Introducción: desde 1879, el primer Mercedes-Benz de Benz en Benz ha sido un automóvil con una historia de casi 140 años. Desde hace 140 años, la forma de un automóvil ha sufrido enormes cambios. En el futuro, la industria del automóvil será más violenta. ¿Qué cambiará el automóvil en 20 años? Hoy, el Instituto de Investigación NE trae Nikkei News para la gran predicción de la industria automotriz en los próximos 20 años.
Proporción de electrificación automotriz es la clave para determinar la tendencia del tren motriz, lo que afectará en gran medida las ventajas de los fabricantes de motores japoneses tienen la futura dirección de desarrollo. En 2017, los vehículos eléctricos comenzaron a tener acceso universal al ritmo de China y Europa Conversión de EV gradualmente gradualmente. China a partir de 2019 en los nuevos puntos de energía, fabricantes de vehículos obligatorios para fabricar y vender vehículos EV. La política fuerte del gobierno chino para promover la existencia de un sentido EV global. Electricización del mercado europeo, incluido el público en el Dentro del gigante europeo en la cuota de mercado chino no está relacionado, no tienen otra opción para China.
Sin embargo, mira a 2.030 plazo, la relación entre la EV no debería ser un aumento repentino (Figura 1). Proporción EV de las ventas de automóviles nuevos se mantuvo en alrededor del 10% de la opinión dominante es que, si bien incluso si la batería será el precio lo suficientemente barato, la mayoría de la gente Todavía creo que la carga a largo plazo, la infraestructura de carga es difícil de resolver el problema (Figura 2).
Figura 1 Cambios en la configuración del tren motriz del mercado principal
Sobre la mesa para los japoneses consultora Deloitte mercado de cambios para Japón y Europa y los Estados Unidos y la India 5 predicciones en la tendencia general de los vehículos eléctricos alcista, de hecho, se puede ver el valor previsto hasta 2030 es relativamente modesta. Nikkei Online utilizando este valor predictivo, mientras que la curva de referencia de popularidad VHE japonesa para calcular el valor del real posible para lograr que el mercado mundial de vehículos eléctricos en 2025 alcanzará los 400 millones de unidades, la escala de 2030 llegará a unos 10 millones de dólares.
Una batería de iones de litio 2 en la figura pronóstico de precio (baterías precio decrecientes caiga a 2,022 100usd / kwh)
Varias instituciones de investigación pronostican una gran diferencia en 2030 la relación valor EV, gama, por supuesto, las compañías petroleras se tire valor pequeño desde 1.6 a 26%, mientras que más del 20% del oro es parte de la compra financiera. Deshacerse de estos valor extremo, los analistas de la industria nacional de Japón en general creen que el número es de alrededor de 10%.
Por lo tanto, automóviles fabricantes de accesorios japoneses tienen suficiente tiempo para prepararse para los vehículos eléctricos. Por el contrario, si de repente se volvió motor de un coche completamente eléctrico y la unidad de negocio de las esquinas es muy peligroso, ya que la proporción de alrededor del 10% no puede conseguir el negocio EV negocio de los motores de beneficio existente.
De cara al 2040 de la electrificación de vehículos
Si los fabricantes japoneses están ansiosos por movilizarse, no pueden ignorar el peligro de utilizar la situación en China y superar el ascenso de China mediante la universalización de las tecnologías relacionadas con los EV y la realización de armas de bajo costo mediante el lanzamiento anticipado de tecnología de motores.
Las regulaciones NEV de China tienen una fuerte sensación de confrontación con los fabricantes japoneses y, aunque las iniciativas de electrificación de China apuntan a mejorar la contaminación del aire, excluyen los vehículos HEV que pueden ser la solución real. Alerta de China Utiliza Toyota, Honda, etc. Como resultado, los fabricantes japoneses no pueden esperar competir con las estrategias de electrificación de China y Europa hacia el año 2030 (Sr. Takao Nakashiro, Instituto de la Industria Automotriz Central y Occidental).
Por otro lado, la electrificación en China y Europa no será abrumadora para los fabricantes japoneses. En diciembre de 2017, Toyota y Japón anunciaron que cooperarán en el desarrollo de baterías que parecen establecer una alianza japonesa en la batería central de vehículos eléctricos para crear un sistema no dependiente. Mecanismo de China
En la década de 1920, los fabricantes de baterías chinas tenían más probabilidades de ofrecer las baterías de iones de litio más baratas del mundo porque la escala de producción afectaría directamente la competitividad de las baterías de iones de litio. Los fabricantes chinos hicieron grandes inversiones en el contexto de los puntos NEV , Hay un plan de producción a gran escala de los principios de adquisición de autopartes desde el punto de vista, está buscando comprar baterías de China, pero si los componentes clave de la oferta a la fuerte sensación de resistencia en Japón, China, habrá un gran riesgo Se puede decir que la cooperación entre Toyota y Matsushita es un esfuerzo por consolidar el punto de compra estable de baterías en Japón tras el ascenso de los fabricantes chinos.
