TMC大會:電動車碳排放竟比燃油車更高?
一年一度的汽車傳動與驅動技術國際研討會不受疫情影響,上周如期在上海召開。這次發布會的內容還是硬核,這篇文章是我這次參加TMC后根據自己的理解總結出來的未來汽車趨勢和技術要點。或許這些內容可以幫助我們揭開當前行業的一些迷霧,讓我們更好地了解中國汽車行業的現狀。
文章摘要
生命周期碳排放將成為影響電動汽車發展的新政策;
未來10年,電動車成本仍將低于燃油車;
P2/P3混動將成為主流。
2010年以來,汽車市場進入了一個新時代。智能駕駛和新能源汽車已經開始沖擊原有的汽車結構。這是一個不為人知的新領域,傳統歐美廠商積累的優勢也受到了一定程度的影響。面對這種情況,國內專家學者與車企、供應商一起,開始就未來復雜的環境和技術方向進行溝通和探討。
●舊話重提新能源,未來十年何去何從?
首先我們拋出一個問題:供應商、車企、行業是否認為現階段純電氣化可行?從現場觀察,很明顯我們已經意識到現階段的不足。大部分汽車從業者一致認為,現階段純電動汽車無法支撐國內汽車市場。這種情況既有技術原因,也有政策原因。
1)看政策。
我們先看政策層面。2021年,我國提出了一個非常“神奇”的政策,那就是《乘用車企業平均油耗與新能源汽車積分并行管理辦法》,也就是俗稱的雙積分。雙積分的主要目的是鼓勵企業降低乘用車平均油耗,即提高新能源汽車的產銷比例。
但是今年對這種集成方式進行了修改,其主要修改方向如下圖所示。
第二個因素是電動汽車的成本無法與傳統燃油汽車競爭。下圖為2021年維也納峰會數據。可見,未來傳統動力的成本仍優于純電動汽車,多種動力形式將在未來很長一段時間內并存。
“不同能源動力系統的成本演變趨勢”
引用東風汽車研究院的判斷:2030年,傳動動力仍能占據75%的市場份額,因此傳統動力仍是一個方向,提高發動機熱效率和經濟性將成為未來傳統內燃機領域的重要趨勢,因此盡管電氣化浪潮兇猛,但市場接受度仍有待提高。
最后一個原因是網上討論的話題很多:電動車真的環保嗎?
對于日本市場來說,目前HEV車型的生命周期碳排放優于純電動汽車,主要是因為純電動汽車在原材料開采和材料回收方面的碳排放較高,而HEV在日本市場非常成熟,豐田、本田等。擁有成熟的回收產業鏈,可以減少從車輛、零部件和材料制造到維修和廢棄物的整個生命周期的排放。對于中國市場,我們過去更多考慮的是乘用車在行駛過程中的排放,所以在考慮了全生命周期的碳排放之后,我們會對傳統動力和純電動汽車有新的認識。
顯然,從全生命周期的碳排放來看,目前我國純電動汽車的生產并不優于純燃油汽車,因為電動汽車從原材料提取到整車生產都會產生大量的二氧化碳,更不用說純電動汽車在車輛回收方面做得并不好。
目前我們還不能確定整個進度是否受到了疫情的影響,但相信最終的發布時間會在這一兩年。這意味著全生命周期碳排放政策將成為雙積分后的又一權威政府監管,而這一監管顯然更為合理,因此新規的出現可能會對目前的純電動汽車廠商產生負面影響。
混動才是未來10年的真贏家2)聊天技術
政策之后,我們來談談技術。我們知道,中國開始制造新能源汽車的時間比較早,市場份額也比較大。但從技術角度來看,國產自主品牌新能源汽車與國外仍有一定差距。
首先是芯片問題。是的,作為中國高端制造業的隱痛,芯片不僅在通信行業受到限制,在汽車行業也是如此。
目前這個市場基本被英飛凌、三菱電機等廠商長期控制。目前比亞迪在國內有點話語權。目前,比亞迪已經完成了IGBT 4.0技術的量產。但是從目前的國際形勢來看,第一集團的英飛凌和三菱電機已經處于第七代IGBT技術階段,顯然我們還處于相對落后的狀態。
不要以為投資了就一定會有收獲。如果你不能實現大躍進,你必須在基礎科學領域安定下來,一步一步地前進,才能獲得回報。當然,我們不必過于悲觀。國家和行業其實都很清楚我們的不足,很多像比亞迪這樣的公司都在默默前行。而且,目前有脖子的芯片大多集中在商用領域,國防工業領域的IGBT也不弱。這與航空空等行業對成本不敏感有關,這是題外話。
除了芯片,第二個是減速器。在前幾年的TMC中,我們偶爾會爭論開發一檔減速器和多檔減速器。
