10月28日-29日,由嘉定政府支持,國家特聘專家汽車組及蓋世汽車聯合主辦的“2020第十二屆全球汽車產業峰會暨第八屆汽車與環境創新論壇”隆重召開。此次論壇以“思辨謀局,創新落地”為主題邀請百名權威嘉賓,共同探討中國汽車產業在新形勢、新格局和常態化疫情防控下,有序發展的思路舉措。會議期間,吉利汽車集團副總裁、動力研究院院長王瑞平發表了題為“動力總成電氣化轉型發展方向”的主旨演講。
以下為演講實錄:
王瑞平:大家早上好,我是吉利汽車的王瑞平,正如剛才徐總所言,近期大家正在熱議我們動力總成下一步的轉折點,最近兩天李駿院士發布了《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》,這里面對動力總成提出了很大挑戰,因為和1.0版本相比發生了很大的變化,特別是混合動力的發展目標得到了大大加強。
我想大家也都非常關心,在這個特殊的轉型期,我們到底應該怎么去應對?今天我想跟大家分享一下吉利對于動力總成電氣化轉型發展方向的一個思考和在此方向所做出的一些努力。
首先我簡單介紹一下吉利,吉利汽車隸屬于吉利控股集團,吉利控股下設了5大集團,包括吉利汽車、沃爾沃汽車、吉利科技、商用車等。吉利動力總成經過了十多年的積累,到目前為止已經開發了4代動力總成產品,由第一代的自然吸氣到現在的混合動力專用的動力總成,已經擁有了完整的動力總成開發能力,從前瞻技術研究到仿真、實驗、電控、NVH等方面都可以為整車客戶提供系統的解決方案。
吉利動力在制造方面也在飛速發展,目前已經形成了現代化的高端動力制造能力,我們位于義烏的動力總成制造基地總部,應該是國內最大的,在全球來說也基本上首屈一指了。
下面我們通過一個短片來了解一下吉利動力,這是我們義烏的工廠,這些裝備都是歐洲引進的,精度是高達微米級的,所以我們也把它叫做微米工廠。
回到我們的主題報告,今天我分三個部分來介紹,包括了市場分析、技術趨勢和轉型方向。
首先是市場分析方面。先看一下大的背景環境,今年由于疫情的大爆發,我們汽車行業也受到了巨大的沖擊,這一變化也帶來了自我保護,引發了全球化的逆轉,客觀上也使國際交流大大受阻,這就促使我們思考,應該如何加強自主技術創新,并且靈活布局供應鏈。這給企業短期內帶來了巨大挑戰,但長期來看也充滿了新的發展機遇。
我們再來看一下全球市場的變化。首先我們要明確我們所處的環境、背景以及全球大的趨勢,在這種情況下我們再來分析應該如何應對。全球整個輕型汽車生產總量19年是8970萬,中國達到了2400多萬,是最大的市場,歐洲和美國市場相近,分別是1800萬和1700萬,日本的本土市場將近500萬,但是總量有900多萬,差不多有一半是出口到海外的。根據行業的權威機構HIS最新預測,今年全球總量預計會達到7300萬,比去年會下滑接近18%,歐洲和新興市場的下滑超過20%,大家當然也知道他們目前疫情影響比我們更加嚴重。而中國預計會下滑近9%,大概會到2200萬左右,會好于全球的其他市場。當然這只是一個預測,因為還要看最后2個月的沖刺情況。
對于未來的預測,總體來看明年會逐步回升,但是歐美日這些成熟的市場會逐步趨于穩定,增幅不會太大,而新興的市場則會有比較大的增長空間。
再來看中國市場,同樣也是具有比較大的增長潛力,IHS的預測到27年有望達到3千萬,但是恢復到17年的歷史峰值可能大約需要5年左右的時間,還是需要相當長的時間來恢復,因為畢竟最近這三年一直是在一個下調的階段,這是和整個經濟的大環境、大背景密切相關的。
