发动机技术升级,千呼万唤

2019-11-29 06:40栏目:电子商务
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发动机技术升级是汽车节能减排的主要方向

先有长安汽车在2016年底发布逸动蓝动版48V混动车型试水,后有今年2月A123所属的万向新能源公司与上汽通用签下10亿美元订单,提供总计260万套的48V锂电池供货,种种迹象表明,近来大火的48V系统正在强势登陆中国。而随着节能减排浪潮的席卷,颇被看好的48V中国时代将在何时真正到来呢?

传统燃油车以及混合动力汽车在未来相当长一段时间仍是汽车行业的主流。面对日益严苛的燃料消耗量和污染物排放标准,传统动力系统存在巨大的升级需求和空间。国外先进汽车和发动机企业已经开发储备了丰富的技术应对措施。优化燃烧、改善进气、优化发动机能量管理、减磨技术等围绕提升发动机热效率相关技术陆续进入推广应用阶段,与电气化技术相结合的混合动力系统稳步发展、48V 系统也将迎来大范围应用。

6月24~25日,由电车人联合会主办,三斧科技承办,林州重机集团股份有限公司、林州朗坤科技有限公司鼎力支持的《2017电车人联合会“48V系统技术与产业发展”研讨会》在河南省林州市隆重召开。基于48V系统的良好发展前景和巨大市场空间,行业各界人士齐聚一堂,深度探讨未来的发展路径,共同推进48V系统在我国的应用和推广。

发动机节能减排领域面临重要发展机遇

-油耗法规是根本推动力

面对日益严苛的双积分计算规则和要求,车企普遍面临较大的燃料销量积分压力,降低油耗的新技术应用率有望在未来两年大幅度提升。涡轮增压、可变气门控制、缸内直喷、废气再循环系统、电子节温器、电子水泵、48V 系统等技术领域存在巨大的发展潜力,全球领先的零部件企业在这些领域拥有比较成熟的技术储备和产业化基础,将与整车企业共同推动各项技术推广应用。我国在动力总成技术领域技术基础薄弱,与国际先进企业存在明显的差距,在总成级零部件领域仍基本被国外供应商垄断,在细分基础配套领域,部分供应商已进入主流整车企业的配套体系。随着我国自主品牌汽车的崛起,国内供应商有望取得较大突破,在部分领域逐渐缩小与国外供应商的差距,并逐步形成参与全球供应的竞争力。

“从零部件的角度来看,很多人认为48V仅代表自动启停系统的升级,但从控制角度审视,48V的本质其实是混合动力。”在上海蓝诺新能源技术有限公司总经理韩丽看来,因涉及到发动机与变速箱的运作、动力扭矩分配、与各种动力总成核心零部件的交互、以及对电池BMS系统的控制,“所以无论叫轻混还是微混,48V都是一种典型的混合动力系统。”

相关标的:威孚高科、精锻科技、东睦股份、富临精工、西泵股份、科华控股、湖南天雁、贝斯特、银轮股份、隆盛科技、腾龙股份

事实上,业界早已有一个“12V微混系统”的提法,即我们通常所说的自动启停。但随着汽车电气系统越来越复杂,使得现在汽车上的电源系统开始有点不堪重负了,在轿车上已经沿用了超过60年的12V电源系统亟待升级以满足用电需求。因此,SAE(Society of Automotive Engineers)在1988年曾提议把标准电压提高至42V,然而由于当时的技术水平不足,以及电气零部件替换的费用高昂,42V系统并没有得到推广应用。

直至2011年,包括奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷和大众在内的德国几个汽车制造商联手制定并推出了LV148标准,这时48V才真正走入大众视线。电车人联合会副会长贡俊介绍,由于欧盟制定了严格的二氧化碳排放标准,促使整车厂和零部件供应商通过各种技术路线降低车辆的油耗,48V系统因其增加有限成本能显着节能减排的优势,成为业界关注的焦点。

“为什么去年48V在国内又重新火起来,根本原因在于油耗法规的推动。”贡俊在研讨会上分析称,根据新修订的国家强制性标准《乘用车燃料消耗量限值》(乘用车燃料消耗量第四阶段标准)和《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》,从2016年起直到2020年,国产乘用车平均油耗将降至5.0L/100km。同时,以乘用车企业平均燃料消耗量积分与新能源汽车积分为考核标准的“双积分政策”的推出,更让很多整车企业倍感压力。