Mirando hacia el 2040, la mayoría de las predicciones de la corriente principal considerarán que la relación EV es más del 30%. Las instituciones de investigación probablemente sean las proyecciones de ingeniería inversa por 'retroceso' porque las emisiones globales de CO2 deberán reducirse en un 90% , Lo que requiere una relación EV de alrededor del 30%, que por supuesto es un nivel al que debería aspirar el mundo dada la respuesta al calentamiento global.
El motor se enfoca en alta eficiencia en el campo de alta velocidad
La electrificación no va a suceder durante la noche, pero la proporción de HEV va a aumentar mucho. Empuje principal Europea de 48V de baja potencia fácil VHE mostrará un crecimiento explosivo, en 2020 la primera década y media llegará a 10 millones escala de unidades, a mediados de 2030 llegó a 30 millones de escala de unidades. luego, poco a poco siendo reemplazado por EV, etc., tiende a disminuir. 2030, Toyota y Honda robusta VHE alta potencia aumentarán gradualmente a escala de 10 millones de unidades, compatible con VHE 48V de alta potencia aparecerá después de 2020, con el fin de promover el mercado Desarrollo.
Acerca de la penetración de la electrificación es el más difícil de ver las instituciones de vista de la investigación PHEV. También se dividen en dos facciones, que JP Morgan Securities cliente espera, PHEV será de capa caída, para llegar a 6 millones de dólares para el año 2028 el tamaño del valor máximo, se espera que se estanque después de lo cual se. este punto de vista se basa principalmente en las regulaciones ambientales estadounidenses y chinos hacen hincapié en la popularidad de EV en lugar de PHEV. por otro lado, Deloitte Touche Tohmatsu (Deloitte Tohmatsu) la consultora espera que 2030 PHEV en el principal mercado de 1300 millones de unidades en tamaño en el 2040 llegará a 60 millones Taiwán, principalmente para considerar la transformación PHEV de alta potencia y las necesidades simplificadas de HEV.
En la batería, el fabricante con el ascenso de China, el precio de la batería de iones de litio se reducirá gradualmente. Al mismo tiempo, las baterías de iones de litio de estado sólido serán puestos en uso práctico (Figura 3). Toyota planea antes de la década de 2020 la mitad de toda la producción de baterías de estado sólido Es el plan más radical, pero el tiempo de carga se puede acortar, la densidad de energía se puede aumentar considerablemente.
Figura 3 El curado con electrolito está cambiando la oportunidad de materiales positivos y negativos
En la primera mitad de la década de 2020, surgirán baterías que utilizan electrolitos sólidos de sulfuro. Después de eso, los materiales positivos y negativos serán reemplazados por nuevos materiales, lo que dará como resultado un aumento significativo en la densidad de energía.
El electrolito de la batería se sustituye de un líquido a un sólido, es capaz de aumentar la capacidad debido a que la densidad del electrolito sólido para mejorar la estabilidad del electrolito es más fácil, de manera que una densidad de capacidad de corriente más grande de materiales de electrodos positivos y negativos pueden ser adecuados, por supuesto inicialmente ser comercializado Aunque el uso de todo-en estado sólido de la batería es de electrolito sólido de sulfuro, pero todavía positivo y negativo de material ternario convencional y densidad de energía de la batería de grafito no se puede mejorar mucho, principalmente para acortar el tiempo de carga.
Para 2030, el material de electrodo positivo utiliza azufre (S), usando densidad negativa material de electrodo energía de la batería de litio-azufre litio metálico puede llegar a casi tres veces el nivel actual de 700Wh / kg. Y después de 2030, el uso de 'electrodo de aire "tal como un electrodo positivo, un metal de litio como ánodo de la batería de litio de aire todo-sólido tiene una gran posibilidad de lograr. dirigido a los niveles densidad de energía superior a 5 veces el convencional 1500Wh / kg.
Hasta 2030, se centra en el desarrollo motor se centrará en la mejora de la eficiencia de la operación de alta velocidad en el campo de la EV existente de más de 100 kmh conducción a alta velocidad bajo las palabras, el kilometraje se reducirá considerablemente, ya que además de la batería, el rendimiento del motor también disminuyó significativamente (Fig. 4). potente solución a este problema es la aplicación práctica de la densidad de flujo magnético se puede variar de acuerdo con el rango de velocidad de funcionamiento del motor variable de flujo.
En la Fig. 4 el motor es una región de rotación a alta velocidad de mayor debilidad ineficiente
Cuando el coche eléctrico de corriente exceda de 100 km / eficiencia de alta velocidad h de velocidad será grandemente disminuido. Esto es debido a la necesidad de debilitar el control a alta gama rpm. Con el fin de mejorar la eficiencia de la gama de alta velocidad, el desarrollo motor de flujo magnético variable ha hecho grandes progresos.
