电动汽车商机，打造新一代汽车零部件，构建新产业布局

碳减排共识推动电动汽车市场发展

在国际减排共识下，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再创新高，达到324万辆，较2019年增长43%，其中中国(占比41.3%)为最大单一市场，德国(占比12.3%)、美国(占比10.1%)分别为第二、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，市场份额为24.5%，传统汽车制造商也投入了电动汽车的开发。大众和RNM联盟的电动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，电动汽车的占比将大幅提升，预计到2040年将达到全球汽车市场的55%，超过传统燃油汽车的占比，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，欧盟的碳排放标准到2025年需要比2021年降低15%，到2030年需要降低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，许多发达国家将全面转向电动汽车。加拿大、新西兰、挪威和英国都制定了到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化。与电动汽车和燃油汽车相同的是，它们的架构由动力系统、车身系统和底盘系统组成。两者最大的区别在于电力系统。虽然对发动机和进排气相关部件的需求在逐渐减少，但对被替换的三电系统(电机、电池、电控)的需求却大大增加，为机床创造了新的发展机遇。

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渐增加，其中车床、冲床、铣床数量最多。电机所需的绕线工艺将为相关机械和设备创造机会。据估计，与卷绕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，车床和铣床大多用于加工。电池所需的堆叠(层压)工艺是一个新的加工商机。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。在传动部件部分转化为电动汽车的过程中，仍存在齿轮箱、齿轮等相关部件，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. 电机及传动:
   电动汽车的动力系统比燃油汽车简单。与传统发动机与变速箱相结合的模式不同，即使没有变速箱，电动汽车也可以通过单速传动比结合电机转速变化来完成动力传递和高低速转换要求。其中，作为电机动力源的硅钢片在内部定子和转子中的用量有所增加。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壳体。创造一系列相关行业需求商机。随着电动汽车的日益普及，多速比传动比的应用可能会让变速箱的应用再次得到发展。通过齿轮箱的多速传动比变化，使动力传递效率优于单速传动比，从而使电机保持高速运转。转速的能量消耗和高低速不同场景的要求有望提高电动汽车的高低速性能和更好的续航力。
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%。整车上安装的电池组在续航要求下体积巨大，上盖、外壳、底座、防护罩等都是高加工要求。部件采用铝合金和高强度钢板制成，重量轻。据估计，到2030年，锂离子电池的年需求量将超过2.8太瓦时(TWh)，相当于80家特斯拉超级工厂的年产量总和，是目前需求量的7倍。综合加工机、冲孔机等应用将同步推进。
3. 身体:
   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、增加续航里程、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实施的模式。通过共享模块化底盘，可以达到提高产能和降低成本的目的。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

由于世界各国政府对碳中和和燃油车禁售相关政策法规的大力推动，以及国际汽车制造商产品规划的变化，全球电动汽车产业的应用正在加速。传统燃油汽车已经发展为纯电动汽车。最大的区别是电机代替发动机(包括变速箱)，电池系统代替燃料作为能源。虽然对发动机、齿轮箱和进排气系统的加工需求已不再有要求，但对电机、蓄电池外壳和齿轮的加工需求仍然很高。此外，冲压、压铸、堆垛等加工方法是未来机床工业中需要采用的。

电动汽车零部件的制造趋势，包括电机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，以及针对电动汽车轻量化需求的铝合金部件和复合材料部件的应用和加工，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)，开发机床设备新技术，带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瞬息万变，已经从大批量生产模式向少量多样化、柔性化生产转变。满足定制化生产需求。由于汽车行业是台湾机床行业最大的应用终端市场，为应对电动汽车的兴起，机床装备将朝着复合、多任务、大型化的方向发展。通过智能技术的增值，加上虚、实的融合，振动抑制、热位移控制、3D实时仿真、干扰检测功能、语音接口、机器加工状态监控、生产数据可视化和预测性维护监控系统等智能功能，符合电动汽车行业的高水平制造需求。

