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汽车业全面电动化 动力总成如何破局

随着《节能与新能源汽车技术路线图(2.0版)》(以下简称2.0版技术路线图)的正式发布,中国汽车产业开启了全面转型电动化之路。

2.0版技术路线图指出,到2035年,中国节能汽车与新能源汽车年销量将各占一半,传统能源动力乘用车将全部转为混合动力,从而实现汽车产业的全面电动化转型。

全面转型电动化路径下,中国汽车动力总成产业无疑面临诸多挑战。眼下来看,受制于安全、续航、成本、寿命以及基础设施等多重瓶颈,纯电动汽车距离真正普及还需要一定的时间,同时,面向未来越发严苛的排放标准及双积分压力,单纯提升汽油机热效率依旧难以达标。

那么,中国汽车动力总成究竟该如何实现电气化转型?又该以怎样的技术路线满足市场需求?在电气化转型过程中,又会面临哪些问题与挑战?

12月3-4日,在由盖世汽车主办的“2020中国汽车动力总成电气化国际峰会”上,行业领袖、企业大咖、资深专家聚焦上述话题进行深入分析和探讨。

多元化的动力总成电气化路径

据了解,随着汽车节能技术的持续提升,当前我国乘用车新车平均油耗持续下降,已接近2020年百公里 5L的目标值,目前已大量应用高压缩比(12-13)+米勒循环+变排量附件+低摩擦技术等先进节能技术,汽油机热效率逐渐靠近40%的国际先进水平;自动变速器占比已经达到70%以上,7DCT和8AT相继实现量产;CVT方面,CVT180 、CVT250相继量产。

但面向未来越发严苛的排放标准,单纯提升汽油机热效率依旧难以达标。国家新能源汽车创新工程项目专家组组长王秉刚此前在接受盖世汽车采访时表示,鉴于我国国情,多元化的汽车技术和能源种类更为合适,要在发展汽车电动化的同时,重视传统汽车的转型。因此,专家组一致认为,今后15年中国传统汽车要全面向混合动力车型去转变。

在此次峰会期间,作为车企代表,东风汽车技术中心新能源动力总成总工程师章国光表示,东风汽车的节能技术路径主要围绕着“新四化”技术展开,包括电动化、智能化、网联化和轻量化,其中智能化的范围要大于电动化。电动化主要是动力方面的,包括纯电动、混合动力、氢燃料电池等;智能化则集中在使用方面,是除了动力以外的对电子等附件的管理。

“从车厂的角度来讲,我们一直认为电动化是最基本的出发点,我们刚开始做了微混,后来又做轻混,发现油耗限值与实际的差距太大,仅仅通过这些手段已经不足以应对未来的挑战。因此,我们必须要做混合动力、插电混合动力和纯动力,技术路线是并存的,不会是一个路线走到底。”在章国光看来,2.0版技术路线图提到的2035年愿景,从现状来讲是可行的方案,就看如何打开消费市场以及产业链怎么做。

全新路虎发现运动版P300e(图片来源:奇瑞捷豹路虎)

奇瑞捷豹路虎产品开发部动力总成与新能源部高级经理蒋恒飞则表示,作为传统动力总成的工程师,其一直在动力总成的动力性、燃油经济性和排放之间找平衡点。据介绍,为了开发出更贴合中国市场、更贴合用户需求的车型,奇瑞捷豹路虎制定了动力总成电气化的发展策略,又称xEV策略,这是一个涵盖12V、48V的启停系统、300V以上的插电混合动力系统以及纯电动汽车的电气化动力体系。产品方面,从2020年开始捷豹路虎集团要实现所有车型百分之百的电气化。

一汽新能源电驱开发主任王斯博也介绍了未来红旗电驱动技术规划,在他看来,新能源电机驱动系统未来将朝着高效率、高功率密度、高集成的发展。在电驱动集成化方面,红旗的电驱动系统坚持三合一的集成方向,未来有轮毂电机的技术路线。关键技术重点布局高速化技术、高压化技术、高等级功能安全、高等级电磁兼容以及低噪音技术。在混动技术路线上,目前主要是横置双电机和纵置单电机两种方式,纵置发动机以驱动为主,电机是辅助,注重动力性的同时兼顾经济性。在构型层面,会研究三电机后驱矢量控制的高性能系统,同时研究前驱的带断开装置的总成,也会打造单电机或双电机两档减速电驱平台。

更高效的动力总成电气化关键技术

从上述代表车企各自的动力总成电气化发展路径可以发现,每一家车企对于自己下一代驱动系统的规划不尽相同,当中有类似的部分,同时也存在诸多差异,这与各车企自身的定位、背景以及未来的发展规划有关。而动力总成电气化过程中呈现的多元化的技术路线和能源种类,势必会对相关供应商提出新的需求和挑战。

对此,博格华纳中国总部先期工程总工程师龚熙坦言:“很难去概括多样化的下一代驱动系统产品是什么样的,所以暂时只能用一个黑盒来表示,就像做数学题一样,把不知道的东西抽象化,如通过必要的基本元素来分析下一代驱动系统。”在他看来,未来的驱动系统应该具备扭矩、气压、热力、软件和集成等基本元素,因为无论什么样的驱动系统,最终都要处理扭矩的问题;同时下一代驱动系统并非仅限于纯电动汽车,其中仍有内燃机参与,因此如何去处理气压也是一个非常重要的基本元素。

