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聚焦“双碳”战略目标 国际汽车变速器及驱动技术研讨会举行
2022-08-19 09:02:43 来源:中国汽车报 编辑:bj06

8月8~9日,第十四届国际汽车变速器及驱动技术研讨会(TMC 2022)在山东青岛举行。会议围绕“双碳”战略目标,展开对包括电驱动总成、驱动电机、电子电气在内的各种关键零部件的广泛探讨;同时,聚焦高速化、高压化、高集成化、智能化等关键技术,并着重对混合动力技术、电驱动系统纵深化发展进行了研讨。

工业和信息化部装备工业一司汽车发展处处长马春生为大会开幕式致辞,国家市场监管总局缺陷产品召回管理中心汽车部主任董洪磊发表讲话,青岛市政府副秘书长陈万胜对研讨会的召开表示了热烈祝贺。

在主论坛上,中国汽车工程学会理事长特别顾问、会士,FISITA终身名誉主席,清华大学产业与技术战略研究院院长赵福全,中国工程院院士陈清泉,国家信息中心副主任徐长明等专家学者进行了精彩的观点分享,开幕式由中国汽车工程学会副秘书长赵莲芳主持。

构建“1+1+1”新汽车产业

“汽车产业已形成一个立体的网状生态,”赵福全表示,纵观人类社会发展,无论能源、交通还是通讯领域都在发生变革,而这三方面又同时作用于一个产业,那就是汽车。汽车产业无疑正在经历一场巨变。

具体而言,汽车产业原来呈现由上游供应商、下游经销商和中游整车企业构成的简单链状形态,如今演变为能源、城建、交通、信息都参与其中的全新产业。“有人称之为全新的生态,也有人认为就是新能源汽车与智能网联汽车,但我更倾向于叫它‘新汽车’。新能源汽车只是动力的改变,智能网联汽车也只是智慧程度的升级,新汽车则是在能力、概念、产业分工等多个维度发生翻天覆地的系统改变。”在赵福全看来,原来汽车是“孤岛”,行业只要围绕造好车这个目标就够了,但未来还要用好车,真正改变人和物的“移动”,因此需要打通人流、物流和能源流。他表示:“人流、物流、能源流整合,才能使交通流畅通,最终实现价值流的再分配。”

“新汽车意味着以全新的概念,带来全新的能力,实现全新的用途,建立全新的汽车产业体系,带动全新的社会分工,同时创造全新的商业模式。”赵福全强调,“基于这样的考虑,汽车企业不能只做硬件,还要拥抱ICT产业。造车新势力涌入赛道,带来了新的能量,还有很多基于ICT的市场参与者,汽车产业的边界正在变得模糊。”

赵福全指出,汽车产业要构建“1+1+1”模型,第一个“1”是做好硬件的传统汽车产业;第二个“1”是拥有强大ICT技术的企业;第三个“1”是建立整个生态,制定游戏规则、提供基础设施的地方政府。“从这个角度来看,未来汽车企业将不再单纯是传统的汽车制造商。中国作为一个巨大的市场,拥有强大的ICT技术基础,消费者对万物互联技术有热情,同时资本也十分活跃,必将成为新汽车生长的沃土,我们要抓住机会。”他说。

“业内有一种观点,新汽车的上半场是电动化,下半场是智能化。但我认为,这句话可以表述得更精确些。现阶段,电动化是基础,在这个过程中也在实现智能化,是电动化+智能化;下一个阶段以智能化为主,但电动化仍是重要基础。没有电动化支撑的智能化,那就是‘孤魂野鬼’,而只有电动化、没有智能化,那就只是‘行尸走肉’。最终要实现的是生态化的发展,既要做好电动化,更要做好智能化,这是汽车产业发展的终极目标。”赵福全说道。

据介绍,新汽车的生态建设是战略制高点,动力系统的多元化发展是主旋律。未来一段时间内,动力总成将呈现多元化发展,网联化会成为竞争差异点。在做好硬件的基础上,未来智能化会是车企的核心竞争力,多合一电驱动,电池、底盘、车身三位一体全新设计的动力系统等将成为最重要的发展方向,其充分条件就是智能化。

