电动汽车商机，打造新一代汽车零部件，新产业布局

减碳共识推动电动汽车市场发展:

在碳减排的国际共识下，电动汽车浪潮席卷全球，成为社会各界关注的焦点。2020年全球电动汽车销量达到324万辆的新高，较2019年增长43%，其中中国(占41.3%)是最大的单一市场，德国(12.3%)和美国(10.1%)是第二和第三大市场。引领电动汽车崛起的指标制造商——特斯拉目前是最大的电动汽车制造商，市场份额(24.5%)，传统汽车制造商也投资了电动汽车的发展。大众和RNM联盟的电动汽车车型取得了良好的销售效果，正式启动电动汽车市场。蓬勃发展。据预测，从2030年开始，电动汽车的占比将显著提高，预计到2040年将达到全球汽车市场的55%，超过传统燃料汽车的占比，正式迎来电动汽车时代。

世界各国已经正式制定了碳排放标准。例如，欧盟的碳排放标准需要在2025年比2021年减少15%，到2030年减少37.5%，这促使各国制定了禁止销售燃油汽车的时间表。到2050年，发达国家将全面转换为电动汽车。加拿大、新西兰、挪威和英国制定了到2050年实现“净零排放”的承诺，将电动汽车产业确立为各国未来30年的首要发展目标。

电动汽车产业对机床发展的影响:

机床行业在汽车领域的应用约占35%-40%，电动汽车的发展趋势将给机床行业带来变革。与电动汽车和燃油汽车相同的是，其架构由动力、车身和底盘系统组成。两者最大的区别在于动力系统。虽然对发动机和进、排气相关零部件的需求正在逐渐减少，但对被取代的三电系统(电机、电池和电控)的需求大幅增加，为机床创造了新的发展机会。

在从燃油汽车、混合动力汽车、插电式混合动力汽车向电动汽车发展的过程中，对动力部件电机的加工需求将逐步增加，其中车床、冲床、铣床的加工需求最多。电机所需的绕线过程将为相关机械和设备提供机会。据估计，与绕线工艺相关的机械设备的资本支出将从2020年的2亿美元增长到2030年的6亿美元。对电池的需求增加了，加工大多使用车床和铣床。电池电池所需的堆叠(叠层)工艺是一个新的加工商业机会。据估计，与堆垛工艺相关的机械设备的资本支出将从2020年的每年5亿美元增长到2030年的每年14亿美元。传动部件部分转化为电动汽车的过程中，变速箱、齿轮等相关部件仍然存在，加工要求主要是铣床、车床、磨/镗床。

电动汽车零部件加工要求:

1. 电动机和传动:
   电动汽车的动力系统比燃油汽车的动力系统简单。与发动机与变速箱结合的传统车型不同，即使没有变速箱，电动汽车也只需要单速齿轮比结合电机转速变化就可以完成动力传输和高低转速转换的要求。其中，作为电机的动力源，增加了内部定子和转子硅钢片的数量。用于硅钢片的工艺是冲压。冲压模具需要相关的刀具加工工艺，以及传动部分所需的齿轮和外壳。创造一系列相关产业需求商机。随着电动汽车的日益普及，多速传动比的应用可能会使变速箱的应用再次得到发展。通过变速箱的多速传动比变化，使动力传动效率优于单速传动比，使电机能保持在高速。转速的能耗和不同场景的高低速要求，有望提高电动汽车的高低速性能和更好的续航能力。
2. 电池:
   电池组是电动汽车的关键核心部件，约占整车成本的35%-40%。安装在车上的电池组在续航要求下是巨大的，上盖、外壳、底座、防护罩都有很高的加工要求。部件由铝合金和高强度钢板制成，重量轻。据估计，到2030年，锂离子电池的需求将超过每年2.8 TWh(太瓦小时)，相当于80个特斯拉超级工厂的年产量总和，是目前需求的7倍。综合加工机、冲床等应用将同步推广。
3. 身体:
   零部件的简化是电动汽车发展的另一个趋势。实现消除车辆异常噪声、提高安全性、增加巡航里程、节约生产资源等附加价值。另一个发展重点-模块化底盘是目前主要汽车制造商所采用的模型。通过共享模块化底盘，可以达到增加产能，降低成本的目的。一体化的零件铸造机和成型工具机可以借此机会增加零件的生产和使用数量。

