汽車進(jìn)化的“CASE”革命，又稱“新四化”，指智能網(wǎng)聯(lián)汽車(ConnectedCar)、自動(dòng)駕駛(AutonomousDriving)、共享化(Sharing)，電動(dòng)化(Electrification),勢必成為2019上海車展最吸引眼球的創(chuàng)新技術(shù)主戰(zhàn)場。

經(jīng)過媒體的長期普及，新四化中的前三化都在消費(fèi)者中已達(dá)成清晰的共識(shí)，但“汽車電動(dòng)化(automotiveelectrification)”和一詞之差的“電動(dòng)汽車(electricvehicles)”，卻讓很多人混為一談。

渦輪增壓與電動(dòng)增壓技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者蓋瑞特將在上海車展上展出適用于燃油車、混合動(dòng)力汽車和氫燃料汽車的全系列增壓動(dòng)力方案，為低碳社會(huì)和徹底零排放提供高性能、更可靠和高性價(jià)比的解決方案。蓋瑞特卓越商務(wù)運(yùn)營與戰(zhàn)略高級(jí)副總裁PierreBarthelet也發(fā)表署名文章，介紹蓋瑞特眼中的汽車“電動(dòng)化”動(dòng)力解決方案和增壓技術(shù)創(chuàng)造的價(jià)值。

一詞之差大不同,電動(dòng)汽車只是汽車電動(dòng)化發(fā)展趨勢下的一種選擇

在汽車誕生的100多年來，對(duì)汽車或卡車中的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行描述是件很簡單的事情,例如發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)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(tǒng)燃油車”之外，我們用一種全新的語言區(qū)分表示汽車的動(dòng)力，例如EV(電動(dòng)汽車)、BEV(純電動(dòng)汽車)、PHEV(插電式混合動(dòng)力汽車)、以及各種混合動(dòng)力汽車(輕混、中混、全混)和氫燃料電動(dòng)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。

我們熟悉的發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)，由于兩種燃料的點(diǎn)燃方式不同––汽油火花塞和柴油壓縮點(diǎn)火，因此汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)略有不同。在超過65年的時(shí)間里，蓋瑞特一直利用渦輪增壓技術(shù)幫助汽車制造商提高發(fā)動(dòng)機(jī)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(fā)動(dòng)機(jī)小型化幾乎成為所有車型的最不犧牲性能且極具性價(jià)比的解決方案。在中國，節(jié)能汽車和新能源汽車是推行汽車“低碳化”的兩大技術(shù)路線。

當(dāng)主機(jī)廠將“電動(dòng)化”談?wù)摓樾掳l(fā)展周期時(shí)，通常是通過以下兩種技術(shù)方案一實(shí)現(xiàn)汽車的“低碳化”目標(biāo)。第一種是將電力引入動(dòng)力系統(tǒng)配置，在機(jī)械和電氣系統(tǒng)之間創(chuàng)造混合動(dòng)力，提升燃油經(jīng)濟(jì)性并降低排放水平。另一種則是(純)電動(dòng)汽車，用電池代替油箱，用電動(dòng)機(jī)和逆變器(控制器)代替內(nèi)燃機(jī)，在將碳排放轉(zhuǎn)移到其他環(huán)節(jié)，不直接產(chǎn)生二氧化碳。

混動(dòng)技術(shù)加速布局，電動(dòng)增壓大有可為

隨著對(duì)燃油效率提升的研發(fā)深入，業(yè)內(nèi)分析機(jī)構(gòu)普遍認(rèn)為電動(dòng)化的混合動(dòng)力系統(tǒng)代表了最大的增長機(jī)會(huì)。行業(yè)分析機(jī)構(gòu)IHS預(yù)測，到2025年，全球輕型汽車產(chǎn)量預(yù)計(jì)將接近每年1.1億輛。其中混合動(dòng)力汽車將達(dá)到3300萬輛，或在全球新車占比達(dá)到30%。為了提升小型化發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力表現(xiàn)，76%的混合動(dòng)力汽車將使用渦輪增壓技術(shù)。有趣的是，這一比例甚至高于渦輪增壓在純內(nèi)燃機(jī)車輛的滲透比例!電動(dòng)汽車的份額也將增加,但估計(jì)在5%-10%之間。

