首页「新城注册平台不管怎么样,采用48V的能源结构对于整个外部电力能源的依赖程度比较低,所以一定会对改善整个环境有比较大的提升。
本文为励展博览集团及NE时代于4月25-26日联合主办的 第三届AWC2019新能源汽车三电系统开发与测试技术大会 演讲嘉宾的现场实录。
夏伟:首先感谢主办方和大家花这么多时间聆听关于整个电气化路线的解决方案,我的整个介绍分成4个部分讲。
第一个部分,因为索恩格对于很多朋友以及行业专家们来说还比较陌生,我用两页非常快速的介绍一下整个公司;第二部分,前面有多位专家讲整个新能源电机在市场上的发展,我也带来了关于整个新能源市场及48V这两块市场上比较热的话题,我们自己的一些分析和判断;第三部分会讲一下整个48V未来发展的方向,最后是提到高压电机的解决方案。
索恩格这个名字比较新,其实已经有100多年的历史,原来是博世的起动机和发电机事业部,因为股权的变化,在2018年1月1号我们正式更名为索恩格汽车部件(中国)有限公司,主要产品是汽车起动机、发电机、48V电机以及高压电机。
我重点谈一下在全球为什么电动车一下子变的这么热?一方面是中国政府对于整个新能源汽车每一年有一个巨大的财政补贴,除此以外我们纵观全球各地市场的发展变化也会看到,欧洲因为柴油门事件,欧洲各大主机厂都相应的调减柴油车的比例,为了达到2020、2025年的油耗目标,欧洲发布了零排放低排放车辆法规进行推动,这与中国的新能源汽车政策类似,都是用以推动整个新能源汽车行业的发展。除了中国和欧洲以外的各个国家,在未来整个油耗目标的压力也是非常大,我们对全球的主机厂当前的节能减排或者说油耗目标做了对比分析,相对2021年95g/km的碳排放目标来说,在这个表里面只有像戴姆勒等公司能勉强达到欧洲的2021年的碳排放目标之外,其他的车企都面临严峻的压力。
毋庸置疑在这一块我们一定想尽一切办法达到这个目标,如何来达标?无非是两个路径。第一个是进一步提升整个内燃机燃油的效率,降低排放;另一个是增加整个新能源汽车的占比。
基于这样的情况,我们除了会关注整个电控单元当中原材料的发展变化,同时也对动力电池、充电桩的数量等进行很多的分析。在整个分析的结论当中,从索恩格的角度,目前来说要有效的降低电池的生产成本还是任重道远。很早以前大众做MEB项目的时候就提出了战略规划,但是目前来看会比较难达成,因为现在提出的有效降低生产成本,但是忽略了原材料价格和市场价格也会发生剧烈的波动。
与此同时非常值得关注的是,现在有很多的专家和学者提出来,我们除了关注单个车辆碳排放的数值,更重要的是要去看车辆在整个生命周期中二氧化碳排放的结果。其实我们会发现在生产内燃机车的整个过程当中,尤其是生产电池的过程当中,会产生大量的二氧化碳的排放。我们认为新能源一定是未来的发展方向,但是新能源来的速度还没有那么快。
这一块基于我们说的新能源市场来的没有那么快,一方面是原材料和成本的变化,再一个方面也可以看一下各个国家的能源构成情况。目前来说全球的市场范围内,对于非清洁性的能源占比还非常高。其实在美国80年代末期就提出了非常有名的模型: 在整个模型当中发现,只要你的能源结构中清洁能源的占比不是那么高的情况下,纯电动车的排放以及能源的利用率,其实跟当前所用的内燃机的能源利用率是相对比较接近的。我们也对比了柴油车、PHEV以及48V在整个生命周期当中排放的情况。我们发现对于二氧化碳的排放而言,汽油车毋庸置疑一定会有反向负面的影响,一定会增加排放;PHEV会用电,这个也是取决于能源结构。那么如果是在能源结构以清洁能源为主的情况下,EV确实是有助于降低二氧化碳的排放。但是如果在能源结构不合理的情况下, EV甚至有可能会带来更多的二氧化碳排放。但是不管怎么样,采用48V的能源结构对于整个外部电力能源的依赖程度比较低,所以一定会对改善整个环境有比较大的提升。
我们针对不同的车型搭载了不同的节能减排技术,对于整个二氧化碳排放的结果进行了分析,在整个生命周期当中,其实我们并没有明显的看到纯电动车一定会带来更好的排放结果,但是与此同时整个使用周期的成本会更高。
我们对比整个生命周期中的所有成本,除了用电成本外,还考虑到一次性购买成本,以及电力使用成本,停车、充电的成本,综合的维修和保养,会发现PHEV和EV相对来说总体使用成本还是会比当前的内燃机更高一些。
在这样的情况下我们再看,对于全球的行业法规推动,各大主机厂应该采取什么样的解决方案?这张图显示了全球二氧化碳排放节能减排的目标,中国2025的目标相当于欧洲2021的95 g/km的目标。之前那张图大家可以看到,目前来说在欧洲只有很少一部分主机厂可以把当前在欧洲路上跑的车带到中国来,完全可以满足2025节能减排的目标。但是还有很大一部分的车企仍然面临巨大的压力,这种时候主机厂一定会从成本和法规的角度考虑,到底什么样的技术解决方案更加符合他。
这个里面刚刚有提到,中国是PHEV,欧洲是ZLEV,跟中国是一样的。如果中国的主机厂觉得内燃机的压力很大,会通过生产零排放和低排放的车辆,通过放大因子来有效放宽在整个内燃机油耗当中的设计,所以对于主机厂而言一定会在两个道路当中走,要不然进一步提升内燃机,要不然有效的提升整个新能源汽车的占比。