“纯内燃机将逐渐退出历史舞台,”赵福全断言,“‘双碳’目标决定了应用碳基原料的动力总成没有未来,纯内燃机几乎不能做到零碳。而产业政策的引导也决定了动力总成在不同选择之间切换的速度。虽然传统燃油车在电动汽车发展不完善的情况下还有机会,但也一定会以插电、增程式、混动等方式并行。此外,原材料涨价、产能受限等因素,会给电动汽车推广带来一定挑战,变相为内燃机留出了一些生存空间。”

强化创新驱动 补齐技术短板

无论软件还是硬件的发展,都要在大生态环境下构造,有关部门的积极引导起着至关重要的作用,尤其是在动力系统正向新而生的赛道上。

马春生表示,变速器和驱动系统是汽车的核心零部件,也是汽车产业电动化转型和低碳化发展的关键支撑,随着中国汽车产业持续向好,中国变速器行业也经历了从无到有、从弱到强、从纯机械到机电耦合的发展历程,各类创新技术和产品不断涌现,呈现百花齐放的喜人局面。

据介绍,在技术创新方面,2021年,我国纯电动乘用车电驱动系统峰值功率达到95kW,较2016年增长34%,多家企业在扁线电机、油冷技术等领域实现突破,电驱动总成系统集成度不断提升。今年上半年,三合一、多合一电驱动系统配装比例达到55%。产业体系方面,行业形成了完整的产业链和供应链体系,驱动电机及控制器保持较强的国产化配套能力。2021年,全球前十乘用车电机企业中,中国占据6席。基于第三代半导体的功率芯片器件产业链持续壮大,产品价比逐渐提升。

马春生同时强调,行业也应认识到变速器及驱动技术发展的产业基础还不十分牢固,在电驱动系统集成度、电机控制器的关键技术、制造工艺等方面与国际先进水还存在不小差距;在关键材料和零部件层面,也需进一步攻关突破;同时,高效变速器等节能技术研发推广的速度、商用车电动化转型的态势尚不及预期。

对于如何强化创新驱动,实现变速器行业乘势而上的话题,马春生提出了三方面的建议:第一,对标碳达峰、碳中和目标,统筹推进节能和新能源汽车协同发展。在坚持纯电驱动发展战略的同时,引导企业进一步加强高效变速器混合动力等低碳技术研发,同时推进轻量化、低风阻、后处理等技术攻关和产业化推广。第二,加快商用车动力系统绿色低碳转型,持续加强支撑体系建设。面向商用车不同应用场景,开发工况适用好、经济高的低碳、节能动力系统,推动商用车领域电驱动系统、燃料电池及发动机技术研发推广。第三,强化产业技术能力,保障产业安全稳定发展。坚持统筹发展与安全,加大碳化硅器件、高能轴承等短板技术攻关,支持企业加快突破关键技术瓶颈,打好产业技术高级化、产业链现代化攻坚战。

董红磊表示,年来,电动化、智能化、网联化加速,汽车产业各领域、各环节的深刻变革和创新发展,催生出大量的新技术、新业态、新模式。但在后市场的产品使用端,随着汽车保有量的增加,相关联的新问题、新风险也逐渐凸显,对现有的召回法规、监管方式提出了新的要求。截至今年7月,我国已实施汽车召回2500多次,涉及缺陷车辆9400多万辆,其中98%以上的都是车辆满足产品标准,而在后市场的产品使用端又存在一些安全风险,如OTA、网络信息安全、动力电池维修等问题。除政府实施包容、审慎的监管外,产业链上下游企业、科研机构、社会组织也要在质量安全保障体系建设上下功夫,强化合作,多措并举。

多元化路线背后的市场选择

在本届研讨会上,北京航空航天大学交通科学工程学院教授徐向阳,详细介绍了混动技术路线对比分析研究情况。他指出,一两年来,自主混动车型的市场表现优异,增速较高,成为汽车行业的竞争热点;目前,自主混动技术主要集中在DHT、串并联、多挡化、双油冷、高速电机等技术发展方向上。