圖片說明：汽車動(dòng)力技術(shù)方案和渦輪增壓占比

電動(dòng)增壓需求將持續(xù)增長

蓋瑞特對(duì)正在形成的需求浪潮作出了預(yù)估，早在15年前就開始投資電動(dòng)增壓技術(shù)?；旌蟿?dòng)力汽車的內(nèi)燃機(jī)若要達(dá)到最佳油耗表現(xiàn)，渦輪增壓技術(shù)至關(guān)重要。

實(shí)際上，蓋瑞特電動(dòng)增壓技術(shù)帶來的功效倍增(bootstrapping)可以測算。主機(jī)廠(OEM)從再生制動(dòng)系統(tǒng)回收的1kW電力，可利用它直接驅(qū)動(dòng)車輪。或相反，將這1kW能量驅(qū)動(dòng)電動(dòng)渦輪增壓器泵取更多空氣注入引擎，同時(shí)增加噴油量，進(jìn)而增大發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出。在實(shí)驗(yàn)室測試中顯示，在此情況下，應(yīng)用于電動(dòng)渦輪增壓器的1kW可在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上產(chǎn)生10kW以上的功率。(*參見下文注釋)該技術(shù)可以進(jìn)一步釋放發(fā)動(dòng)機(jī)潛能，幫助發(fā)動(dòng)機(jī)輸出更高的功率或?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)小型化。

圖片說明：混合動(dòng)力用電的兩種效用：1Vs.10

為了進(jìn)一步提升效用，蓋瑞特開發(fā)了兩款通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)增壓系統(tǒng)的產(chǎn)品，可以減少高達(dá)10%的二氧化碳排放：

?電動(dòng)壓縮機(jī)—電動(dòng)壓縮機(jī)是與傳統(tǒng)渦輪增壓器結(jié)合使用的獨(dú)立裝置。在傳統(tǒng)渦輪增壓器中，渦輪由源自汽車廢氣的能量驅(qū)動(dòng)。當(dāng)這種能量用于旋轉(zhuǎn)渦輪時(shí)，其通過軸連接至另一端的壓縮機(jī)輪，壓縮機(jī)輪充當(dāng)進(jìn)氣風(fēng)扇將更多的壓縮空氣推入發(fā)動(dòng)機(jī)中。

電動(dòng)壓縮機(jī)通過高速電機(jī)取代傳統(tǒng)增壓器進(jìn)“熱”空氣的渦輪側(cè)，用電機(jī)提高另一端壓縮機(jī)輪的響應(yīng)時(shí)間，以滿足汽車行駛體驗(yàn)的需求，并提升燃油經(jīng)濟(jì)性和排放表現(xiàn)。電動(dòng)壓縮機(jī)可以通過新增的獨(dú)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(jìn)氣。

?電動(dòng)渦輪增壓器—另一個(gè)解決方案是更完美的“合二為一”設(shè)計(jì)，將一臺(tái)高速電機(jī)直接安裝在渦輪增壓器軸上，不再要額外設(shè)備。和電動(dòng)壓縮機(jī)一樣，使用電力可以加速軸的轉(zhuǎn)速，更加精確控制進(jìn)氣量，但它的整合還帶來更大的額外效益。

將電機(jī)和渦輪增壓器一體化集成，不僅降低系統(tǒng)復(fù)雜性和封裝，而且將多余的廢氣能再轉(zhuǎn)化成電能，用于電池充電或直接驅(qū)動(dòng)車輛。這一能量回收技術(shù)將渦輪增壓器的作用演變成在系統(tǒng)層級(jí)維持混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)解決方案。該技術(shù)可進(jìn)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(shù)的首位客戶將在量產(chǎn)乘用車上使用包括由電動(dòng)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(dòng)汽車：氫燃料電動(dòng)車

