作为领先的市场情报提供商，IDTechEx 20 年来一直提供关于移动趋势的见解。在这段时间里，电动汽车初创公司已经从默默无闻变成了一些世界上最有价值的公司，大多数传统汽车制造商都致力于电动汽车的未来，司机被抓到在自动驾驶汽车的方向盘上睡觉，以及飞行的电动出租车已经开始离开科幻小说的页面。
从锂离子电池到激光雷达，底层组件和材料的技术飞跃促成了快速变化的步伐。但随着行业努力缩小与内燃机的性能差距、提高安全性、降低成本和克服监管障碍，还有很长的路要走。
电气化是全球性的，并且发生在所有领域。 十年前，IDTechEx 的2011 年报告“乐观地”预测到 2021 年电动汽车销量将达到 150 万辆——结果被低估了一半以上，因为去年中国、美国和欧洲的市场都在增长。电动汽车在汽车市场的庞大数量和成功正在降低成本，为许多其他移动行业创造机会。
在水道上，随着电池组成本降至每千瓦时600美元以下、能源密度提高以及热管理创新大大提高了安全性，电动渡轮的交付量已激增至每年约 80 兆瓦时。类似的驱动因素正在推动对电动空中出租车的投资，美国航空公司、维珍大西洋航空公司、联合航空公司、UPS 和 Avolon 都已预订。电气化并非势不可挡，而是不可避免，并将继续在出行的脱碳中发挥主导作用。
自动驾驶汽车将再次改变汽车行业。 正如该行业正在努力应对动力总成技术的巨大变化一样，IDTechEx 预计商用自动驾驶汽车或机器人出租车最早将于 2024 年投入市场并达到或超过人类安全。预测当前的安全数据，这意味着自动驾驶汽车将能够在 2050 年之前满足世界的流动性需求而不会发生一次碰撞。
因此，自动驾驶将对消费者的出行习惯产生深远的影响：消除了当前流行的叫车服务的最高成本——司机——机器人出租车将提供负担得起的移动服务，推动市场以 30% 的复合年增长率快速增长. 私家车拥有量将成为新一代的历史遗物，而且由于一辆自动驾驶汽车能够每天为多人服务，即使全球客运里程增加，对新车的基本需求预计也会下降。
锂电池将继续成为电气化的重要推动者。如果没有索尼在 1990 年代对锂离子电池 的普及，电动汽车仍将是输给内燃机的马。电池技术正在迅速发展，并且正在发生许多重要的市场发展。随着电池成本水平的提高，该行业的重点将是提高原材料和供应链的可持续性，同时确保仍有足够的供应来满足巨大的需求。在这十年的后期，超越锂离子电池走向固态的圣杯锂金属电池对于安全性和性能的逐步变化以及为电动长途飞机等新应用打开大门至关重要。
先进的电机和电力电子设备是降低成本和增加续航里程的关键。 提高电力电子设备和电力牵引电机的效率是增加续航里程或缩小电池尺寸(降低成本)的关键。这些领域的两个重要趋势是永磁电机的市场趋同和向宽带隙半导体器件的过渡。
由于其高性能和卓越的效率，永磁电机是牵引应用的默认技术，其市场随着电动汽车的大获成功而自然增长。然而，磁铁使报废回收变得困难，并引发了对价格波动和可持续采矿实践的担忧，大多数材料在中国开采和采购. 长期完全依赖永磁电机似乎越来越不可持续，高昂的钕价格开始出现警告信号——钕是稀土磁铁的主要成分。无磁甚至无铜电机解决方案正在获得兴趣和动力。虽然电机不像电池那样在物质上多样化，但我们希望汽车制造商以类似的方式多样化其战略，采用多种技术来平衡性能、可持续性、市场需求和成本。
与此同时，向宽带隙电力电子设备的转变正在顺利进行，主要是碳化硅 MOSFET 器件。到 2030 年，大约一半的电动汽车市场将转向这些高效设备，从而实现高效的高压动力系统。2022 年初，梅赛德斯展示了能够行驶 1000 公里的 Vision EQXX 概念车。虽然这个概念背后有很多技术，包括太阳能车身、设计(阻力系数)、硅阳极电池和轴向磁通电机，但一个关键的推动因素是 900V 平台——只有碳化硅才有用。
随着市场的成熟，通过热管理实现动力总成安全将变得至关重要。 随着 OEM 争相实现电气化，电池安全性有时会被忽略或没有完全实现。这在 2020 年至 2021 年期间被公开强调，这要归功于通用汽车的 Bolt 与安全相关的召回成本约为19 亿美元，而且他们并不是唯一一家因潜在火灾风险而召回电动汽车的汽车制造商。
电池的设计方式在电池和电池组层面都在发展。电池化学正在演变，采用更高的镍阴极，LFP(磷酸铁锂)电池重新兴起，固态电池受到更多关注。这些变化对电动汽车电池的热管理和材料要求产生了深远的影响。在电池之外，随着特斯拉、Stellantis、比亚迪、大众等公司的公告，我们看到 OEM 正在向电池到电池组设计过渡。电池组结构的这种根本性变化导致热策略和材料的结合方式发生变化，包括热界面材料、冷却剂通道和防火。
虽然很多注意力都集中在电池上，但电动机和电力电子设备实际上是电动汽车背后的驱动力，并提出了它们自己的热管理和材料挑战。永磁电机需要特定的工作温度以避免损坏。此外，让电机中的铜线圈过热会导致效率降低或绕组绝缘损坏。电力电子领域的碳化硅过渡也带来了许多封装级热挑战，以应对不断增加的结温，包括引线键合、芯片贴装和基板技术。