图1  ZF公司研发中心领导人Harald Naunheimer博士说：“您必须调整自己的观念：现在的混合动力驱动技术已经不再是原来顶级的驱动技术了。”

由于气候危机的出现，高效、简单和低排放的电动汽车应运而生，并开始迅速发展。然而实践表明，电动汽车的蓄电池和传动系统中还存在许多需要解决的问题。不过有一点已经非常明确：汽车工业向电动汽车的转变，对德国机床和设备制造业提出了新的要求，同时也带来的新的机遇。

人们在买车选择新车型时，往往非常纠结。那么有没有一种新型的轻混合电力轿车能够将行驶过程中的制动能回收再利用呢？全混合动力或者插电式混合动力车是否也能够在充电柱上充电，还是必须要回家充电？带有增程系统的混合动力或者带有小型汽油发动机的增程混合动力轿车能够增加多少行驶里程？选购一辆纯电力轿车是否可行？

当消费者难以抉择的时候，汽车销售商就会根据消费者的情况作出自己的选择。ZF公司研发中心的领导人Harald Naunheimer博士说：“您必须调整自己的观念：现在的混合动力驱动技术已经不再是原来顶级的驱动技术了。（图1）”目前的汽车电气化主要是从“内燃机为主，电动机为辅”到“更多的电气，没有内燃机”。在大功率高档轿车中，对车辆的行驶里程提出了很高的要求，这也是大功率高档混合动力未来发展的重点。而对于主要是近距离行驶的小型混合动力轿车来讲，其发展趋势则相反：纯动力驱动是不错的选择。有关调查指出：80%的车辆每天行驶的距离在50km以内；95%的车辆日行程在100km以内。

大家所公认的是：从内燃机汽车转变到电力汽车标志着汽车工业和汽车供应商企业的价值增值链在缩短，因为混合动力汽车省去了许多机械零部件。一台非常普通的内燃机一般都有约1400个零部件，而一台电动机一般只有100~200个零部件。机械零部件的减少也意味着：由汽车生产加工向装配的大幅度转移。Erlangen大学加工自动化和生产系统自动化系的领导人Jörg Franke教授在亚琛市召开的电力汽车专家论坛上说道：“铸造、锻造和切削加工等工艺技术迟早都会过时的。”（图2）

图2  Erlangen大学加工自动化和生产系统自动化系领导人Jörg Franke教授说：“铸造、锻造和切削加工等工艺技术迟早都会过时。”

最佳驱动链尚未确定

但是，零部件数量的减少并不代表复杂系数的降低或系统的简化。在电力驱动车辆中，尤其是混合动力驱动中，驱动系统的最佳结构还未确定，如电动机的安装位置，是安装在车轮附近、还是安装在发动机与变速箱之间、亦或利用一套辅助装置作为单独的系统呢？某工艺技术公司选择沿直接将电动机安装在车轮的方向发展。这一方案很好的利用了有限的空间，提高车辆的机动性和操作灵活性。

能够在很大温度范围内正常工作、能快速改变转速、可抗振动且耐冲击的电动机所应满足的要求与固定安装使用的电动机的要求完全不同。第一个要求就是要使用新材料和新的化学介质；这对于高性能的蓄电池和电动机来讲都是非常重要的。例如，电磁材料的强度越高，可靠性越好，则电动机的效率就越高，重量也就越轻，使用寿命也就越长。

在130~180℃温度范围内的高性能永久磁铁材料都属于稀土材料，例如镝或者铽。因此，今后几年全球对稀土材料或其他稀有金属材料需求的增长会大幅度提高。

研发少稀土材料的驱动系统

利用稀土材料制造高性能永久磁铁存在着一个问题：几乎所有的稀土材料都集中在中国和政治动荡的非洲。据专家估计，从2015年开始就会出现全球性的镝供应短缺或者钴市场的紧俏。“因此，研发不使用或者少使用稀土材料的电动机就变得非常有意义了。”Franke先生说。例如，Continetal公司研发的一种他励电动机中的电磁铁就没有使用稀土材料或者相应的价格昂贵的化学合成材料。

图3  亚琛工业大学电力技术研究所的领导人Dirk Uwe Sauer教授说：“充放电循环的稳定性和蓄电池块的容量方面都有了长足的进步。”

目前，高性能蓄电池的生产厂家决定了蓄电池的上市速度。今天，电容量为100~150Wh/kg的锂离子蓄电池的完全充放电的循环次数已达到3000~10000次。“在充放电循环的稳定性方面和蓄电池块的容量方面都有了长足的进步。”亚琛工业大学电力技术研究所的领导人Dirk Uwe Sauer教授说道（图3）。但研发人员表示在蓄电池的使用寿命方面还存在问题，这与充电状况有关。蓄电池被长时间放置不使用时，会“漏”掉大量的电能，而且蓄电池还不适合在大批量生产的车辆中使用。在低温环境中它的表现也不算好，另外，电池块参差不齐的质量也令人感到头痛。“为解决这一问题，对蓄电池的电子管理系统提出了很高的要求，以保证蓄电池能够在日常行驶时正常工作。”Sauer先生解释说。每一个蓄电池块都要单独监控。这就需要智能化的电力补偿平衡系统，需要可靠的算法语言来确定各个蓄电池块的充电状况和电池的老化程度。

建立专业合作，降低费用

由于在电动汽车中使用了新的元器件，因此在未来的汽车生产过程中需要新的工艺技术：全新的或者以前没有在汽车工业领域中使用过的新技术。德国VDMA和Roland Berger咨询公司对50家供应商企业、机床和设备制造企业进行的调查报告表明：短时间内他们还没有准备好向电动汽车市场的转移。Thomas Schlick博士说道：“虽然在汽车工业领域积累了很多专业知识和经验，有着强有力的研发基础和固定的用户关系，”但大多数中小企业在产品转型中的投资能力有限，且没有长远的全球化战略。

合资公司、合作和联盟等都是德国企业在发展新产业时可以采取的重要措施。这些措施会帮助企业积累所需的专业技术知识，分散新产品研发的费用，及早采纳新标准，迅速将新技术投入到市场中去。“只有通过有目的的合作才能够在预期时间内降低成本费用。”Schlick先生说。不仅仅是蓄电池，驱动系统对大批量生产的电动汽车来讲也是很贵的。据Schlick先生介绍：蓄电池的价格应从现在的600欧元/kg降低到300欧元以下。谁会买一辆仅蓄电池价格就相当于一辆小型轿车的电动汽车呢？Franke先生继续说道：“用户不愿意同时为两种动力系统埋单。”

显见，没有最佳的驱动系统，就不会有最佳的电动汽车。许多专家认为：对于德国机床和设备制造企业来讲，把经营方向转移到电动汽车领域有着很好的商机。

因为在今后的几十年中电动汽车，首先是混合动力汽车将会成为市场的主流；在这类车辆的生产制造过程中传统汽车驱动系统的制造工艺技术还是非常有用的。另外，市场分析专家的结论是：到2025年内燃机驱动的汽车所占市场份额仍能达到50%~60%。电动汽车完全替代内燃机驱动的汽车还需要很长一段时间。“德国汽车生产厂家和供应商能够充分利用这段时间生产出世界上最好的电动汽车。”Franke先生坚信。德国的企业对来自亚洲、法国或者美国的竞争对手没有表示出担忧。因为往往第一个并不都是赢家。