektrofahrzeuge jedoch nicht auf einmal ansteigen (Abbildung 1) Die Ansicht, dass der Neuwagenabsatz etwa 10% der Elektrofahrzeuge ausmacht, ist der Mainstream und selbst wenn die Batteriepreise billig genug sind, die meisten Menschen Immer noch denke, langfristige Lade-, Lade-Infrastruktur ist schwierig, das Problem zu lösen (Abbildung 2).
Abbildung 1 Haupteinstellungen für die Konfiguration des Market Powertrain
Auf dem Tisch für die japanische Markt Beratungsunternehmen Deloitte Änderung für Japan und Europa und die Vereinigten Staaten und Indien 5 Prognosen in dem allgemeinen Trend von Elektrofahrzeugen bullish in der Tat Sie den vorhergesagten Wert bis 2030 sehen kann, ist relativ bescheiden. Nikkei Online mit diesem prädiktiven Wert, während der japanische HEV Popularität Referenzkurve des Wert der tatsächlichen möglich zu berechnen, im Jahr 2025 zu erreichen, dass der globale Markt für Elektrofahrzeuge 400 Millionen Einheiten zu erreichen, wird die Skala von 2030 etwa 10 Millionen erreichen.
Eine Lithium-Ionen-Batterie 2 in Fig Preisprognose (Batterien Preis rückläufig bis 2022 100USD / kwh fallen zu lassen)
Verschiedene Forschungseinrichtungen prognostizieren einen großen Unterschied auf 2030 EV-Wert-Verhältnis, Reichweite, natürlich die Ölgesellschaften Wert kleiner 1,6 bis 26% ziehen werden, während mehr als 20% des Golds Teil des Finanz Kaufs ist. Lassen Sie sich davon befreien Extreme Werte, die japanischen Branchenanalysten glauben generell, dass der Wert bei etwa 10% liegt.
Deshalb hat japanischer Automobil-Zubehör-Hersteller genügend Zeit für Elektrofahrzeuge herzustellen. Im Gegenteil, wenn ganz plötzlich völlig Elektro-Auto Motor und Antrieb Geschäft zu den Ecken gedreht ist sehr gefährlich, weil das Verhältnis von etwa 10% nicht das EV-Geschäft erreichen kann Die Gewinne des bestehenden Motorengeschäfts.
Mit Blick auf 2040 Autoelektrifizierung
Wenn die japanischen Hersteller eifrig Elektrifizierung, können wir die Gefahr, dass der Einsatz der Situation in China nicht außer Acht lassen. Durch die Vorteile der frühen Release-Engine-Technologie, zu Universal-EV-bezogene Technologie zu erreichen niedrig Kosten als Waffe, das über den Aufstieg China gehen.
Chinas NEV Vorschriften über die japanischen Hersteller haben ein starkes Gefühl der Rivalität, obwohl Chinas Elektrifizierung Initiative zur Verbesserung der Luftverschmutzung gerichtet, aber dennoch können die wirkliche Lösung von HEV-Auto, um es von dem Objekt auszuschließen. China Toyota und Honda Alarm verwenden Infolgedessen können die japanischen Hersteller nicht damit rechnen, bis 2030 mit den Elektrifizierungsstrategien Chinas und Europas konkurrieren zu können (Herr Takao Nakashiro, Institut für Zentral- und West-Automobilindustrie).
Auf der anderen Seite, die Elektrifizierung der Situation zwischen China und Europa nicht den japanischen Herstellern hilflos macht. Dezember 2017 Toyota eine Partnerschaft mit dem japanischen Batterie angekündigt, scheint es beabsichtigt, eine japanische Allianz im Kern von Batterien für Elektrofahrzeuge zu schaffen, die auf einem Gebäude hängen nicht Chinas Mechanismus.