這是中國汽車千人保有量和其他國家的對比,我們19年千人保有量達到了181輛,過去15年翻了10倍,但是相比歐美等發達國家600到800的保有量,中國仍有比較大的增長空間,我們可以看到右邊這個圖,千人保有量隨著GDP的增長也會快速增長,就像美國、歐洲這些GDP比較高的國家,他們的千人保有量達到了800多臺,幾乎人均一輛。跟據中國國家信息中心的預測,未來中國的汽車千人保有量還會有一個比較大的增長,進入到成熟期之后估計會達到千人400到500,這也就意味著我們會到2個人一輛,雖然可能達不到美國的這個程度,但比現在還是有比較大幅度的提升,畢竟我們是一個人口大國,而且汽車是一個消費產品。
回顧了市場的情況,下面我們看一下技術的趨勢。我們到底應該選擇什么樣的技術路線,才能滿足全球不同市場的技術需求呢?先看一下大的環境變化,受氣候變暖的影響,35年以來,北極的冰凍區冰面融化非常明顯,因此加強環境保護已經勢在必行,在歐洲呼聲更加高漲。
另外按照行業的法規,純內燃機已經無法滿足法規要求,純電動由于技術和設施的限制,普及也還需要比較長的時間,因此動力總成的電氣化轉型已經成為必然。我們看到這種大的形勢背景下必須要找到一個解決方案的話,那由動力總成進行電氣化到混合動力應該是一個比較有效的解決方案。
各國在推動節能減排、滿足法規的主要技術路線上面又有什么不同呢?我們經過了調查分析,目前因為吉利也跟歐洲、北美,包括日系的一些供應商和主機廠都有大量的合作,也通過與大家的溝通和交流,我們得出來的判斷是,目前歐洲是以48V和電動車為主,但是我們也了解到部分歐洲的OEM也在考慮HEV強混,同時他們要下一代把48V做成P2的48V,大家意識到了僅僅靠P0的48V已經無法達到法規的要求了,因為歐洲的法規壓力更大,所以他們必須要想辦法,當然政府也給了他們很大的支持力度,每臺車的補貼也非常高,聽說是達到了6千歐元,但是畢竟電動車市場容量發展還需要時間,這個購買短期之內還是存在著很大的不確定性因素,所以在混合動力他們也在思考,后面可能要加大一些力度了。日系一直以HEV和新能源為主的,他們是沒有48V技術路線的。中國在向全世界學習,也許這也是我們現在什么技術路線都有的一個主要原因,可以說是一個真正多元化的市場技術呈現。不論是歐系、日系還是自主,大家總體的思路都是以電氣化為主導,輔以傳統動力系統的優化來滿足未來法規的要求,這是大家一個比較統一的思路。
具體的技術路線方面,歐系由于它是聚焦在48V、PHEV和BEV,所以它是以增壓直噴相關的高效技術為主流,變速箱是以DCT為主流來追求高性能,同時開展電氣化方面的研發和推廣。
日系沒有48V,它聚焦在HEV、PHEV、BEV和燃料電池,以自然吸氣為基礎,追求阿特金森、EGR等高熱效技術的應用,我們了解的信息是未來他們可能也會做增壓小排量,變速箱方面日系是以AT/CVT為主,相比歐系更加追求平順性?;旌蟿恿σ恢笔侨障档膹婍?,也是他們多年以來在行業內比較領先的一個著力點。
中國自主系,也就是說中國動力總成的技術趨勢是各個路線都有,包括高效的傳統動力,包括各路混合動力,我們是在齊頭并進的。在這樣的一個大背景下,從發動機的技術而言,我們總體還是和歐系相對接近的,以增壓、直噴和VVL等技術為主流,包括VGT等技術也在逐漸普及。變速箱方面中國以前是AT和CVT比較多,但現在正在快速向DCT轉移,AT和CVT正在逐步下降,這主要還是受大的節能減排的政策驅動,因為DCT的節能效果是非常突出和明顯的。
再來看一下IHS對全球各主體市場電氣化轉型的預測。總體來看,歐洲和日本的動力電氣化的進程是比較快的,但是從去年到今年我們也知道,因為去年從年中國內新能源的補貼減半之后,下半年出現了斷崖式的下滑,但今年由于大的國際形勢的影響,電動車現在也在回升,歐系從去年的年底到今年以來,電動車正在加大力度進行推廣,勢頭也比較猛,這也是取決于歐洲的政策做了比較大的調整,紛紛出臺政策來引導這樣的一個勢頭。所以整個的市場發展跟政策的關聯度也是比較密切的。
