TMC大会:电动车碳排放竟比燃油车更高?
一年一度的汽车传动与驱动技术国际研讨会不受疫情影响,上周如期在上海召开。这次发布会的内容还是硬核,这篇文章是我这次参加TMC后根据自己的理解总结出来的未来汽车趋势和技术要点。或许这些内容可以帮助我们揭开当前行业的一些迷雾,让我们更好地了解中国汽车行业的现状。
文章摘要
生命周期碳排放将成为影响电动汽车发展的新政策;
未来10年,电动车成本仍将低于燃油车;
P2/P3混动将成为主流。
2010年以来,汽车市场进入了一个新时代。智能驾驶和新能源汽车已经开始冲击原有的汽车结构。这是一个不为人知的新领域,传统欧美厂商积累的优势也受到了一定程度的影响。面对这种情况,国内专家学者与车企、供应商一起,开始就未来复杂的环境和技术方向进行沟通和探讨。
●旧话重提新能源,未来十年何去何从?
首先我们抛出一个问题:供应商、车企、行业是否认为现阶段纯电气化可行?从现场观察,很明显我们已经意识到现阶段的不足。大部分汽车从业者一致认为,现阶段纯电动汽车无法支撑国内汽车市场。这种情况既有技术原因,也有政策原因。
1)看政策。
我们先看政策层面。2021年,我国提出了一个非常“神奇”的政策,那就是《乘用车企业平均油耗与新能源汽车积分并行管理办法》,也就是俗称的双积分。双积分的主要目的是鼓励企业降低乘用车平均油耗,即提高新能源汽车的产销比例。
但是今年对这种集成方式进行了修改,其主要修改方向如下图所示。
第二个因素是电动汽车的成本无法与传统燃油汽车竞争。下图为2021年维也纳峰会数据。可见,未来传统动力的成本仍优于纯电动汽车,多种动力形式将在未来很长一段时间内并存。
“不同能源动力系统的成本演变趋势”
引用东风汽车研究院的判断:2030年,传动动力仍能占据75%的市场份额,因此传统动力仍是一个方向,提高发动机热效率和经济性将成为未来传统内燃机领域的重要趋势,因此尽管电气化浪潮凶猛,但市场接受度仍有待提高。
最后一个原因是网上讨论的话题很多:电动车真的环保吗?
对于日本市场来说,目前HEV车型的生命周期碳排放优于纯电动汽车,主要是因为纯电动汽车在原材料开采和材料回收方面的碳排放较高,而HEV在日本市场非常成熟,丰田、本田等。拥有成熟的回收产业链,可以减少从车辆、零部件和材料制造到维修和废弃物的整个生命周期的排放。对于中国市场,我们过去更多考虑的是乘用车在行驶过程中的排放,所以在考虑了全生命周期的碳排放之后,我们会对传统动力和纯电动汽车有新的认识。
显然,从全生命周期的碳排放来看,目前我国纯电动汽车的生产并不优于纯燃油汽车,因为电动汽车从原材料提取到整车生产都会产生大量的二氧化碳,更不用说纯电动汽车在车辆回收方面做得并不好。
目前我们还不能确定整个进度是否受到了疫情的影响,但相信最终的发布时间会在这一两年。这意味着全生命周期碳排放政策将成为双积分后的又一权威政府监管,而这一监管显然更为合理,因此新规的出现可能会对目前的纯电动汽车厂商产生负面影响。
混动才是未来10年的真赢家2)聊天技术
政策之后,我们来谈谈技术。我们知道,中国开始制造新能源汽车的时间比较早,市场份额也比较大。但从技术角度来看,国产自主品牌新能源汽车与国外仍有一定差距。
首先是芯片问题。是的,作为中国高端制造业的隐痛,芯片不仅在通信行业受到限制,在汽车行业也是如此。
目前这个市场基本被英飞凌、三菱电机等厂商长期控制。目前比亚迪在国内有点话语权。目前,比亚迪已经完成了IGBT 4.0技术的量产。但是从目前的国际形势来看,第一集团的英飞凌和三菱电机已经处于第七代IGBT技术阶段,显然我们还处于相对落后的状态。
不要以为投资了就一定会有收获。如果你不能实现大跃进,你必须在基础科学领域安定下来,一步一步地前进,才能获得回报。当然,我们不必过于悲观。国家和行业其实都很清楚我们的不足,很多像比亚迪这样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领域,国防工业领域的IGBT也不弱。这与航空空等行业对成本不敏感有关,这是题外话。
