助推电池技术新一轮革新，eVTOL飞行汽车引爆万亿市场！

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）最近低空经济成为了市场热点，伴随年初《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》的正式实施，以及2024年两会中，低空经济首次被写入政府工作报告，为行业打开政策空间后，产业链公司也迅速跟进，迎来了不少新进展。
 
低空经济是指在垂直高度1000米以下、根据实际需要延伸至不超过3000米的低空空域为主要活动场域，基于各种有人驾驶或无人驾驶航空器的低空飞行活动，以载人、载货等多种低空飞行活动为牵引，带动相关领域垂直融合发展的综合性经济业态。
 
因此低空经济的核心之一是eVTOL（电动垂直起降飞行器），其实自去年年底开始，就有多家公司频繁推出被称为“飞行汽车”eVTOL（电动垂直起降飞行器）新产品，其中还有一些完成了航线首飞。今年2月，峰飞航空的eVTOL “盛世龙”就从深圳蛇口邮轮母港飞至珠海九洲港码头，完成了全球首条跨海跨城eVTOL电动垂直起降航空器航线的公开首次演示飞行。
 
而在低空经济逐步具备更多的标准条例指导后，eVTOL产业实际上还面临很多挑战，其中关键之一是电池技术的支撑。
 
eVTOL助推电池技术的新一轮革新
 
在电动汽车上，由于电池的加入，根据市面上的车型数据，我们很容易发现电动汽车的整备质量普遍相比同级别同尺寸的燃油车更重。比如小鹏P7的702KM续航版本，整备质量为1980kg，接近2吨重；而车身尺寸比小鹏P7更大的十一代雅阁1.5T燃油版的整备质量仅在1500kg左右。
 
这意味着相似尺寸的纯电车型，由于电池带来的额外重量，整备质量相比燃油车可以高出30%以上。
 
实际上从工信部申报信息中，也能够发现小鹏P7的81kWh电池包总质量就达到了490kg，大约占到整备质量的四分之一。加上纯电车型针对电池包保护而做的额外车身结构加强，总体重量比燃油车高出30%以上也不足为奇了。
 
那么作为飞行器，减重对于降低能量消耗、提高续航里程来说是关键一环。因此在民航客机的发展中，兼顾强度和轻量化优势的复合材料在短短几十年间被大量应用到机身上，轻量化使得客机燃油经济性得到大幅提升的同时，还增加了载客量，带来可观的经济效益。
 
尽管eVTOL的定位与民航客机不同，低空经济主要针对的是低空短途的运输，比如城内、城际间的通航，不需要太大的续航里程。尽管如此，当前动力电池的能量密度对于eVTOL来说还是未能满足需求。
 
一方面是由于eVTOL本身的飞行需要更大的功率推动，相比电动汽车要额外克服重力的影响，这就意味着需要电池具备高放电倍率，能够在高充放电倍率的工作场景下持续运作，同时保证长久的使用寿命。
 
同时eVTOL的能量消耗与飞行器重量有强相关，因此动力电池也需要具备更高能量密度。目前市面上量产的电动汽车动力电池，能量密度从140Wh/kg到200Wh/kg左右，远不能满足eVTOL的要求。
 
去年工信部等四部委发布的《绿色航空制造业发展纲要》（2023-2035 年）中就提到，要加快电动通用航空器系列化、谱系化。突破高能量密度锂电池、高比功率氢燃料电池、高效率电推进系统、高推重比涵道风扇、先进气动布局涵道风扇、太阳能无人机等关键技术。满足电动航空器使用需求和适航要求的400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产，500Wh/kg 级产品小规模验证；250kW级航空电机及驱动系统投入量产，500kW 级产品小规模验证，功重比达到 20Nm/kg。针对载人、物流城市空运航空器，突破适航安全性设计、高效率气动布局设计、低噪声高效率电推进、电动倾转旋翼高可靠性飞行控制、人在环垂直起降飞行控制等关键技术，开展攻关和试飞验证。
 
2019年，特斯拉CEO马斯克也曾表示，在四到五年内电池能量密度达到400Wh/kg后将可以支持电动飞机上天。
 
目前，国内多家动力电池企业都在布局eVTOL应用的产品。据孚能科技公开的信息，在2023年已经有搭载孚能科技动力电池的eVTOL产品由客户交付给最终用户，目前公司eVTOL动力电池的电芯和能量密度分别达到280Wh/kg和230Wh/kg，eVTOL的最高时速可以达到320km/h，最长巡航距离达到250km，电池循环寿命更是能够满足10000次航程。
 
同时，孚能科技的320Wh/kg电芯也即将进行量产，预计2026年实现350Wh/kg电芯量产。
 
去年全球动力电池龙头宁德时代与中国商飞等企业合资成立了商飞时代航空有限公司，入局航空领域。而去年4月宁德时代还发布了一款凝聚态电池，能量密度达到惊人的500Wh/kg，远超目前所有商用量产的动力电池产品，并表示这款电池正在进行民用载人飞机项目的合作开发，预计在2023年内具备量产能力。
 
eVTOL玩家涌现，全球范围内仍处于试点阶段
 
不仅仅在中国，近年eVTOL的概念在全球范围内都较为火热，世界各地都有不少初创公司或车企、航空公司等参与或投资到eVTOL领域中。比如大众、丰田、小鹏、现代、波音、空客等车企以及航空公司，当然也有Lilium、Alef Aeronautics、Zee Aero、亿航智能、峰飞航空、沃飞长空等等专注eVTOL产品商业化的企业。
 
尽管参与玩家众多，但由于技术以及各国政策，目前eVTOL大多处于试点阶段。eVTOL要大规模商业化，需要满足的条件除了本身的飞行器技术成熟度，比如电池、电控、无人驾驶、集群控制、安全冗余等，还需要有完善政策支持，包括适航认证、法规政策支持、基础设施建设等。
 
去年10月，亿航智能获得了中国民用航空局颁发的标准适航证，EH216-S也成为全球首个获得适航证的eVTOL产品。值得一提的是，EH216-S也在近日在淘宝上架，标价为239万元，根据商品介绍，EH216-S机身长5.73米，高1.93米，最快飞行速度可达130 km/h，续航时间为25分钟，设计航程30 km，最快2小时充满电。
 
Alef Aeronautics在近期也表示，其双座eVTOL飞行汽车Model A的预定创下新纪录，订单量已经达到2850份。
 
当然，除了适航认证之外，在法规方面，低空空域管理、安全规范与标准、商业运营许可等还需要进一步推进制定并落地。比如低空空域管理中，就包含空域划分、运行管理、技术保障、安全管理、飞行规则、飞行计划申报等具体细节，这些内容在当前还需要逐步完善。
 
因此截至目前，全球范围内的eVTOL航线基本处于试点阶段。在3月19日，亿航智能在哥斯达黎加进行了一次演示飞行，主要是测试在空中观光、度假村内部交通应用场景下的飞行。
 
写在最后：
 
市场研究和顾问公司Grand View Research的数据显示，未来五年，eVTOL预计将以46.2%的复合年增长率保持增长。罗兰贝格预测，到2030年全球投入商业运营的eVTOL数量将达到5千架，到2040年达到4.5万架。著名咨询公司德勤预测，到2040年的eVTOL市场全球规模将达到1万亿美元。
 
可以预见，eVTOL市场在未来几年内将迎来显著增长，特别是在城市空中交通、应急救援和物流等领域，但在大规模普及之前，eVTOL在技术上仍需要时间发展，包括电池、安全等方面的创新。