“虽然新能源积分和油耗积分可以互相冲抵,但是囿于新能源汽车的开发难度和市场接受度,单纯依靠纯电动和插电作为节能技术路线,对于很多车企来说难度比较大。”贡俊直言,从国四升级到国六的过程中,车企为达标对发动机改进的投入已经非常大,因此各车企都在寻找能够满足油耗法规的最低成本方案。

-国内车企最易走的节能路线

从发展潜力而言,电动车无疑更具势头,因为其自带的“零排放”光环可以稀释掉不少燃油车的“超标油耗”。但在纯电动车短期内无法大量普及的情况下,如果在燃油车框架下需求突破,混动则是一剂救命良方。

NExT-e Solutions株式会社执行董事石振懿介绍,日本很少有企业做48V系统,因为日本在强混方面的研究和应用已经非常深入,所以关注重点并不在微混动力上。据了解,目前日本市场上的主流是配置100V以上高电压型电池的强混动力汽车,采用的是100V以上的锂离子充电电池模组,虽然能使混合动力汽车大幅提高燃油效率,但专用元件和耐压元件成本很高。“日本车企在做的48V方面研究,主要是针对欧美和中国市场。”

相比高压混动系统,不用对原车进行过多改造的48V轻混系统则更具成本优势。按照德尔福的测算,48V轻混系统的成本仅是高压混动系统成本的30%,却能达到高压混动系统70%的节能效果。“在实现10-15%节油率的情况下,整车企业可以把一套48V系统的成本做到4000元左右,未来随着量产规模的扩大,成本很有可能降至2000-3000元。”贡俊分析道。

除了成本优势和自动启停之外,从12V升级到48V之后,车辆还将具备发动机停机滑行、滑行与制动能量回收、加速助力和电巡航等功能,驾驶体验和节能效率进一步提升,同时由于电压增大,48V轻混系统还可以为车辆内部的电子设备提供更多的功率。“按照计划,2020年7月我国开始实行国六排放标准,48V对减少有害气体排放也是有贡献的。可以说,48V是围绕经济性基础,将油耗、排放、动力三个需求集于一身的一种解决方案。”韩丽说道。

“以前,很少将一项单独的技术写进国家战略,但在《中国制造20205》和《节能和新能源汽车技术路线图》中,48V技术作为一个专题被写入其中。”在贡俊看来,节能减排是每个车企必须面对的课题,尽管实现这一目标有多钟技术路线,但48V系统能以较低的开发成本和代价实现较好的节能减排效果,将是国内车企最容易走的一条路。

-或将成为传统燃油车标配

虽然我国在48V节能型汽车关键零部件配套能力方面具有一定基础,产业链较为完整且研发基本同步,容易形成产业规模效应。“但是48V总成产品开发难度较大,目前国内零部件企业在动力总成开发方面的能力还非常薄弱,只能开发相关零部件。”德尔福科技研发中心有限公司电气化总工程师顾捷介绍。

“尤其在48V系统中占有重要地位的启停系统,虽然节油效果明显,但是震动和噪声带来的驾驶体验特别差。”顾捷直言,在实际测试阶段很多车主将自动启停功能束之高阁,使之沦为鸡肋。“节油不是唯一要点,对终端客户而言驾驶性也很重要。48V要达到的目标是有驾驶乐趣、绿色的系统解决方案,其中乐趣是特别要强调的部分。”

“48V要真正推广开来,在技术和产业化层面仍然还面临着一些挑战。”在韩丽看来,一辆车的最终油耗取决于动力总成各方面的表现,因此包括发动机的协调控制、变速箱的匹配以及发动机扭矩和电机的耦合优化都是需要研究的课题。同时,48V系统零部件的开发技术难度和集成度很高,高温狭小的放置环境十分苛刻,为乘用车配套也对系统的安全性、可靠性、一致性提出了更高的要求。“部分整车企业还在观望,对于是否发力48V系统的决心仍有动摇。”

不过,节能减排压力日益加大,发动机技术的优化短时间内难以跨越,以电机和电池为突破口则显得更有操作空间,因而业内人士普遍看好48V未来的市场空间。顾捷预测,2019年将是48V市场的爬坡期,2020年全球配套车辆将达到1700万辆。“从欧洲研发相关车型的情况来看,48V趋势已非常明显。如若在国际车企的带动下,48V能代替12V成为标配,以国内燃油车的体量来看,量产推广的速度将非常快,48V系统的生命力也会更强。”韩丽说道。

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