IHS預測到2027年全球不同市場對于內燃機的需求平均仍然還在80%以上,其中也包含了混合動力的應用,因為混合動力也是以動力總成為主導,在傳統動力基礎上進行一個電氣化升級來達成的一個技術路線。這個預測跟李駿院士發布的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》是非常接近的,其中提到2025年混合動力要占到傳統車的50%,新能源是20%,這里面還包括了PHEV,這與IHS預測到2027年中國仍有80%需要用到內燃機的應用的情況也是非常相近的。
下面從環保和客戶需求這兩個維度來看一下對于技術方面的要求。首先是碳排放,我們目前的法規考核其實只是關注到了油箱到車輪的碳排放,只考慮了車輛使用過程中的碳排放,如果我們考慮全生命周期,根據計算,在當前煤電為主的情況下,如果熱效率能夠達到41%,其實它總的碳排放會與電動車持平,而如果動力總成的效率高于41%,那我們混動技術的路線可能會更低一點??紤]到整個發電的過程,我們目前仍然是以煤電為主,中國70%左右是煤電能源,在發電的過程本身這個污染也是不可低估的。
從這張圖里面可以看到,藍色是使用過程的碳排放,灰色是油井到油箱或者發電過程中的碳排放,黃色是制造和報廢過程的碳排放。從傳統能源到混合動力再到新能源,它的制造過程中能源消耗是在加大的,新能源汽車發電過程的碳排放是比較大的。從全生命周期來看,混合動力與新能源的排放已經達到了一個平衡,如果混動專用發動機的熱效率能夠進一步提高,就是進一步的節能減排了了。
下面是從客戶需求這樣一個真實的使用場景來看。我們來對比一下中國和歐洲的區別,圖中綠色的柱子是代表人口的密集度,可以看到中國的城鎮人口密度非常高,道路擁堵也很嚴重,平均車速是在30公里每小時,而歐洲最擁堵城市也在50公里每小時以上。大家都感覺到了這一兩年城市的擁堵在日益加劇,低速情況下發動機主要工作在低效區域,所以也可以感覺到這兩年油耗在升高。這帶來兩個問題,一是人口密度大、高樓住宅比較集中的情況下,在短期以難以滿足充電便利性的要求,二是的擁堵情況會使得油耗激增。針對這兩個問題就引出了混合動力技術路線的考慮,因為混合動力一是不需要充電,二是又可以在低速下用電機來彌補內燃機低速低效的劣勢,使得發動機既可以主要工作在高效區域,可以應用低速用電、高速用油這樣的策略。再通過有效智能控制,包括對上下坡混合動力的控制,使油和電進行智能結合,達到一個最佳的匹配,這樣混合動力就可以有效解決我們以上提到所面臨的這些問題。
回到這兩天大家熱議的,也是前兩天李駿院士發布的2.0版本的節能和新能源汽車的技術路線圖。我是它簡化、聚焦到動力總成相關這一部分,可以看到,混動在傳統車中的占比是從25年的50%,到35年的100%。到35年混合動力和新能源將各占半壁江山,純電動加插電混動占了50%,混動占50%,這個對于混合動力來講是一個非常大的跳躍性增長,過去這十多年,這兩天大家也聽到了很多專家的報告,我們在混動方面因為沒有政策的激勵,所以大家推動的力度是比較弱的,投入可能也沒有那么明顯,使得混動幾乎這個技術處于一個比較難受的狀態。
混動技術路線是節能減排非常有效的技術方案,但是因為沒有相應政策支持,導致推廣起來比較難。一方面是成本增加,畢竟是新的技術,要增加電機、電池等等都會使得成本有一定程度的增加,另外開發的難度也會加大,因為軟硬件的復雜度都提高了,而且智能化的難度也在增加?;旌蟿恿θ绾尾拍艿玫接行茝V,我覺得下一步就像李院士所說的,我們現在制定了明確的方向,但是這個具體目標怎么實現還需要相應的支撐舉措來保證,李院士也呼吁大家積極參與進來。