“道路千萬條，環(huán)保第一條”。環(huán)保作為車輛出行的一個(gè)長期趨勢，氫燃料電池車的潛力非常巨大。與將排放環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移的純電動(dòng)汽車不同，氫燃料電池屬于電化學(xué)電池，通過使用純氫作為“燃料”，發(fā)電時(shí)得到兩種產(chǎn)物：電和純水。氫燃料(氫罐)可將能量儲(chǔ)存起來(代替電池)，在需要時(shí)進(jìn)行能量形式轉(zhuǎn)化。產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)汽車中的電機(jī)運(yùn)行，不產(chǎn)生任何排放。此外，與需要一定時(shí)間來充電的純電動(dòng)車不同，氫燃料電池汽車同現(xiàn)在的燃油車一樣，備有一個(gè)燃料箱，你可在3到5分鐘內(nèi)補(bǔ)充液態(tài)氫。此外，它的體驗(yàn)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(jīng)在為主機(jī)廠帶來了更加小尺寸和效率更高的技術(shù)解決方案。2016年，蓋瑞特的兩級(jí)電動(dòng)壓縮機(jī)搭載在本田Clarity燃料電池汽車，采用了包括超高速電動(dòng)機(jī)和先進(jìn)電子動(dòng)力學(xué)等高新技術(shù)。正如蓋瑞特始終以解決行業(yè)痛點(diǎn)為目標(biāo)，提供差異化的技術(shù)方案，該系統(tǒng)還采用了差異化的技術(shù)設(shè)計(jì)，例如空氣軸承應(yīng)用，杜絕了壓縮機(jī)中的任何油脂污染，也減低了燃料電池受污染的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

迄今為止，蓋瑞特參與了10多個(gè)OEM項(xiàng)目，為氫燃料電池汽車開發(fā)電動(dòng)壓縮機(jī)。行業(yè)發(fā)展也需要政府支持。2020年，在中國對(duì)新能源汽車的財(cái)政補(bǔ)貼完全消失后，燃料電池汽車將成為唯一獲得補(bǔ)貼的新能源汽車技術(shù)路線。

隨著各國政府對(duì)氫能源的重視和加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的投資計(jì)劃，有效氫氣供應(yīng)的情況將迅速得到改善。中國已將氫能和燃料電池技術(shù)納入政府的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，該規(guī)劃旨在為中國的工業(yè)發(fā)展革命開發(fā)領(lǐng)先技術(shù)。

在中國,在商用車領(lǐng)域特別是氫燃料城市公交和城市物流車的規(guī)劃和支持政策紛紛出臺(tái)，為氫燃料汽車的正式商業(yè)化早日到來創(chuàng)造了有利條件。加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施也有了整體性的規(guī)劃方案。

將“電動(dòng)化”進(jìn)行到底

展望未來，“蓋瑞特——智行為來，炫動(dòng)無限”將繼續(xù)投資開發(fā)包括硬件和軟件相結(jié)合的解決方案，提升車輛動(dòng)力性能和系統(tǒng)表現(xiàn)，對(duì)客戶有高度價(jià)值，并滿足世界各地日益嚴(yán)格的排放法規(guī)。

蓋瑞特世界一流技術(shù)解決方案正在推動(dòng)混合電動(dòng)化和燃料電池化的新時(shí)代。這些創(chuàng)新解決方案使我們的客戶能夠在車輛性能方面設(shè)定新基準(zhǔn)，同時(shí)大大提高燃油效率和碳排放水平。蓋瑞特將開展廣泛技術(shù)合作，以探索在汽車和交通系統(tǒng)中應(yīng)用混合動(dòng)力和氫燃料等技術(shù)的機(jī)會(huì)，致力于幫助創(chuàng)造一個(gè)更加美好的環(huán)境。

*注：盡管燃燒更多燃料并不會(huì)直接提高效率，但發(fā)動(dòng)機(jī)按需額外提供10kW功率的能力(這種情況罕見)允許設(shè)計(jì)小型發(fā)動(dòng)機(jī)。這種小型發(fā)動(dòng)機(jī)在工況道路循環(huán)加權(quán)的基礎(chǔ)上，確實(shí)能夠轉(zhuǎn)化為可測量的燃料經(jīng)濟(jì)性提升。

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