“一个供应商能够真正把上述所有元素功能都提供良好的解决方案,那么他就能真正更高效的实现下一代驱动系统,而这样的供应商必须具备全面的产品组合,对每个产品有深刻的认识,还要有灵活的服务和可靠的交付,整个这样一套下来才能真正满足或者实现下一代的驱动系统,博格华纳则具备这样全面的能力。”龚熙说到。

博格华纳电气化产品解决方案(图片来源:博格华纳)

据了解,博格华纳通过收购德尔福科技,一方面巩固了其在混合动力和电驱动系统领域的业务优势,另一方面则增强了其汽车电子和功率电子的业务规模、技术、人才和系统能力,更重要的是完善了其作为驱动系统供应商所应该拥有的面向未来的下一代动力总成所需要的能力。

作为动力总成电气化全方位解决方案的提供商,上汽变速器开发了高转速深度集成电桥。据上海汽车变速器有限公司前瞻技术总监陆季波介绍,这是一款三合一的驱动电桥,实现了高转速、高速永磁同步电机以及高性能控制器MCU一体化的深度集成。驱动电机最高转速可达16000rpm;减速器是借鉴德国大众MEB要求来进行设计开发的,峰值功率可以达到165KW,峰值扭矩是300Nm,车轮端的扭矩达到3900Nm;同时该驱动电机还分高、低功率不同版本,减速器可以使用不一样的速比,可以用于SUV、轿车等等各种各样的车型。

华为技术有限公司数字能源产品线车载电源领域副总裁彭鹏则提出了自己对下一代电驱动电力电子架构的思考。“只有自主掌握核心技术,才能在下一个汽车百年中占据先机,华为希望通过对下一代电驱动电力电子架构等技术的研发,在未来引领整个行业趋势,最终把数字世界带入每一辆车。”

今年9月,在北京车展期间,华为推出多合一电驱动系统DriveONE,为业界首个超融合电源与解决方案,可提供开放平台与跨代技术,助力车企造好车。据介绍,“O”为Open Platform(开放平台),包括软件平台AutoSar架构、硬件平台 CCA架构、数字化开发平台PDDP;“N”为New Generation(跨代技术),包括第一代多部件方案、第二代融合方案、第三代动力域方案;“E”则是Excellent Experience(卓越体验),致力于融合极简、安全可靠、AI云智等。

华为DriveONE(图片来源:华为)

实际上,“ONE”还有另外一层含义,即把产品做到融合极简,“动力域走向高度集中化,将使整车布置演进更简单;而融合架构下创新的功能安全设计,可以使得从部件到系统的融合更高集成度,更安全;从单机模拟到场景验证更智能、更安全。”彭鹏表示。

极具潜力的动力总成电气化市场前景

在2.0版技术路线图的指导下,车企及零部件供应商转战电气化的决心可见一斑。对于动力总成而言,尽管电气化路途中会存在多种挑战,但是这一极具发展潜力的市场仍然值得所有人心向往之。

盖世汽车研究院总监卢晏分析指出,2018-2020年,中国整个乘用车市场经历了将近2年多的衰退,但电气化乘用车的销量一直处于增长期。“把新能源汽车和混合动力汽车拆分来看,今年前几个月新能源汽车市场虽然出现了一定下滑,但是目前来看,还是处于保持比较良好的增长态势;混合动力汽车这几年的增长率基本上在50%以上,前几年甚至都是在百分之百以上,混动在没有政策鼓励的情况下能保持这么高速的发展非常不易。”

最新销量数据显示,2020年10月,新能源乘用车批发销量突破14.4万辆,同比增长119.8%,环比9月增长15.9%。随着新能源汽车市场的回暖态势明显,整个乘用车市场开始复苏。“我们看了整个保险数据、终端销量,从7月份开始整个市场的增速都是在百分之百以上,这反映出新能源市场拉动了整体销量的增长。”另外,在市场渗透率上,卢晏说到,目前电气化的渗透率已经达到了9%左右,整体的渗透率预计能够突破9.5%。

长期坚持混合动力系统研发的国家新能源汽车技术创新中心段志辉依旧表达了其对混合动力市场的乐观看法。“随着2.0版技术路线图的发布,我们预期混合动力在短期内会有比较大的发展。混合动力车到2025年要占到燃油车的20%,这个市场空间非常大,国内企业要选择好正确的混合动力技术路线,奋起直追。”据了解,当下国内外的混合动力系统多达90多种,其中较为主流的有动力分流、串并联和P2或者P2.5三种,这三种技术各有长处,同时也各有弊端。“企业在大力发展混合动力技术的时候,别被一种错误的概念误导而选择了一个不太好的路线。”段志辉呼吁到。

对于混动技术路线的选择,卢晏表示:“我们首先要考虑市场集中度、产品成本、政策的可能性变化,还有产业链成熟度,最后也是最重要的还要综合企业自身的资源禀赋,切勿盲目发展。”

文章来源:盖世汽车

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