這里想跟大家分享一下歐洲和日本對于節能車推動方面政策的引導。歐洲對于節能車的政策是二氧化碳的排放量越低,購置稅越低,讓客戶從購買的成本上更容易接受節能車。我們可以看到二氧化碳排放如果超過了255克每公里,購置稅可以達到2175英鎊,這個政策還是一個挺明顯的導向。
日本對節能車的政策也是類似的,節油率越高稅收越低,因此日本混動車的增長也是比較快的,除了微型車之外,混動在乘用車中的占比超過三分之一,效果還是非常顯著的。節油10%、20%、30%或者大于40%,重量稅、排量稅、環境稅這些所有相關的稅收都有不同程度的減免,比如達到20%以上環境稅可以免稅。
我們看到歐洲和日本是從消費端來激勵客戶購買低油耗車,中國是通過供給端降低企業新能源的積分要求,從而激發企業研發節能車的積極性。如果國家能夠出臺消費端降低客戶購買成本的政策,就像日本這樣和節油率掛鉤,節油率越高購置稅更低或者其他相關的稅收更低,那這樣對節能車推廣也會非常有利。
這里想跟大家講的是一個混合動力目前的占比情況,在中國可以看到18年占比1%,19年占比也基本上是1%,還不是很高,但是今年整個混動增長還是比較快的,當然主要還是豐田和本田,因為我們中國的這種混合動力車型投放還比較少,1%其實也才20多萬輛。但是根據預測,今年混動增長可能會達到2%,未來可以看到4%、5%、6%,當然我認為這個也是有點保守了,這是IHS的預測,是在2.0的技術路線圖之前做的預測,在新的技術路線圖下發了之后也會有所調整,我相信車企的積極性也會高漲起來,大家應該也會加大力度。
第三部分是關于轉型方向,以上通過對市場的分析和技術路線的了解,我們可以看出來,動力總成電氣化的轉型勢在必行,這是大家都達成的共識,但是企業應該如何來定位我們的轉型方向,具體而言到底應該如何實現從傳統動力過渡到電氣化的平臺上去,從而實現在電動車過程中的一個平穩過渡呢?
下面跟大家分享一下我們吉利的一些思考和我們所做出的一些努力。這是我們對于市場的一個表述,我們認為現在中國的市場就是呈現這樣一個多元化的態勢,也就是包括了高效的傳統動力,P0的48V或許以后會進入到P2 48V,包括HEV、PHEV、增程式,然后在后面進化到新能源車,我們認為是以這樣的一個路程來往前進行推進的。
但是這樣也會帶來一個問題,這種多元化的技術路線,我們比別人的技術種類都多,如果我們都做,就會形成我們研發和制造的投入巨大,多種路線并行重復投入,而且開發周期也會延長,這樣到市場上之后,產品的成熟度也會比較低,還會導致成本難以分攤。
那如何應對呢?我們吉利思考的辦法是采用同一個平臺來兼容多種技術路線,以快速應對不同市場的需求,因為吉利也有很多的出口項目所以我們要應對全球的市場需求,這也是為什么我們一直在研究全球市場,而不僅僅是局限在國內。
這個多元化的動力技術,它具體如何在同一個平臺上來實現逐步的演變呢?想用這張圖給大家形象地說明一下,我們可以看到左邊是傳統動力,右邊是電動車,傳統動力加上三電(電機、電池等)就會進化到混合動力領域,這4種混合動力,從微混、深混到插電混還有增程式,在這樣的一個過程當中,電氣化技術其實是在得到不斷積累的。在增程式或者插電的基礎上,把內燃機去掉,就自然而然演變成了電動車。我們認為這是比較適合我們國內發展技術推進的路線圖的。這個技術路線圖可以顯示出來我們一步完成跨越是有難度的,但是逐步去進化是非常符合邏輯的,因為現在的內燃機不可能全部拋棄,我們有大量的產能基礎在這里,大量的加油站,這種便利性,大量的客戶群體都不是一下子可以拋棄掉的,這種慣性的勢頭,一百年的歷史也不是一下子可以顛覆掉的,電動車尚還有諸多的限制,混合動力這種中間的技術可以成為其中過渡的紐帶。