In den 1920er Jahren boten die chinesischen Batteriehersteller mit größter Wahrscheinlichkeit die billigsten Lithium-Ionen-Batterien der Welt an, da das Ausmaß der Produktion die Wettbewerbsfähigkeit der Lithium-Ionen-Batterien direkt beeinträchtigte und chinesische Hersteller im Zusammenhang mit NEV-Punkten riesige Investitionen tätigten Es gibt einen großen Produktionsplan aus der Sicht der Autoteile Beschaffung aus der Sicht, sucht nach Batterien aus China zu kaufen, aber wenn die Schlüsselkomponenten der Lieferung an das starke Gefühl des Widerstands in Japan, China, wird es ein großes Risiko sein Die Zusammenarbeit zwischen Toyota und Matsushita kann als eine Bemühung angesehen werden, den stabilen Batteriekaufpunkt in Japan nach dem Aufstieg der chinesischen Hersteller zu konsolidieren.
Mit Blick auf das Jahr 2040 gehen die meisten Mainstream-Prognosen davon aus, dass die EV-Quote 30% übersteigen wird. Forschungsinstitutionen sind höchstwahrscheinlich Reverse-Engineering-Projektionen durch "Back-Push", weil die globalen CO2-Emissionen im Vergleich zu 2010 um 90% reduziert werden müssen. Dies erfordert ein EV-Verhältnis von etwa 30%, was natürlich ein Niveau ist, auf das die Welt angesichts der globalen Erwärmung reagieren sollte.
Der Motor ist auf hohe Effizienz im Hochgeschwindigkeitsbereich ausgerichtet
Die Elektrifizierung wird nicht über Nacht geschehen, aber der Anteil von HEV wird stark steigen.Europäische Haupt Push 48V Low-Power einfache HEV wird explosives Wachstum zeigen, um die erste Hälfte des Jahrzehnts wird 10 Millionen Einheiten bis Mitte 2030 zu 30 Millionen Einheiten erreichen. dann, nach und nach durch EV ersetzt, usw., neigten. bis 2030 zu verringern, Toyota und Honda robuste HEV hohe Leistung werden auf 10 Millionen Einheiten Skala schrittweise erhöhen, kompatibel mit 48V HEV hohen Leistung nach 2020 erscheinen werden, um Markt zu fördern Entwicklung.
Über Elektrifizierung Durchdringung der schwierigste ist die PHEV. Ansicht Forschungseinrichtungen sind auch in zwei Fraktionen, die JP Morgan Securities erwartet, PHEV wird in der Flaute, um zu sehen, auf 2028 600 Millionen für die Größe des maximalen Wert zu erreichen, wird erwartet, dass nach dem stagnieren wird. diese Ansicht stützt sich hauptsächlich auf den amerikanischen und chinesischen Umweltvorschriften unterstreichen die Popularität von EV statt PHEV. auf der anderen Seite, Deloitte Touche Tohmatsu (Deloitte Tohmatsu) Beratungsunternehmen 2030 PHEV im Hauptmarkt von 1300 Millionen Einheiten in der Größe im Jahr 2040 erreichen 60 Millionen erwartet Taiwan, vor allem wegen der hohen Leistungsanforderungen und eine vereinfachte Art HEV Typumwandlung in Richtung PHEV.
Auf Batterie wird der Hersteller mit dem Aufstieg von China, der Preis für Lithium-Ionen-Batterie allmählich reduzieren. Zur gleichen Zeit, Solid-State-Lithium-Ionen-Batterien werden in der praktische Anwendung (Abbildung 3) gesetzt werden. Toyota plant vor der 2020er Jahren die Hälfte aller Festkörperbatterieproduktion es ist der radikalste Plan, aber die Ladezeit verkürzt werden kann, kann die Energiedichte stark erhöht werden.
3 ist ein verfestigtes Elektrolytmaterial der positiven und negativen Schaltmöglichkeiten
Die erste Hälfte der 2020er Jahre, wird die Verwendung einer Sulfid-Festelektrolytbatterie auftreten, nachdem die positive Elektrode und das negative Elektrodenmaterial werden durch neues Material ersetzt werden, wird die Energiedichte stark erhöht.