徐向阳表示,通过对多种方案的模拟研究,他们团队就混动路线的发展得出几点结论:第一,串并联相对并联方案,有更好的经济和动力,这在高级和更高级别车型上表现得尤为明显,多模功率分流可以提高节能的效果,但复杂度会增加;串并联结构简单,能明显提升综合能,但对电机要求高,使系统复杂度增加;单模的功率分流是比较综合的解决方案,串并联3DHT能最优,其次是2DHT综合价比更高。第二,对于串并联,发动机挡位数量的增加,比电机挡位数量增加对改善经济贡献更大,对于P2构型来讲,挡位数量的增加,可以改善经济,但对动力和经济的改善十分有限。第三,无论何种技术路线,提高发动机的热效率都是提高燃油经济最有效的途径。第四,电驱为主,纯电动续驶里程、高集成的DHT和P2将成为重要的发展方向。第五,构型创新和智能网联、管理和控制技术将是未来技术竞争的新高地。

徐向阳坦言,不同混动技术路线各有优缺点,企业是根据资源优势,技术积累、目标市场等因素的综合考虑而做出的最适合自身的选择。混动技术路线的多样化是国内外汽车市场呈现的共同发展趋势,没有最好的技术路线和产品,只有最适合企业和车型的技术路线。他认为:“2021年,自主混动技术产品实现突破以及混动技术品牌化的发展,使得市场竞争格局发生了较大的变化,我国汽车行业实现了从跟跑到并跑,甚至到领跑的华丽转变。”

华为数字能源技术有限公司智能电动领域副总裁彭鹏,分享了千伏高压台的电驱动系统的关键技术,为解决产业面临的技术关、安全关、引领关等难题提供了新的思考。他称,随着第三代功率半导体技术的融合,包括高效、高密电驱动技术及相关热门技术成为业界需要研究的课题。而这些技术及安全能力的提升,都是要提升用户在充电、续驶、安全等方面的体验。在彭鹏看来,发展800V及以上高压台的创新是优先和必经路径,高压大功率快充将带动充电基础设施成本降低,增加企业盈利。下一步,千伏高压将率先在中高端车型上推广,极狐、长安等国内最早量产高压车型的企业,已朝着这一方向进发。

提升软硬件能力面对新竞争

立足当下,放眼未来,在本届研讨会上,行业专家学者对电驱技术未来的发展做了展望和探讨。

徐长明介绍称:“2018~2020年,我国连续3年出现新能源汽车的需求台期;去年,市场开始爆发式增长,新能源汽车销量同比增长200万辆;今年上半年,销量达到240万辆,同比增幅高达115.9%。从渗透率来看,2018~2020年,新能源汽车销量占乘用车总销量的5%,去年这个数字提升了10个百分点,达到15.7%;今年上半年为24.6%。”

据介绍,新能源汽车爆发式增长的一个动因和表现,就是出现了超强竞争力的车型产品,即比同级别传统燃油车成本更低的新能源汽车。“这种快速增长的趋势还将保持两三年,一方面政策导向不会变,另一方面市场驱动力将越来越强;与此同时,在越来越多的细分市场上会出现具有更强竞争力的产品。”徐长明表示,“自主品牌车企在新的赛道上竞争力不断增强,现在看来,我们达到了最初的目的。”

不过,徐长明也指出,新能源汽车对传统燃油车的替代,与智能手机对功能手机的替代不同,电动汽车短期内不可能将传统燃油车的优势全部涵盖,所以未来一段时间,二者还会是良的竞争关系。

比亚迪汽车工程研究院副院长凌和表示,电驱动系统的成本约占新能源汽车的10%,新能源汽车市场快速发展也带动了电驱动产业,但这个领域也面临非常激烈的竞争。

尽管目前电驱动系统的整条产业链已非常完备,市场参与者众多,但行业的集中度逐步提升,头部前十的企业占据70%左右的份额。当然,这种竞争也带来了好处,比如技术迭代不断提速,新技术层出不穷,技术路线呈现多元化的发展趋势,并且产品成本大幅降低。凌和说道:“以电机为例,去年,随着扁线电机装备工艺的突破,并且扁线电机的槽满率非常高,电机效率、重量、成本优势明显,行业发展迅猛。”

那么,电驱动系统未来的发展方向是什么?凌和认为,应从两方面考虑:“一方面,物理结构,包括零部件关键技术将随着整车的需求进一步提升,终极目标是提高功率密度,把体积做得更小,改善功能的复用,使成本降低;另一方面,也是更重要的,电驱动系统的发展潜力还在于软件,即如何把底盘控制与动力系统的控制加以融合,做到响应快、操控好、安全高,这是未来发展的关键。”

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