所以其實我們可以得到的結論是,混合動力和電動車之間的技術是互通的,是可以共享的,它們是可以長期并存的。
這個講的是吉利在這個方面所做的工作,吉利開發了以1.5TD和7DCT為基礎的電氣化動力總成平臺,覆蓋了MHEV輕混、HEV深混、PHEV插電、REEV增程等5種技術路線,還可以滿足不同扭矩和不同性能的車型需求。
以這個平臺為基礎來演示一下我們的電氣化過渡的思路:通過組合不同大小的電機和電池來實現不同程度的電氣化??梢钥吹交疑糠侄际峭ㄓ玫?,這是基礎動力總成,綠色或者橙色部分就是加強電氣化過程,也就是電池、電機不斷加大。在這個過程當中我們可以保持基礎不變,當然我們會逐步進行系統效率優化,同時電池、電機不斷加大,電量、功率提升,來滿足更高性能、更大需求,這樣就形成了一個很好的平臺化開發,可以規避剛才談到的很多問題。這個平臺是可以滿足A0到B級車全方位的供應需求,包括轎車和SUV等的應用。
下面來看一下我們吉利模塊化的平臺架構。這是基礎的平臺,這是48V輕混的;這是插電混動的,我們是獨創的P2.5的架構,所以很好的壓縮了各種空間;這是HEV的。這是一個簡單的模塊化介紹的視頻。
這個就是我們在最后展示的第一代HEV系統,其實這個產品我們現在已經投放了市場,進入了廣州節能車目錄,同時這個產品也搭載在我們的領克01這一款車上在歐洲上市,實現了我們出口到歐洲發達市場的里程碑式的跨越。剛才講到的新的動力總成也已經實現了向歐洲出口,在馬來西亞本土化,包括對其他的海外國家也有技術和動力雙輸出。
原來大家可能會感覺到油耗和性能是一個沖突,我們過度聚焦油耗的時候性能上就會有一定妥協,過度聚焦性能又會損害油耗。如何既能夠降低油耗又確保我們的性能是滿足客戶需要的讓客戶的駕駛感受和體驗比較好呢?這就是我們在這一套HEV系統產品開發當中要重點關注的,通過系統優化和智能控制策略相結合來實現既能節能,同時又能保證駕駛性。
這是昨天剛剛頒發的。我們這個平臺覆蓋了所有的混合動力的技術路線,因此獲得了2020年中國汽車工業科學技術進步一等獎。這個也恰恰符合了2.0版的技術路線圖,對于未來的混合動力發展,應該說是大力推廣,奠定了一個比較好的基礎。
電氣化對于未來的動力總成會帶來什么樣的變化呢?我們認為總體的趨勢將是隨著電氣化程度的提高,整個的動力總成系統將更加高效,并且機械的部件將得到簡化。由于電機的加持,發動機的工作區域可以聚焦在高效區,使得混動專用發動機熱效率可以做得更高,我們認為可以達到45%甚至于更高到50%。我們在實驗室里面已經做了大量的工作,目前我們的有效熱效率已經達到了接近45%。
我們認為變速箱齒輪數和檔位將減少,因為往混動方向發展后就不需要這么多的檔位了,傳統的6到9檔可以簡化到混動的1到4檔,對于增程式或者電動車只需要1到2檔。
未來的趨勢就是機械和電子技術的集成,將形成更加緊湊的動力包這樣的概念。
通過這種電氣化的轉型,我們吉利的目標是希望實現4E目標,就是Efficiency高效率、Excellence高性能、Electrification高電氣化率、Economy高經濟性。高經濟性包括了駕駛的經濟性和客戶使用的成本,包括我們整個開發的成本。
最后和大家分享,我想大家也會達成這樣的共識,我們努力的方向是由動力總成的使命所決定的,那就是要讓客戶滿意,環境友好。
謝謝大家!
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