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“汽車電動化”和“電動汽車”—蓋瑞特上海車展熱門技術前瞻

2019-03-30 09:58:40·  來源：蓋瑞特  
　
汽車進化的CASE革命，又稱新四化，指互聯(lián)汽車(Connected Car)、自動駕駛(AutonomousDriving)、共享化(Sharing)，電動化(Electrification), 勢必成為2019上海車展
汽車進化的“CASE”革命，又稱“新四化”，指互聯(lián)汽車(Connected Car)、自動駕駛(Autonomous Driving)、共享化(Sharing)，電動化(Electrification), 勢必成為2019上海車展最吸引眼球的創(chuàng)新技術主戰(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。
 
增壓技術和智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術的領導者蓋瑞特將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。蓋瑞特全球副總裁兼市場戰(zhàn)略官Pierre Barthelet也發(fā)表署名文章，來介紹蓋瑞特眼中的汽車“電動化”方向。
 
汽車曾經(jīng)在100多年的時間內只用汽油和柴油來做區(qū)別。但今天，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汽車細分市場里面的概念布局。
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(jié)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(fā)展周期時，通常是通過以下兩種技術方案實現(xiàn)汽車的“低碳化”排放水平。第一種是將電力引入動力系統(tǒng)配置，在機械和電氣系統(tǒng)之間創(chuàng)造混合動力，提升燃油經(jīng)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(huán)節(jié)，不直接產(chǎn)生二氧化碳。
隨著研發(fā)深入，業(yè)內分析機構普遍認為電動化的混合動力系統(tǒng)代表了最大的增長機會。行業(yè)分析機構IHS預測，到2025年，全球輕型汽車產(chǎn)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(fā)動機的動力表現(xiàn)，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。
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?；旌蟿恿ζ嚨膬热紮C若要達到最佳油耗表現(xiàn) ，仍然需要渦輪增壓器。為了進一步提升效用，我們開發(fā)了兩款通過電機驅動增壓系統(tǒng)的產(chǎn)品，可以減少高達10%的二氧化碳排放：
 
電動壓縮機
 
電動壓縮機是與傳統(tǒng)渦輪增壓器結合使用的獨立裝置。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(fā)動機中。
 
電動壓縮機通過高速電機取代傳統(tǒng)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(jīng)濟性和排放表現(xiàn)。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”的方案，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(tǒng)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(tǒng)層級維持混合動力汽車動力系統(tǒng)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(chǎn)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。
“道路千萬條，環(huán)保第一條”。環(huán)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(huán)節(jié)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(fā)電時得到兩種產(chǎn)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(chǎn)生的電能驅動汽車中的電機運行，不產(chǎn)生任何排放。此外，與需要一定時間來充電的BEV不同，氫燃料電池汽車同現(xiàn)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(tài)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(jīng)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合作推出其Clarity燃料電池汽車，搭載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(yè)痛點為目標，提供差異化的技術方案，該系統(tǒng)還采用了于行業(yè)中競爭者的技術設計，例如空氣軸承應用。該一設計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(fā)電動壓縮機。行業(yè)發(fā)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。
在中國,在商用車領域特別是氫燃料城市公交的規(guī)劃和支持政策紛紛出臺，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。加氫站等基礎設施也有了整體性的規(guī)劃方案。
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(chuàng)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(tǒng)中應用混合動力和氫燃料等技術的機會，致力于幫助創(chuàng)造一個更加美好的環(huán)境。 
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