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蓋瑞特:“汽車電動化”≠“電動汽車”
作者: 未名 來源: 汽車制動網 日期: 2019年4月1日

導言:汽車進化的“CASE”革命,又稱“新四化”,指智能網聯汽車Connected Car、自動駕駛Autonomous Driving、共享化Sharing,電動化Electrification。經過媒體的長期普及,新四化中的前三化都在消費者中已達成清晰的共識,但“汽車電動化(automotive electrification)”和一詞之差的“電動汽車electric vehicles”,卻讓很多人混為一談。
渦輪增壓與電動增壓技術的領導者蓋瑞特在上海車展上展出適用于燃油車、混合動力汽車和氫燃料汽車的全系列增壓動力方案,為低碳社會和徹底零排放提供高性能、更可靠和高性價比的解決方案。蓋瑞特卓越商務運營與戰略高級副總裁Pierre Barthelet也發表署名文章,介紹蓋瑞特眼中的汽車“電動化”動力解決方案和增壓技術創造的價值。
 
一詞之差大不同,電動汽車只是汽車電動化發展趨勢下的一種選擇
在汽車誕生的100多年來,對汽車或卡車中的發動機進行描述是件很簡單的事情,例如發動機的氣缸數V8、V6、直噴四缸,或用不同燃料(主要是柴油或汽油)。
 
然而今天,在“傳統燃油車”之外,我們用一種全新的語言區分表示汽車的動力,例如EV(電動汽車)、BEV(純電動汽車)、PHEV(插電式混合動力汽車)、以及各種混合動力汽車(輕混、中混、全混)和氫燃料電動汽車。通過下圖,我們可以較為清晰的看到它們在中國市場的定義分類。
 

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我們熟悉的發動機是內燃機,由于兩種燃料的點燃方式不同--汽油火花塞和柴油壓縮點火,因此汽油發動機和柴油發動機的結構略有不同。在超過65年的時間里,蓋瑞特一直利用渦輪增壓技術幫助汽車制造商提高發動機的功率和性能。近幾十年來,要求提高燃料效率和減少排放的全球宏觀策略使渦輪增壓和發動機小型化幾乎成為所有車型的最不犧牲性能且極具性價比的解決方案。在中國,節能汽車和新能源汽車是推行汽車“低碳化”的兩大技術路線。
 
當主機廠將“電動化”談論為新發展周期時,通常是通過以下兩種技術方案一實現汽車的“低碳化”目標。第一種是將電力引入動力系統配置,在機械和電氣系統之間創造混合動力,提升燃油經濟性并降低排放水平。另一種則是(純)電動汽車,用電池代替油箱,用電動機和逆變器(控制器)代替內燃機,在將碳排放轉移到其他環節,不直接產生二氧化碳。
 
混動技術加速布局,電動增壓大有可為
隨著對燃油效率提升的研發深入,業內分析機構普遍認為電動化的混合動力系統代表了最大的增長機會。行業分析機構IHS預測,到2025年,全球輕型汽車產量預計將接近每年1.1億輛。其中混合動力汽車將達到3300萬輛,或在全球新車占比達到30%。為了提升小型化發動機的動力表現,76%的混合動力汽車將使用渦輪增壓技術。有趣的是,這一比例甚至高于渦輪增壓在純內燃機車輛的滲透比例!電動汽車的份額也將增加,但估計在5%-10%之間。
 
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汽車動力技術方案和渦輪增壓占比
 
電動增壓需求將持續增長
蓋瑞特對正在形成的需求浪潮作出了預估,早在15年前就開始投資電動增壓技術。混合動力汽車的內燃機若要達到最佳油耗表現,渦輪增壓技術至關重要。
 
實際上,蓋瑞特電動增壓技術帶來的功效倍增(bootstrapping)可以測算。主機廠(OEM)從再生制動系統回收的1kW電力,可利用它直接驅動車輪。或相反,將這1kW能量驅動電動渦輪增壓器泵取更多空氣注入引擎,同時增加噴油量,進而增大發動機動力輸出。在實驗室測試中顯示,在此情況下,應用于電動渦輪增壓器的1kW可在發動機曲軸上產生10kW以上的功率。該技術可以進一步釋放發動機潛能,幫助發動機輸出更高的功率或實現發動機小型化。
 
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混合動力用電的兩種效用:1Vs.10
 
為了進一步提升效用,蓋瑞特開發了兩款通過電機驅動增壓系統的產品,可以減少高達10%的二氧化碳排放:
 
