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未来汽车动力系统:多元化技术和动力系统并存是大趋势

时间:2018-1-17 13:26:00   来源:   添加人:admin

  随着国家环保法规和燃油经济性政策的不断收紧,节能减排已成为当前汽车发展的重要趋势。目前欧美日等发达国家都在通过技术标准和法规不断加大乘用车燃料消耗量要求,我国汽车节能降耗法规及标准也在不断提高,汽车节能减排技术业已成为各车企当前关注的热点。2017年12月8-9日,盖世汽车与奕森科技联合举办的《2017第五届汽车与环境创新论坛》的节能分论坛便就此进行深入探讨。会议期间,盖世汽车邀请到上汽车集团乘用车技术中心总监、国家“千人计划”特聘专家徐政,就汽车节能减排及动力系统发展方向等问题进行了介绍和分享,以下是采访实录:

  盖世汽车:目前汽车行业电气化、智能网联、自动驾驶几大趋势日渐明朗,包括新的出行方式,这些产业变革对动力系统的发展有哪些影响?

  徐政:这是个很大的话题,汽车工业有一百多年的历史,动力系统里中国传统发动机和变速箱处于主导地位,多年来发展一直比较稳定,技术也在不断提升。近两年行业里表现出很明确趋势就是新四化,包括电动化、网联化、智能化、共享化。新四化给传统汽车行业带来很大的影响,首当其冲就是动力系统,因为新四化首先是电动化,关系到所谓能源革命的问题,所以毫无疑问,新四化在新趋势和新变革下对动力系统的发展趋势有非常重大的影响。

  同时,从动力系统一百多年发展历史来看,实际上存在一定的发展规律,其中有稳定的驱动因素。第一个也是最重要的驱动因素就是客户的需求,这一直是汽车行业和汽车技术发展最主要的驱动力。从驾驶的角度来讲,客户需求就是驾驶性、动力性以及汽车驾驶经济性,其中汽车驾驶经济性又包括燃油经济性、使用成本经济性和产品成本经济性这些因素。另一个恒定的驱动因素是政府法律法规的需求。目前全球都在谈对油耗法规和排放法规的需求,我们必须要满足这些法规需求,任何动力系统技术的发展也都要满足这个需求。

  另外就是社会基础设施限制的要求以及安全性。汽车是一个移动的交通工具,安全非常重要,任何动力系统的发展趋势都要满足这些要求。此外,还要满足企业可持续发展的需求,要保证企业能够盈利。

  考虑以上因素和条件,新四化的出现对整个动力系统的影响非常巨大。一方面,传统动力面临了很大挑战,但是从行业发展历史来看,传统动力系统仍然占据主导地位,仍是目前汽车行业的基础,乃至国民经济的支柱,这也是未来比较长时间的发展趋势。这个话题实际上整个行业也讨论了很长时间,先是欧美等国际方面讨论很长时间,从很多的实际开发和应用场景来看这个问题。现在汽车行业的基本共识是,在较长时间段里,多元化的动力系统会共存,发动机和变速箱等传统动力系统还是会被认为是汽车领域最主要和最重要的动力系统。

  实际上,我们现在说的传统,已经跟传统意义上的传统有比较大的区别,因为已经有很多新技术、智能化技术应用其中,尤其包括大家都在谈的电动化。因为对电动化而言,一方面是纯电动完全取代传统动力系统,但更广泛的含义理解是,发动机或变速器实际上也有很多电气化或电动化发展的技术,所以在这样的概念下,在很长一段时间里,内燃机不仅会存在,还会成为一个最重要的动力系统,至少是之一。我们必须不断创新,快速提升应用发动机开发新技术,当前向电动化方向发展已经是一个趋势。

  另一个方面,新能源的动力系统里面也分两部分,从国家定义的角度来讲,一部分是纯电动,另一部分是插电强混,插电强混中也有内燃机,也有发动机,所以这一部分,仍然需要我们不断提升发动机技术,来给大家带来更好的体验,这是毫无疑问的。

  对纯电动而言,这块在我国发展的非常快速。因为当前我国汽车行业在快速发展,汽车保有量的增长速度在全球非常快的,给社会带来了很多的影响和压力。一方面能源被大量消耗,大量石油需要依赖进口;另一方面就是对环境有很大影响,这是大家都考虑的事情,所以我们国家有很大的动力来高速发展新能源的动力系统,所以这块得到了非常高速的发展。

  目前还是由政府政策主导市场或者驱动力,期望2020年以后,技术进一步发展,成本也更有竞争性,这样才会逐步实现由市场来驱动的技术发展趋势。从更长期来看,现在实际上很多主机厂都在投资研发燃料电池,也就是氢能源这块,因为氢能源目前也被认为是终极能源,是可再生的清洁能源,也是大家从长远布局来考虑都在做的。上汽在荣威950装了燃料电池这样一个动力系统,上汽乘用车也是全国乘用车厂商里唯一有这个资质的公司。

  综上所述,即使在新四化这样一个大变革环境下,动力系统将会进行多元化发展。因此也需要我们提早布局,一方面要持续提升传统动力系统的效率,来支撑我们目前作为汽车行业基础的传统动力系统;另一方面,要不断发展电动化,包括混动和纯电动;第三方面就是要提早布局燃料电池氢能源动力系统。

  盖世汽车:在节能减排方面,您认为当前整车厂主要有哪些挑战?如何应对?