在经历了传统燃油汽车的主要发展时期后，由于传统汽车供应链的封闭性，与国际机床制造商相比谁能优先供应汽车行业。台湾机床更难以切入国际汽车供应链，因此电动汽车生态发展趋势催生的新兴产业。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，提高机床装备的附加值和差异化，增强国际竞争力。有望引领产业大背景的发展，为机床行业创造新的机遇。

解构与重构汽车产业把握电动汽车零部件新商机

自1998年以来，欧盟开始倡导减少碳排放。当时，它仅限于口头协议，没有强制性约束。2014年，欧盟正式制定了世界上最严格的汽车碳排放控制目标，从法律上强制要求汽车制造商减少碳排放。到2021年，所有在欧盟销售的新车都必须覆盖。汽车制造商不能达到上述标准。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，主要汽车制造商做出了回应，最简单的办法就是生产电动汽车。

减少碳排放(汽车燃料消耗)是世界主要汽车制造商最重要的研发课题。通过将传统汽车部件转换为电气化，减轻电气部件的重量，以及小型化发动机，可以提高运行效率。例如，为了节省能源，设计了一个集成的启动电机和发电机，配合停车时的自动启动/停止系统。通过对高压元件的设计，使IC半导体等匹配元件能够承受更低的电流。，降低系统成本，简化外围辅助部件，一体化启动电机和发电机可在空转和制动时进行能量回收动作，有效降低能耗。

为响应节能减排的趋势，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，车身都必须使用许多功率电子元件，对各种元件的电功率要求比以往任何时候都要高。即使是传统的以机械为基础的部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电气化的发展重点。

电动汽车通过电气化部件改善污染排放，电气控制或电力电子部件的创新设计提高了运行效率，延长了行驶距离。根据动力电池比例的电气化程度，汽车分为电动汽车、全混合动力汽车和轻度混合动力汽车。微型混合动力系统。简单地说，就是电池功率和电动机负责电力系统的比例的差异。纯电动汽车表示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

电动汽车采用电动机和动力电池代替原有的(汽油或柴油)发动机和燃油系统作为电动汽车的动力源。进气/排气系统或供油系统、变速箱、液压装置、倍增器、主缸和转向系统等部件属于传统的内燃机。两者都由电子元件代替，控制起动、运行、停止、加减速等。

电动汽车在传统汽车现有的悬架系统、车身、轮胎等装置的基础上，增加了减震弹簧、减震器、悬架臂、电动空调系统、高压线组等部件。随着电子趋势的发展，车辆系统向电气化方向发展，动力电池、电动机等电子元件在车辆总成本中的占比显著增加。而原装发动机、变速箱等燃油系统在整车成本中的占比逐渐下降。

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，电动汽车利用电动机、电动机驱动器、车辆控制器、传动机构和传动轴、冷却系统等来取代现有的发动机、辅助设备、传动机构、排气系统等。电动汽车的其他成本包括车身外壳、底盘和其他部件。由于电动汽车在传统(内燃机)汽车的基础上衍生出许多新的控制器、动力电池、动力元件或动力转换模块，形成了整车及零部件产业重组的现象。开启了电动汽车整车及零部件产业转型机遇。

汽车轻量化和模块化组件:

汽车轻量化可以通过生产小型车辆、改进车辆结构以及使用轻质合金、高强度钢板或橡胶和塑料材料来实现。由于该车采用前置发动机和前轮驱动，可以实现车辆小型化，省去了传动轴、差动齿轮等部件，使结构更加流线型。其他结构改进，如使用高强度钢板、空心结构和小型化，已在欧洲、美国和日本的汽车厂逐步实施。橡胶和塑料材料在汽车上的使用增长迅速。为响应汽车轻量化的实践，提高汽车轻量化材料的使用比例受到了相当的重视。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量化材料，使用量逐年增加。