Die obige Batterie soll den Elektrolyt von Flüssigkeit zu Feststoff ersetzen, die Kapazität erhöhen, weil der Festelektrolyt einfacher ist als der Elektrolyt, um die Stabilität zu verbessern, die auf die Stromdichte von positiverem und negativem Elektrodenmaterial angewendet werden kann Festkörperbatterien sind Festelektrolyte, die Sulfide verwenden, aber die positiven und negativen Elektroden sind immer noch ternäre und graphitbasierte Batterien aus herkömmlichen Materialien.Die Energiedichte kann nicht hauptsächlich aufgrund der verkürzten Ladezeit zu stark verbessert werden.
Für 2030 verwendet das Kathodenmaterial Schwefel (S), die Lithium-Schwefel-Batterie mit Lithium-Metall-Anodenmaterial kann die Energiedichte von 700 Wh / kg erreichen, was fast dem 3-fachen des aktuellen Niveaus entspricht, und nach 2030 wird die "Luftelektrode" Lithium als eine negative Festkörper-Lithium-Luft-Batterie hat eine große Möglichkeit, um seine angestrebte Energiedichte ist mehr als das 5-fache der aktuellen Höhe von 1500 Wh / kg zu erreichen.
Bis 2030 wird sich der Schwerpunkt der Motorenentwicklung auf die Verbesserung der Effizienz im Hochgeschwindigkeitsbetrieb konzentrieren: Bestehende Elektrofahrzeuge, die mit über 100 km / h fahren, haben eine deutlich geringere Reichweite, weil die Effizienz des Motors neben der Batterie (Abbildung 4), und eine starke Lösung für dieses Problem ist die praktische Anwendung eines Motors mit variablem Fluss, der die Flussdichte in Abhängigkeit vom Betriebsdrehzahlbereich variieren kann.
Abbildung 4 Motor in der High-Speed-rotierenden Bereich ist die größte Schwäche der Ineffizienz
Gegenwärtig wird der Wirkungsgrad von Elektrofahrzeugen mit hoher Geschwindigkeit über 100 km / h aufgrund der Notwendigkeit einer Feldschwächungssteuerung in dem Hochgeschwindigkeitsrotationsbereich stark reduziert.Um den Wirkungsgrad des Hochgeschwindigkeitsbereichs zu verbessern, sind große Fortschrittebei der Entwicklung eines Motors mit variablem Fluss gemacht worden.
Wenn die Motordrehzahl ansteigt, erhöht sich die Gegen-EMK, aber die Geschwindigkeit kann nicht ansteigen.Obwohl die Flussschwächungssteuerung einen Rückwärtsfluss erzeugt, aber der Strom zunimmt, nimmt der Wirkungsgrad ab. Der Motor mit variablem Fluss kann die magnetische Flussdichte ändern und hängt somit nicht von der Schwächung der Magnetfeldsteuerung ab.
Die derzeitigen Neodym-Magnetmotoren werden wahrscheinlich nach 2030 erblühen. Gegenwärtig wird an der nächsten Generation von Magneten geforscht, und die Magnetkraft wird die doppelte Magnetkraft von herkömmlichen Magneten bei 180 ° C erreichen, was zu einer bedeutenden Miniaturisierung des Motors führen kann.
Es gibt zwei versprechendsten Materialien, eines von Seltenerdelementen und Eisen (Fe) Elementarzusammensetzungsverhältnis von 1: 1-12 Seltenerdbasis Magneten 12 in Zusammenarbeit mit Shizuoka University Science Toyota Ergebnis unter Verwendung Samarium (Sm) aus. 1-12 basiert magnete, während die andere aus Fe und Nickel (Ni) zusammengesetzt ist, einen Magnet genannt, bestehend aus L10-Typ-Kristallstruktur, die die natürliche Häufigkeit von Fe und Ni verwenden, kann auch mit einer Magnetkraft ziemlich Neodymmagneten erzeugen. Verlust die Curie-Temperatur der Magnetkraft beträgt 550 ℃, höher als 200 ℃ als Neodym-Magneten.