  徐政:在节能减排方面,我国汽车工业发展相对比较晚,尤其是现代汽车工业,但汽车保有量在高速增长,据2017年3月的统计数据显示,汽车保有量已超过2亿,这是一个非常庞大的数据,这样高速的增长给社会也带来了挑战,一方面是能源消耗,这么大的保有量每年使用的石油量也非常巨大;另一方面就是排放,巨大保有量的机动车总量对排放影响非常大,所以说从这个角度来讲,一方面国家发布了非常严苛的油耗和排放法规,来帮助解决这些问题。另一方面从市场和老百姓生活角度来看,这是大家都面临并希望得到解决的问题。

  从具体实际角度来看,目前整车厂面临着一些直接的挑战。一方面就是,我国第四和第五阶段的油耗法规,第四阶段是到2020年要做到5L每百公里油耗,第五阶段是到2025年要做到4L每百公里油耗,按此规划下去,到2030年每百公里油耗就是3.2L,每次都是接近20%的降幅,这是非常大的挑战,技术上也是一个挑战。所以从技术上来讲,我们不管是开发整车还是动力系统,首先必须要满足这些法规。

  另一方面,我们的产品也需要满足客户的需求,我们国家客户的需求是什么呢?油耗低当然是好,还有使用经济性的问题,但是从体验角度来讲,驾驶性和动力性也是大家更关注的方面。实际上我们国家客户对动力性有很高的要求,这也不仅是我们国家的客户,全球的客户都是如此,开着车总是希望动力充沛,而且这个需求从来没有减少过。此外,我国SUV车型的市场占有份额增长非常快,比轿车增速快得多,说明大家更喜好大车,因为大车更舒适。但是大车更重,这和节能是冲突的,所以这是一个矛盾体,需要我们来解决这样的问题。

  所以从节能的角度,这就要求我们整车厂,首先在做第一步顶层设计的时候,就要从产品规划的角度考虑好这个问题,在满足客户大车喜好的同时,也要满足油耗法规。所以整车厂一方面是车型的规划,做好各种动力系统的匹配;另一方面就是传统动力车和新能源车,现在国家在推双积分,对新能源车的份额有一定的要求,对这个组合也需要做好规划,这样组合出来后,才会对整车厂生产车辆的油耗状态有非常清晰的了解,所以要先在这个层面上规划好产品。

  接着就是节能技术,节能技术分两方面,一方面是整车这块,更重要的就是动力系统。整车方面也有不少的节能技术,但我今天的重点还是要谈动力系统。动力系统毫无疑问我们一定要不断的创新,研发新技术,快速将这些技术应用到产品里来,满足客户的需求,同时满足法规的需求。目前整车厂做的很大一部分工作就是来解决这些挑战。比如从内燃机角度,我们可以利用新技术不断提高热效率,提高热效率的好处就是能降低油耗。

  另一方面就是电动化,从混动角度有很多技术,从微混到中混、强混等技术,都可以帮助我们进一步的节能。从国家油耗法规角度来讲,纯电动是最节能的,但是从全生命周期的角度,从电力的来源看,其中还是有能耗的,这方面现在国家也有一些新的算法。这些方面目前整车厂做了很多工作,主要的研发投入在这方面。

  此外还有减排,这也是我们现在尤其开发产品时面临的最大挑战。因为排放都是从内燃机和发动机里出来,所以我们要用技术创新不断降低排放。目前我国的国六排放法规已发布,标准更严苛有很多限制,比如气体排放限值,比欧六法规限值还要严苛,所以给我们带来了很多挑战,也给国际整车厂带来了挑战。当前能满足我们国家国六标准的产品和技术都已成为市场领先的产品和技术,这也是上汽目前在做的工作,以全力满足排放法规要求。

  盖世汽车:在目前及未来很长一段时间内,您认为传统发动机的发展方向是怎样的?

  徐政:传统发动机的发展方向,实际上是由驱动力来决定的,并不是由整车厂来决定。一方面,大家开车需要动力系统有充沛的动力,这一块要予以满足和保障;同时从社会和政府层面对节能减排都有明确的需求,这就决定了以后传统动力系统发展的方向。

  发动机方面,全球的整车厂以及研发机构在研发新技术,从而持续提升发动机的热效率,降低排放。内燃机最核心的一块还是燃烧,因为说到底内燃机就是燃烧,燃烧的优化以及燃烧新技术的应用能帮我们进一步提升内燃机的效率,从传统内燃机发展方向来讲,这是最核心的一块工作。

  具体技术方面,现在相对于以前传统发动机已经有很大的进步。目前市场主流的技术就是发动机增压小型化,将涡轮增压和缸内直喷这两项技术结合在一起,形成了目前主流技术的支撑,所有整车厂都在以此技术为基础开发系列发动机。上汽也是如此,因为这种技术一方面可以满足油耗排放的法规,但另一方面通过涡轮增压小排量发动机可以产生出足够的动力,满足客户对动力的需求,所以这是市场最主流的技术。