高速化、系統集成化和多擋化是實現電動汽車驅動系統小型化、輕量化、高效率和低成本的有效途徑。為什么這么說?首先,現階段的單減速機雖然在舒適性和噪音方面沒有太多的問題,但是隨著技術的發展,電動車的電機轉速在上升,對效率和能耗的控制也更加精準。此時,單速變速器的動態性能和速度范圍的表現并不令人滿意。一般來說,單速變速器在高速時性能不佳是受電機轉速而不是電機功率的限制。當單速變速器慢慢不能滿足需求時,雙速變速器開始出現。
目前,在多速傳動領域,國內外都在努力。國外有ZF、舍弗勒等傳統強手,國內供應商也不甘示弱。這一次,大家都沒有落后,包括重慶青山工業、SAIC雙速變速器、萬里揚雙速變速器等。國內多速變速器在技術上的玩法有很多,包括目前市面上所有的配置,即AMT配置、at配置、雙電機。
當然,我們也應該看到當前的不足和困難。首先是內部潤滑,多速變速器面臨潤滑和散熱問題。如何設計內部結構和齒輪成為潤滑的關鍵。在這里,我們不得不提到一個新概念:主動潤滑。未來變速器將引入主動潤滑的概念,從而降低變速器的能量損失,提高潤滑效率。
第二個困難是齒輪。主要問題是制造精度和材料。這部分涉及基礎科研,但確實是我們的薄弱環節,需要國內供應商的共同努力。
博世的電動無級變速器本質上是萬里揚的產品。它的代號是E-CVT280,是一款完全適應電驅動的變速箱。他們認為電驅動的應用可以大大降低電機的扭矩和轉速,有效減少電機材料的應用,降低軸承精度,降低電機成本。電機轉矩和速度的大幅降低可以有效降低對控制器的需求,降低成本。
從博世和萬里揚的分析來看,電驅動CVT似乎也是未來很有前途的發展方向,但不可否認的是存在幾個問題。首先,無級變速器承受扭矩。我覺得有必要配小電機,這和大電機扭矩過大,CVT承受不了有關系。第二點是,其實電機已經有了很好的調速特性。有必要重復使用CVT嗎?第三點是效率。
總的來說,我們在純電動領域有一些優勢,也有很多劣勢。在電池領域,缺點是上面提到的芯片和傳輸。希望我們中國企業能夠抓住機遇,加快相關產業的突破,作為消費者,能夠對這個行業有信心,讓新能源真正開花結果。
●傳統大國依然充滿活力,未來十年P2/P3可能成為主流。
既然純電動現階段無法撐起下一個十年的大旗,那么爆發點在哪里?答案顯而易見。這是混合技術。至于是哪個級別的混合動力技術,TMC大會的普遍意見是P2和P3。P2和P3成為主流,因此DHT的發展將成為下一步變速器研發的重點。
除了插電式混合動力之外,得益于消費者對豐田HEV車型接受度的大幅提升,未來5-10年HEV車型將是新的浪潮,國內車企將推出更多HEV車型,以滿足混合動力市場的需求。
同樣,48V也不再是過渡產品,將正式進入技術主力軍。48V是傳統車企往年應對雙積分的技術措施,但在這次TMC大會上,你會發現,曾經被視為過渡技術的48V,吸引了更多的關注。
我們可以看看2021年到2021年的雙積分政策。整個政策越來越嚴格。如果沒有新技術更新或者純電動車銷量增加,平均積分越來越快變成負數。因此,當面臨這些迫在眉睫的問題時,車企需要采用低成本的技術方案來完成試卷。
當然,48V系統之所以能夠受到青睞,不僅僅是政策因素,48V本身技術升級帶來的優勢也是車企選擇它的重要因素。
每百公里節省1L油耗看似微不足道,但從發動機入手的技術成本遠高于使用48V系統,所以從技術和成本控制上來說,48V確實是一個不錯的技術方向。
最后,我引用法雷奧技術專家的話來結束48V的預測:“我們預測中國將在2026年采用新的運行條件。目前,48V系統由于其技術和成本優勢,發展迅速。我們預測,這一制度將不再是短期過渡方案,而是中期甚至長期方案。”
編輯點評:到目前為止,一場充滿干貨的技術會議已經結束。不知道讀者朋友們看了之后怎么看。至少對我個人來說,它讓我對目前國內汽車行業的技術局限有了更深刻的認識。如果用一句話來概括,那就是:“修遠還有很長的路要走,我會從上到下尋找。”
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