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◆電動壓縮機--電動壓縮機是與傳統渦輪增壓器結合使用的獨立裝置。在傳統渦輪增壓器中,渦輪由源自汽車廢氣的能量驅動。當這種能量用于旋轉渦輪時,其通過軸連接至另一端的壓縮機輪,壓縮機輪充當進氣風扇將更多的壓縮空氣推入發動機中。
 
電動壓縮機通過高速電機取代傳統增壓器進“熱”空氣的渦輪側,用電機提高另一端壓縮機輪的響應時間,以滿足汽車行駛體驗的需求,并提升燃油經濟性和排放表現。電動壓縮機可以通過新增的獨立裝置提供單一渦輪增壓器無法做到的額外增壓,并更精確地控制進氣。
 
◆電動渦輪增壓器--另一個解決方案是更完美的“合二為一”設計,將一臺高速電機直接安裝在渦輪增壓器軸上,不再要額外設備。和電動壓縮機一樣,使用電力可以加速軸的轉速,更加精確控制進氣量,但它的整合還帶來更大的額外效益。
 
將電機和渦輪增壓器一體化集成,不僅降低系統復雜性和封裝,而且將多余的廢氣能再轉化成電能,用于電池充電或直接驅動車輛。這一能量回收技術將渦輪增壓器的作用演變成在系統層級維持混合動力汽車動力系統的關鍵技術解決方案。該技術可進一步縮小電池尺寸,降低電池成本以及減少充電頻率(甚至無需充電)。2021年,采用該技術的首位客戶將在量產乘用車上使用包括由電動渦輪增壓器、控制器和所需軟件組成的蓋瑞特綜合解決方案。
 
真正零排放的電動汽車:氫燃料電動車
“道路千萬條,環保第一條”。環保作為車輛出行的一個長期趨勢,氫燃料電池車的潛力非常巨大。與將排放環節轉移的純電動汽車不同,氫燃料電池屬于電化學電池,通過使用純氫作為“燃料”,發電時得到兩種產物:電和純水。氫燃料(氫罐)可將能量儲存起來(代替電池),在需要時進行能量形式轉化。產生的電能驅動汽車中的電機運行,不產生任何排放。此外,與需要一定時間來充電的純電動車不同,氫燃料電池汽車同現在的燃油車一樣,備有一個燃料箱,你可在3到5分鐘內補充液態氫。此外,它的體驗也更接近燃油車,一次充滿燃料可以行駛400至600公里。
 
燃料電池也必須呼吸空氣,而蓋瑞特已經在為主機廠帶來了更加小尺寸和效率更高的技術解決方案。2016年,蓋瑞特的兩級電動壓縮機搭載在本田Clarity燃料電池汽車,采用了包括超高速電動機和先進電子動力學等高新技術。正如蓋瑞特始終以解決行業痛點為目標,提供差異化的技術方案,該系統還采用了差異化的技術設計,例如空氣軸承應用,杜絕了壓縮機中的任何油脂污染,也減低了燃料電池受污染的相關風險。
 
迄今為止,蓋瑞特參與了10多個OEM項目,為氫燃料電池汽車開發電動壓縮機。行業發展也需要政府支持。2020年,在中國對新能源汽車的財政補貼完全消失后,燃料電池汽車將成為唯一獲得補貼的新能源汽車技術路線。
 
隨著各國政府對氫能源的重視和加氫站等基礎設施的投資計劃,有效氫氣供應的情況將迅速得到改善。中國已將氫能和燃料電池技術納入政府的《“十三五”國家科技創新規劃》,該規劃旨在為中國的工業發展革命開發領先技術。
 
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在中國,在商用車領域特別是氫燃料城市公交和城市物流車的規劃和支持政策紛紛出臺,為氫燃料汽車的正式商業化早日到來創造了有利條件。加氫站等基礎設施也有了整體性的規劃方案。
 
將“電動化”進行到底
展望未來,“蓋瑞特--智行為來,炫動無限”將繼續投資開發包括硬件和軟件相結合的解決方案,提升車輛動力性能和系統表現,對客戶有高度價值,并滿足世界各地日益嚴格的排放法規。
 
蓋瑞特世界一流技術解決方案正在推動混合電動化和燃料電池化的新時代。這些創新解決方案使我們的客戶能夠在車輛性能方面設定新基準,同時大大提高燃油效率和碳排放排放水平。蓋瑞特將開展廣泛技術合作,以探索在汽車和交通系統中應用混合動力和氫燃料等技術的機會,致力于幫助創造一個更加美好的環境。

(轉載請注明來源: 汽車制動網/chebrake.com 責任編輯:sara)

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