除了芯片,第二个是减速器。在前几年的TMC中,我们偶尔会争论开发一档减速器和多档减速器。
高速化、系统集成化和多挡化是实现电动汽车驱动系统小型化、轻量化、高效率和低成本的有效途径。为什么这么说?首先,现阶段的单减速机虽然在舒适性和噪音方面没有太多的问题,但是随着技术的发展,电动车的电机转速在上升,对效率和能耗的控制也更加精准。此时,单速变速器的动态性能和速度范围的表现并不令人满意。一般来说,单速变速器在高速时性能不佳是受电机转速而不是电机功率的限制。当单速变速器慢慢不能满足需求时,双速变速器开始出现。
目前,在多速传动领域,国内外都在努力。国外有ZF、舍弗勒等传统强手,国内供应商也不甘示弱。这一次,大家都没有落后,包括重庆青山工业、SAIC双速变速器、万里扬双速变速器等。国内多速变速器在技术上的玩法有很多,包括目前市面上所有的配置,即AMT配置、at配置、双电机。
当然,我们也应该看到当前的不足和困难。首先是内部润滑,多速变速器面临润滑和散热问题。如何设计内部结构和齿轮成为润滑的关键。在这里,我们不得不提到一个新概念:主动润滑。未来变速器将引入主动润滑的概念,从而降低变速器的能量损失,提高润滑效率。
第二个困难是齿轮。主要问题是制造精度和材料。这部分涉及基础科研,但确实是我们的薄弱环节,需要国内供应商的共同努力。
博世的电动无级变速器本质上是万里扬的产品。它的代号是E-CVT280,是一款完全适应电驱动的变速箱。他们认为电驱动的应用可以大大降低电机的扭矩和转速,有效减少电机材料的应用,降低轴承精度,降低电机成本。电机转矩和速度的大幅降低可以有效降低对控制器的需求,降低成本。
从博世和万里扬的分析来看,电驱动CVT似乎也是未来很有前途的发展方向,但不可否认的是存在几个问题。首先,无级变速器承受扭矩。我觉得有必要配小电机,这和大电机扭矩过大,CVT承受不了有关系。第二点是,其实电机已经有了很好的调速特性。有必要重复使用CVT吗?第三点是效率。
总的来说,我们在纯电动领域有一些优势,也有很多劣势。在电池领域,缺点是上面提到的芯片和传输。希望我们中国企业能够抓住机遇,加快相关产业的突破,作为消费者,能够对这个行业有信心,让新能源真正开花结果。
●传统大国依然充满活力,未来十年P2/P3可能成为主流。
既然纯电动现阶段无法撑起下一个十年的大旗,那么爆发点在哪里?答案显而易见。这是混合技术。至于是哪个级别的混合动力技术,TMC大会的普遍意见是P2和P3。P2和P3成为主流,因此DHT的发展将成为下一步变速器研发的重点。
除了插电式混合动力之外,得益于消费者对丰田HEV车型接受度的大幅提升,未来5-10年HEV车型将是新的浪潮,国内车企将推出更多HEV车型,以满足混合动力市场的需求。
同样,48V也不再是过渡产品,将正式进入技术主力军。48V是传统车企往年应对双积分的技术措施,但在这次TMC大会上,你会发现,曾经被视为过渡技术的48V,吸引了更多的关注。
我们可以看看2021年到2021年的双积分政策。整个政策越来越严格。如果没有新技术更新或者纯电动车销量增加,平均积分越来越快变成负数。因此,当面临这些迫在眉睫的问题时,车企需要采用低成本的技术方案来完成试卷。
当然,48V系统之所以能够受到青睐,不仅仅是政策因素,48V本身技术升级带来的优势也是车企选择它的重要因素。
每百公里节省1L油耗看似微不足道,但从发动机入手的技术成本远高于使用48V系统,所以从技术和成本控制上来说,48V确实是一个不错的技术方向。
最后,我引用法雷奥技术专家的话来结束48V的预测:“我们预测中国将在2026年采用新的运行条件。目前,48V系统由于其技术和成本优势,发展迅速。我们预测,这一制度将不再是短期过渡方案,而是中期甚至长期方案。”
编辑点评:到目前为止,一场充满干货的技术会议已经结束。不知道读者朋友们看了之后怎么看。至少对我个人来说,它让我对目前国内汽车行业的技术局限有了更深刻的认识。如果用一句话来概括,那就是:“修远还有很长的路要走,我会从上到下寻找。”
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