电动汽车的兴起，带动了机床行业的新布局

由于各国政府碳中和相关政策法规的大力推动和燃油汽车的禁售，以及国际汽车厂商产品规划的变化，全球电动汽车行业的应用正在加速。传统燃油汽车已发展为纯电动汽车。最大的区别是电机取代了发动机(包括变速箱)，电池系统取代了燃料作为能源。虽然不再需要发动机、变速箱、进气和排气系统的加工需求，但电机、电池外壳和齿轮的加工需求仍然很高。此外，冲压、压铸、堆垛等加工方法也被要求在未来的机床工业中使用。

电动汽车零部件的制造趋势，包括电机零部件的高效自动化生产、电池和动力模块的自动化生产、减速齿轮制造等，以及铝合金零部件和复合零部件的应用和加工，以应对电动汽车的轻量化需求。需求的增加将增加非传统加工技术(水射流、超声波、激光、堆垛制造等)，为机床设备开发新技术，推动相关制造自动化和模块化生产需求。

展望未来，全球机床行业的市场发展趋势正在迅速变化，已经从批量生产模式向少量多样化、灵活生产转变。满足定制化生产需求。由于汽车工业是台湾机床工业最大的应用终端市场，为应对电动汽车的兴起，机床设备将向复合、多任务、规模化发展。通过智能技术增值，加上虚、实一体化、震动抑制、热位移控制、三维实时模拟、干扰检测等功能，语音接口、机器加工状态监控、生产数据可视化和预测性维修监控系统等智能功能，符合电动汽车行业高水平制造需求。

在经历了传统燃油汽车的主要发展期后，由于传统汽车供应链的封闭性，与国际机床制造商相比可以优先供给汽车行业。台湾机床更难以切入国际汽车供应链，因此电动车创造的新兴产业生态化发展趋势。台湾可以通过软硬件应用和自动化集成实现增值，发展智能机械和智能制造，提高机床设备的附加值和差异化，增强国际竞争力。有望带动产业脉络的发展，为机床行业创造新的机遇。

汽车产业解构与重构，把握电动汽车零部件新商机:

从1998年开始，欧盟开始倡导减少碳排放。当时，它仅限于口头协议，没有强制性的约束。2014年，欧盟正式确立了世界上最严格的汽车碳排放控制目标，法律上要求汽车制造商减少碳排放。2021年，所有在欧盟销售的新车都必须覆盖。汽车制造商达不到上述标准。超过碳排放标准的车辆将被罚款。这项汽车碳排放控制措施适用于在欧盟成员国销售的所有汽车。为了避免罚款，各大汽车制造商纷纷做出回应，其中最简单的做法是生产电动汽车。

减少碳排放(汽车燃料消耗)是世界各大汽车制造商最重要的研发课题。通过将传统的汽车部件改造为电气化，降低电子部件的重量，以及发动机的小型化，提高了运行效率。例如，为了节约能源，设计了一个集成的起动电机和发电机，以配合停车时的自动启动/停止系统。通过高压元件的设计，IC半导体等配套元件可以承受较低的电流。降低系统成本，简化周边辅助部件，一体化起动电机和发电机可在空转和制动过程中进行能量回收动作，有效降低能耗。

针对节能减排的趋势，新能源汽车和电动汽车是未来汽车发展的趋势。无论是新能源汽车还是电动汽车，车身都必须使用很多功率电子元件，对各种元件的功率要求也比以往任何时候都要高。即使是传统的机械元件也已发展为由电子元件控制，以提高效率和精度。在这种趋势下，电力系统的电气化程度日益提高。一些部件必须重新设计/开发，以满足汽车电气化的需求。针对汽车系统功耗的增加，应用高效节能的动力元件是汽车进行电气化的发展重点。