Principalmente en la eficiencia región de alta velocidad se reduce el debilitamiento de control debe llevarse a cabo. Cuando aumenta la velocidad del motor, la fuerza contraelectromotriz se convierte en grande, por lo que la velocidad de rotación no puede sino aumentar. A pesar de generar un control de debilitamiento del flujo magnético inverso, pero la corriente aumenta, reduciendo la eficiencia pueden ser El motor de flujo variable puede cambiar la densidad del flujo magnético, por lo que no depende del debilitamiento del control del campo magnético.
Después de la floración 2030 puede ser un motor de imán de neodimio usando la presente, se están realizando estudios para la próxima generación del imán, la fuerza magnética de la fuerza regular magnético dos veces a 180 ° C, esto puede resultar en la miniaturización significativa del motor.
Hay dos materiales prometedores, uno es un imán de tierras raras de la serie 1-12 con una relación 1: 12 de elementos de tierras raras a hierro (Fe). La Universidad de Tecnología de Shizuoka, en colaboración con Toyota, descubrió el uso de samario (Sm) 1-12 imanes y el otro es un imán de la estructura cristalina de tipo L10 que consiste en Fe y níquel (Ni), con el uso de Fe y Ni en grandes cantidades en la naturaleza para producir fuerzas magnéticas equivalentes a las de los imanes de neodimio. La temperatura magnética de Curie es 550 ℃, más alta que el imán de neodimio por encima de 200 ℃.
También es posible usar CNT (nanotubos de carbono) como devanados alrededor de 2040. El cable de cobre puede ser drásticamente más ligero para reemplazar CNT. Los CNT son materiales cilíndricos con un anillo de seis miembros de carbono de nanómetros de diámetro. Además de una excelente conductividad eléctrica y térmica, la calidad es solo la mitad que la del aluminio.
Diamond MOSFET puede lograrlo
PCU núcleo transistor de conmutación de montaje en evolución utilizado para lograr un compacto y eficiente de circuito convertidor de potencia. Aunque la corriente actual o silicio IGBT (Si) (puerta aislada transistor bipolar), pero el carburo de silicio (SiC) MOSFET material de (semiconductor de óxido metálico de efecto de campo transistor) se espera década de 2020 popularidad (Fig. 5). en comparación con Si, la pérdida puede ser reducido a 1/10, la frecuencia de accionamiento se puede aumentar 10 veces. sin embargo, la forma de reducir el precio actual es el mayor problema, pero Con el desarrollo de obleas de gran diámetro, el precio continuará disminuyendo. Además, es probable que también comience la aplicación práctica del MOSFET de nitruro de galio (GaN) en el 2020.
Figura 5 Proceso de fabricación de obleas de SiC
Denso está desarrollando una técnica, el polvo de materia prima SiC se calienta a una alta temperatura de 2300 ° C.] C, de modo que el crecimiento de cristales en el cristal semilla de SiC de alta calidad. Se dice que el crecimiento de diámetro 150 mm, grosor de 20 mm del cristal toma más de 100 horas. Foto del dispositivo cortesía de DENSO, foto de la oblea cortesía de Nikkei.
2030, óxido de galio (Ga203) del MOSFET a la vista. Es más caro que SiC o GaN, y puede lograr el mismo o más alto rendimiento de conmutación. Desde 2040, conocido como los 'apos semiconductores finales Los MOSFET de tipo diamante se pueden poner en uso práctico, superando todas las propiedades físicas de los materiales existentes, como el flujo, la conductividad térmica y más.
Prevemos que en el desarrollo de los motores de combustión interna, la eficiencia térmica de los motores de los motores de gasolina alcanzará alrededor del 45% en 2020, más del 50% para 2030 y más del 60% para 2040. La clave para alcanzar el 45% es la combustión ultra-delgada. La relación aire-combustible alcanzó más de 2 veces el gas mixto para alcanzar y Mazda puede ser la primera producción masiva del mundo en las empresas del 2019 (Figura 6).
Figura 6 desarrollo rápido del motor de gasolina
(A) El motor de gasolina Nissan de producción que tiene un mecanismo de relación de compresión infinitamente variable en 2018. (B) más de 30 Mazda logrará aire-combustible relación de combustión del motor de relación volumétrica variable sin escalonamientos ultra pobre comercializado en 2019. Fotos de Nissan y Mazda respectivamente.
Nissan planea desarrollar un motor para su uso en la generación de HEV alrededor del año 2025 con el objetivo de lograr más del 50% de eficiencia térmica. El motor se construirá utilizando un motor de relación de compresión variable que se producirá en masa en 2018 y logrará viajes largos. El desarrollo de motores aislados se convirtió en la clave para aumentar la eficiencia térmica en 2030. El descubrimiento de nuevos materiales que protegen térmicamente las paredes del cilindro reduce la pérdida de refrigeración que representa la mayor parte de las pérdidas del motor, y para 2040 si la recuperación de calor y Ciclo combinado, la eficiencia térmica puede alcanzar 60% o más comparable con plantas de energía térmica de alta eficiencia.