仓库通过生产小型车辆、简化车辆外观设计、小型化部件和使用轻质合金来实现减轻车辆重量的目标。近年来，考虑到乘坐空间和传动效率，轿车采用前置发动机和前轮传动，取消了后轮传动轴、后桥差速器、齿轮组等部件，使结构更加流线型。如车身钣金材料、制造方法，以及机构改进、空心结构设计和小型化零件的应用等，正在欧美、日本等汽车制造企业逐步实施。各汽车厂商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、钛合金等轻合金最为受关注。实现电动汽车轻量化的途径有以下几种:

• 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。
• 优化轻量化结构设计，优化车身、底盘、发动机等零部件结构。
• 采用激光拼焊、液压成形、铝合金低压铸造、半固态成形等先进制造技术。

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。总重量约占总重量的2/3。电动汽车轻量化的重点在于车身和底盘部件的设计与制造。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。

轻量化电动车重点关注:

• 轻量化基于提高电动汽车的功耗。
• 轻量化的基础上提高电动汽车的性能和安全性。

轻量化电动汽车可以通过以下方式实现:

• 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CFRP(碳纤维增强聚合物/塑料)。由于其重量轻、机械强度高的特点，世界主要汽车制造商正在竞相开发和试产。目前，碳纤维复合材料正在开发和应用于汽车零部件，例如车身、底盘、车顶、车门、气缸盖、引擎盖、后扰流板、扰流板、中控台、饰条、仪表板、传动轴、特种传动系统、座椅、座垫、尾扰流板、后视镜壳、车架悬臂、侧裙、空气罩、a柱、遮阳板、散热器护板、侧护板、踏板、辅助保险杠等车身、内饰件。和外部部件等。

汽车零部件行业已经发展成为跨国界、全球化竞争的跨国企业，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元化的，零部件的发展趋势是要求各方面性能持续。改进如安全性、可靠性、污染物排放、燃料消耗/碳排放、设计实用性等。汽车工业经过100多年的发展，开发创新产品的难度不断增加。汽车修理厂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，如零部件制造、管理、营销、售后和库存。汽车零部件的模块化提供了一种简化和降低成本的对策。

零部件模块化的概念逐渐被汽车制造商开发和应用。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，汽车零部件模块化开发将成为未来汽车行业研发制造的趋势。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。设计将与当前的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(sub-systems)将采用模块化开发方法进行响应。

智能制造零部件行业进展:

汽车进入了产品多样化、生命周期缩短的时代。主要的汽车制造商不能提供许多型号。2017年车型选择增加后，车型生命周期缩短。如何根据消费者需求调整生产能力，已成为汽车工厂和汽车零部件制造商必须面对的严峻问题，并与汽车零部件的生产效率、研发制造成本、不良率、高价值、乃至零部件物流调度等问题相适应。

未来汽车行业将朝着共享经济和高度定制化的趋势发展。为了应对共享经济汽车行业的需求，汽车行业将要求降低成本、鲁棒性要求、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、面向售后市场的增材制造、基于增强现实的售后服务应用。为了应对汽车行业高度定制化的需求，汽车行业将寻求销售/制造/服务的一体化。可能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导致汽车拥有和使用模式的变化。汽车保有量向运营商集中，汽车利用率将显著提高。汽车部件磨损率的增加增加了对车辆坚固性和即时维护的需求。汽车拥有模式仍将存在，但将有一种趋势是定制化，以体现个人的设计风格和品味，因此定制服务和灵活的制造方式将应运而生。

进口先进制造业的影响如下:

• 引进自动化设备，提高产量。
• 降低生产和材料成本，提高附加值。
• 提高专业人力素质，解决缺工问题。
• 提高汽车零部件供应系统的效率，提高服务质量。
• 链接生产和销售信息，提高工厂管理效率。
• 配合智能化生产，缩短设计开发时间，缩短产品上市时间。
• 加强定制和需求，为少数不同的行业。
• 创造新一波就业机会。
• 促进跨行业融合，创造价值。