  在此技术基础上,今后将加入一些新技术来提升发动机效率,比如大家现在做了很多“可变”技术,实际上“可变”就意味着对发动机更多的控制,让发动机在不同的工况下实现运行的最佳化。比如可变的气门生成技术、可变压缩比技术等,还有一些电动化的技术,比如电动可变正时、电动水泵等,所以可以明确看到,今后的发动机将是不断智能化和电动化的发展趋势。此外,从混合动力角度,能匹配混合动力系统的发动机也是重点发展方面,发动机本身效率非常高,将来发动机会高度电动化,这也是主要发展方向之一。

  盖世汽车:为实现节能减排,上汽乘用车的发动机核心技术和产品有哪些?

  徐政:动力系统是整车最核心的技术,上汽从最初就充分意识到这个重要性,因此搭载在荣威和名爵车上的就是自己的发动机。很多自主品牌刚开始起步的时候,基于各种原因,有的不得不外购发动机,但上汽从最开始搭载的就是基于罗孚技术可做技术升级的K4系列发动机,后续又进行基础研发做NSE系列发动机。在2010年基于涡轮增压发动机小排量化的主流技术趋势,布局了两大发动机品牌系列,一个是SGE,排量为1.0-1.5L;一个是MGE,排量为1.8-2.0L。主要是这两大发动机平台。在2015年上海车展上,上汽发布了动力系统的品牌蓝芯,就是传统动力这块的布局,现在已经投产上市,从1.0到2.0发动机涡轮增压缸内直喷的发动机系列,集成了市场最主流的发动机技术。该发动机搭载在整车后,市场数据非常有竞争性,比如上汽乘用车的热销车型荣威RX5,两套动力系统都是蓝芯的动力系统,一个是1.5T+7速干式变速器,百公里综合油耗可以做到6.5-6.8L;另一套动力系统是2.0T+6速湿式变速器。另外1.0T发动机在荣威i6上油耗做到4.9升,这也是目前中国市场上以纯内燃机或汽油机搭载在1.2吨轿车上达到的最低油耗,而搭载在荣威i6上的1.5T也荣获了2017年中国心十佳发动机。这是上汽在传统动力这块的布局。

  着眼于目前新的发展趋势,上汽推出了两大品牌动力系统,一个是蓝芯,这是传统的动力系统;一个是绿芯,就是以电驱动匹配蓝芯传统发动机系统,主要有插电式强混,这块目前我们也有几款非常好的车,也用在RX5上。RX5有三个非常好的动力平台,一个就是传统的,大家称为节能车或者传统车;另一个就是eRX5,由于上海市车牌限购及新能源牌照的优惠政策,这是非常具有市场竞争性的一款产品;在这个平台上还有一个纯电动ERX5,续航里程超过400公里,是很不错的产品,这款产品也投放到北京市场,因为北京新能源车的牌照政策只适用于纯电动汽车。这就是上汽在节能减排和动力系统这块的布局,在传统动力车和新能源汽车上都推出了目前非常有竞争性的产品。

  盖世汽车:您认为汽车动力系统当前及未来是怎样的发展趋势和模式?

  徐政:从目前来看,未来汽车动力系统的主要趋势肯定是要向电动化方面发展,如何从内燃机过渡到纯电动再到氢能源的动力系统,总体的电动化趋势大家都认可没有异议,关键是时间轴,这点现在并没有人能说的非常精准,但肯定不会如有些言论所说内燃机很快就将被取代,这不太可能很快发生。因为从现在整个产业支柱、布局及历史发展来看,传统动力汽车有非常大的保有量,不管是任何颠覆性的技术,动力系统的发展都会遵循一定的规律,所以我认为总体来说还是会长期多元化发展。

  对时间轴关键的时间截点而言,将来或许会出现所谓里程碑性的事件,这还需要等待技术发展到一定阶段后,才能去决定后续走的方向和速度。作为长期致力于发动机和变速箱这块工作的从业者,我们今后会继续将这块工作做好,想办法把发动机的效率进一步提高,效率提高自然就可以节能减排。只要车辆动力系统有内燃机,就要做好节能减排,这是永恒的技术发展趋势。

  对动力系统而言,动力提升也是我们在努力做的工作。从更大的动力系统发展角度,毫无疑问,从业者也要不断完善电驱动方面的技术。目前电驱动的瓶颈无非还是电池的能量密度、充电的时间、续航的里程以及后续环保等问题,包括材料方面的一些瓶颈,这里也有很多技术难题和挑战需要我们大家来应对和解决。

  最后一个方面是燃料电池,这块除了技术研发,还涉及到大量基础设施的布局,这不是一家企业能够完成的,需要政府层面的顶层设计和引导。当前动力系统技术的大变革,涉及到大量基础设施的建设,需要更多社会力量的投入才能完成。所以总结来说,多元化技术和多元化动力系统并存是汽车动力系统的大趋势,今后毫无疑问将向电动化、更高效、更节能减排的方向去发展。

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