电动汽车通过电气化组件改善污染排放，通过电控或电力电子组件的创新设计提高运行效率，延长行驶距离。根据动力电池的电气化程度，汽车可分为电动汽车、全混合动力汽车和轻度混合动力汽车。动力总成与微混合动力。简单地说，就是负责电力系统的电池功率和电动机所占比例的差异。纯电动汽车完全使用动力电池作为电气化动力。

汽车产业结构调整与零部件产业转型:

电动汽车使用电动机和动力电池取代原来的(汽油或柴油)发动机和燃料系统作为电动汽车的动力来源。进气/排气系统或燃油供应系统、变速箱、液压装置、乘数器、主缸和转向系统等部件都属于传统内燃机。两者都被电子元件取代，控制启动、运行、停止、加速和减速等。

电动汽车在传统汽车原有的悬架系统、车身、轮胎等设备的基础上，增加了减震弹簧、减震器、悬架臂、电动空调系统、高压线路组等部件。随着电子化趋势的发展，汽车系统走向电气化，动力电池、电动机等电子元器件在汽车总成本中的占比显著提高。而原装发动机、变速箱等燃油系统在整车成本中所占的比例也逐渐降低。

动力电池在电动汽车成本中所占比例最高(40~50%)，其次是驱动系统。成本占比由原来传统内燃机的22~24%降低到10~20%。其中，电动汽车利用电机、电机驱动器、车辆控制器、传动机构及传动轴、冷却系统等替代现有发动机、辅助设备、传动机构、排气系统。电动汽车的其他成本包括车身外壳、底盘和其他部件。由于电动汽车从传统(内燃机)汽车衍生出了许多新的控制器、动力电池、动力元件或动力转换模块，形成了整车和零部件行业重组的现象。并为电动汽车整车和零部件的产业转型开辟了机遇。

汽车轻量化和模块化组件:

车辆轻量化可以通过生产小型车辆、改进车辆结构、使用轻质合金、高强度钢板或橡胶和塑料材料来实现。由于该车采用了前发动机和前轮驱动，取消了传动轴、差速器等零件，使结构更加流线型，因此可以小型化。其他结构上的改进，例如使用高强度钢板、空心结构和小型化，已经在欧洲、美国和日本的汽车厂中逐步实施。橡胶和塑料材料在汽车上的使用迅速增长。针对汽车轻量化的实践，提高汽车轻量化材料的使用比例已引起相当大的重视。其中，橡胶和塑料材料在重量、可制造性和材料成本方面都很重要。其优点是汽车零部件采用轻质材料，使用量逐年增加。

通过生产小型车辆、简化车辆外观设计、小型化部件和使用轻量化合金，工厂实现了减轻车辆重量的目标。近年来，考虑到乘坐空间和传动效率，该车采用了前发动机和前轮传动，取消了后传动轴、后桥差速器、齿轮组等零部件，使结构更加流线型。如车身钣金材料、制造方法和机理改进、微型化零件的空心结构设计和应用等，已逐渐被欧美、日本的汽车制造商所实施。各大汽车厂商都在竞相提高轻合金在汽车零部件中的应用比例，其中高强度钢板、铝合金、镁合金、钛合金等轻合金最受关注。实现电动汽车轻量化的方法有以下几种:

• 采用轻质材料，如低密度铝及铝合金、镁铝合金、工程塑料或碳纤维复合材料等，用高强度钢板代替普通钢板，减少钢板厚度。
• 优化设计轻量化结构，优化车身、底盘、发动机等零部件的结构。
• 采用先进的制造技术，如激光定制焊接、液压成形、铝合金低压铸造、半固态成形技术等。

电动汽车系统由车身、底盘、动力机构、悬架、轮胎、电池组、转向机构、制动机构、电动机、空调等系统部件或模块组成，其中车身和底盘占电动汽车的比重。总重量约为总重量的2/3。轻量化电动汽车的重点在于车身和底盘部件的设计和制造。车身和底盘的轻量化有助于减轻电动汽车的重量。电动汽车的轻量化可以通过车身结构的设计、轻量化材料的应用和制造技术来实现。

轻型电动汽车重点关注:

• 轻量化的基础上提高了电动汽车的功耗。
• 轻量化的基础上提高了电动汽车的性能和安全性。

轻型电动汽车可以通过以下几种方式实现:

• 车辆裁员
• 车辆重新设计和内容减少
• 轻质材料选择

越来越多的电动汽车零部件采用碳纤维增强聚合物/塑料(CFRP)。由于其重量轻、机械强度高的特点，世界各大汽车制造商都在竞相开发和试生产。目前，碳纤维复合材料正在开发和应用于汽车零部件的例子有车身，底盘，车顶，车门，汽缸头，引擎盖，后扰流板，扰流板，中控台，饰条，仪表板，传动轴，特殊传动系统，座椅，座垫，尾部扰流板，后视镜外壳，框架悬臂，侧裙，空气罩，a柱，遮阳板，散热器防护，侧防护，踏板，辅助保险杠和其他车身，内饰零件，以及外部零件等。

汽车零部件行业已经演变为跨国企业，跨越国界，在全球范围内展开竞争，而且竞争越来越激烈。来自世界各地的消费者对汽车零部件的要求是多样化的，零部件的发展趋势是要求各方面的持续性能。改进如安全性、可靠性、污染物排放、燃油消耗/碳排放、设计实用性等。汽车行业经过100多年的发展，创新产品的开发难度不断增加。仓库在汽车零部件的研发上投入了大量资金。仓库必须承受巨大的成本压力，如零件制造、管理、营销、售后和库存。汽车零部件模块化为简化和降低成本提供了对策。

零部件模块化的概念逐渐被汽车制造企业所发展和应用。产品平台衍生的组件模块化开发是应对激烈市场竞争的必要手段。大众提出模块化战略，实施MQB平台产品开发计划，汽车零部件模块化发展将成为未来汽车行业研发和制造的趋势。此外，电动汽车的集成技术显示了汽车工业的未来发展。由于电动汽车的结构省去了传统发动机、变速箱、传动轴等复杂的机械部件或系统，因此在整车设计中更容易引入模块化的概念。设计将与目前ICT产品相同，具有高度的标准化和通用性，组成最终产品的各个子系统(subsystems)将通过模块化的开发方法进行响应。

介绍智能制造零部件产业进展:

汽车进入了产品多元化、寿命周期缩短的时代。主要的汽车制造商无法提供许多型号。2017年车型选择增加后，缩短了车型生命周期。如何根据消费者需求调整生产能力，与汽车零部件生产效率、研发制造成本、不良率、高价值，甚至零部件物流调度等相对应，已成为汽车厂和汽车零部件生产企业必须面对的严峻问题。

未来的汽车产业将朝着共享经济和高度定制化的趋势发展。为了响应共享经济汽车行业的需求，汽车行业将要求降低成本、健壮性要求、快速现场维护以及支持大数据的可能性。数据与安全-数字平台嵌入式安全，H2M到M2H, M2M，后市场增材制造，后市场服务增强现实应用。针对高度定制化的汽车行业需求，汽车行业将寻求销售/制造/服务一体化。可支持的制造技术包括3D扫描、3D建模、增材制造、柔性生产系统、产品/服务开发的大数据等。

为了应对共享经济这种新商业模式的兴起，汽车行业的制造技术需求将发生变化。新的共享经济模式将引起汽车拥有量和使用模式的变化。汽车拥有量向经营者集中，汽车利用率将显著提高。汽车零部件磨损率的增加增加了对汽车坚固性和即时维护的需求。汽车的所有权模式仍将存在，但将出现一种体现个人设计风格和品味的定制化趋势，因此定制化服务和灵活的制造方法将会应运而生。

进口先进制造业有以下影响:

• 引进自动化设备以增加产量。
• 降低生产和材料成本，增加附加值。
• 提高专业人才素质，解决工作不足问题。
• 提高汽车零部件供应系统的效率，提高服务质量。
• 连接生产和销售信息，提高工厂管理效率。
• 配合智能生产，缩短设计开发时间和上市时间。
• 加强对少数不同行业的定制和需求。
• 创造新一波就业机会。
• 促进跨行业融合，创造价值。