2040 auch eine CNT (Kohlenstoff-Nanoröhrchen) unter Verwendung als Wickelmaschine implementiert werden kann. Auswechseln Kupfer kann stark verringert werden. Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen-CNT ist ein zylindrisches Material mit einem Durchmesser von sechsgliedrigen Ringen von Kohlenstoffatomen Nanometer. Neben hervorragender elektrischer und thermische Leitfähigkeit, nur die Hälfte der Masse des Aluminiums.
Diamant-MOSFET zu erreichen,
PCU Kerntransistorschaltstromrichterschaltung verwendet Montage sich entwickelnden, eine kompakte und effiziente zu erreichen. Obwohl die aktuelle Mainstream oder Silizium (Si) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), aber Siliziumkarbid (SiC) Material MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) erwartet wird Popularität 2020er (Fig. 5). gegenüber Si, kann der Verlust auf 1/10 reduziert werden kann, kann die Antriebsfrequenz erhöht wird 10-fach. wie aber der aktuelle Preis zu reduzieren, ist das größte Problem, aber mit der Entwicklung von großem Durchmesser Wafer, wird der Preis weiter. zusätzlich sinken, ist die für 2020 die praktische Anwendung von Galliumnitrid (GaN) MOSFET auch beginnt wahrscheinlich.
5 Denso SiC Wafer-Herstellungsprozess von Fig.
Denso ist eine Technik, das SiC-Rohmaterialpulver zu entwickeln, ist bei einer hohen Temperatur von 2300 Grad.] C erhitzt, so dass das Kristallwachstum auf dem Impfkristall SiC von hohen Qualität. Es wird gesagt, dass das Wachstum im Durchmesser 150 mm, 20 mm Dicke des Kristalls mehr als 100 Stunden dauert. Gerätefoto mit freundlicher Genehmigung von DENSO, Waferfoto mit freundlicher Genehmigung von Nikkei.
2030 Galliumoxid (Ga203) des MOSFET in Sicht. Es ist teurer als SiC oder GaN, und kann die gleiche oder eine höhere Schaltleistung erreichen. Seit 2040 als die ‚letzte Halbleiter apos bekannt Diamant-Typ-MOSFET kann in der Praxis verwendet werden. es über all die physikalischen Eigenschaften der vorhandenen Materialien, wie Fließfähigkeit, thermische Leitfähigkeit und dergleichen.
Wir gehen davon aus, dass bei der Entwicklung des Verbrennungsmotors, die thermische Wirkungsgrad von Ottomotoren Motor 2020 um 45%, bis zum Jahr 2030 mehr als 50%, während im Jahr 2040 erreichen wird mehr als 60% erreichen. Den Schlüssel 45% der ultra-Magerverbrennung durch Verbrennung Theorie zur Erreichung Luft-Kraftstoff-Gemisch Gas erreichte mehr als 2 mal erreicht. Mazda kann die erste Massenproduktion des Unternehmens im Jahr 2019 (Abbildung 6) der Welt sein.
Abbildung 6 Benzinmotor schnelle Entwicklung
(A) Die Herstellung Nissan Benzinmotor ein stufenlos veränderbares Verdichtungsverhältnis im Jahr 2018 (B) mit mehr als 30 Mazda erreichen werden ultra-magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung stufenlos variables Verdichtungsverhältnis Motor 2019 kommerzialisierte. Bilder von Nissan bzw. Mazda.
Nissan plant, einen 2025-Motor zu entwickeln, die als Sonder HEV Generation kann das Ziel mehr als 50% thermisches Wirkungsgrad erreicht werden. 2018 mit variablem Verdichtungsverhältnis Massenproduktion Motor, angewendet Agenturen langen Reise zu erzielen. Um 2030 entwickelte Wärme des Motors, um den thermischen Wirkungsgrad zu verbessern. wenn wir für neues Material des Hitzeschildes an der Zylinderinnenwand finden kann, ist es möglich, Kühlverlustrechnung Motor Verlust des Hauptabschnitts zu reduzieren. 2040, wenn wir die Abgaswärmerückgewinnung erreichen kann und Kombinierter Zyklus, der thermische Wirkungsgrad kann 60% oder mehr erreichen, vergleichbar mit hocheffizienten Wärmekraftwerken.