基于这样的市场发展前景,我们再去看市场上的发展变化,左边这张图是我们一直对于全球市场做的一些分析和判断,在去年的时候我们预测2020年装配量将达到12%,和目前的情况一致,在2025年装配率是29%左右。但是今年我们看到,尤其是整个欧盟的汽车企业,迅速的扩大了整个新能源汽车的占比。所以在这个里面我们会发现,其实新能源汽车的提升比例非常大。我们看到48V加HV,整个48V的装配率也是行之有效快速的提升。这里面提升主要是来自两块市场,第一块是欧洲,绝大部分主机厂没有办法满足企业评定油耗的要求,所以一定要想办法提升整个内燃机节能减排的效果。
第二块影响很大的是中国,对于中国而言,中央政府现在已经明确了在2020年以后整个补贴一定会取消掉,与此同时还会把之前的新能源汽车补贴的系数降低。以往生产一台车计算的时候是按1.5甚至是2的系数计算。2025年,按照国家的政策系数会下降到1。这样的情况下我们也做了分析,其实从整个的成本竞争力而言,会发现新能源随着中央政府补贴退出,在整个蓄电池不能达到理想的价格和成本的情况下,48V的竞争力会非常显著的凸显出来,成为市场上非常主流的解决方案。
在市场上很多人谈的比较热的就是48V拓扑结构,主要是发动机的位置,通过皮带连接发动机。其实48V除了这种方式之外,我们也可以做P1-P4的解决方案。在市场上我们跟很多的客户有在做一些沟通,因为随着电机系统逐步的减少,在整个滑行过程当中带来的流量效果,也可以提供有效的解决方案。目前国内做的项目节能减排能够做到13%-15%左右。
对于P2和P4的解决方案,目前来说做出来的结果基本上可以达到10%-20%左右,所以看出来整个48V不会过于依赖IGBT的成本,因为受制于整个IGBT当前成本的因素,所以48V是比较完整的解决方案。
我们简单的把拓扑结构分成P0和PX,PX是P1-P4的解决方案。这个是欧洲三个主要的汽车品牌未来的产品发展战略,其中我们看到深蓝色的部分都是ICE的,黄色和橙色是PHEV的,不管怎样从未来发展的趋势来看,整个新能源会成为未来的发展方式,唯一的区别是到底什么时候停止常规内燃机的生产和销售。从ICE整个新能源过程当中非常重要的解决方案就是48V的解决方案,所以这个里面会判断,有的主机厂会采用48V,P0和PX共同走到这个解决方案。所以说整个新能源的成本以及48V成本的对比,也可以很清晰的看出来,48V还是有非常强劲的生命力。
再谈一下具体所做的产品,这个是第一代做的48V P0的电机,这款电机也是基于目前非常成熟的发电机,年产量达到400万台以上了。而且目前这款电机是采用风冷和水冷可选的解决方案,当前做的能量回收峰值是12KW,加速功率是10KW,对比目前市场上其他产品可以说是做的非常好的,也就是现在的48V电机全部是采用4.0、2.0的,这个对于以后做自动驾驶等等都可以。
此外大家忽视了对EMC的影响,就像我们刚刚看到,对于整个48V电机,其实需要不断的持续做升级,我们现在来说也做了第二代的电机。我们第二代的电机会把原来的能量回收的峰值功率从原来的10KW提升到15KW,加速功率也是提升到12KW。其实针对WLTP工况做测试,要想车辆在行驶过程当中达到最佳节能减排的效果,其实在最理想的能量回收的功率大概是18KW左右,所以我们基于当前的电机做了改善,在主机厂安装匹配没有发生任何变化的情况下有效的提升了发电机的功率,让整个节能减排的效率不断的提升。
除了本身的节能减排效果,大家有可能知道整个48V电机,在欧洲其实有很多的测试在工况当中不能测出来的技术。这一块有一个认证体系,我们公司在过去的2年当中一直在开展关于Eco-Innovation的工作,通过48V的有效提升也可以非常行之有效的去达到一个非常好的节能减排效果,所以我们经历了非常冗杂的欧盟认证体系,只要是装配了我们的电机,在欧洲的车辆,欧洲的企业他们享受1.2到1.7g二氧化碳的加权值,这对各大主机厂的诱惑力是比较大的,也就是48V的竞争力可以达到目前所有用的成功的内燃机解决方案的成本,这个是非常有竞争力的解决方案。
其实我们对整个WLTP,因为可能在座的各位都知道,目前来说中国采用的是NEDC,从2020年以后到2025会用WLTP的工况做所有相应的测试,所以说我们也对于整个WLTP的工况当中,对于整个车辆行驶过程当中,如何去达到最佳的能量回收效果,去分析到底需要输出领域的范围是在什么样的区间范围之内。我们发现其实峰值点大概会出现在17.7KW,最理想的匹配为P2的解决方案,电机是18KW的电机,匹配15-22AH的电池能达到减配效果,同时能够达到50公里的定速巡航。
我们的电机不断的往后移,其实存电趋势增加非常明显,我们发现24KW的电机相对来说达到节能减排经济性更好,通过P4我们可以把速度再往上增加10公里每小时,提增到100公里每小时,加速性表现会很好,也就是说通过整个48V电机的拓扑结构的变化,除了有效的提升整个节能减排的效率,我们还能够带来更好的驾驶感受。
基于这样的分析,我们现在也和很多主机厂进行合作,就是在做整个48V的X电机,我们采用的是6相电机结构,会有几个好处,第一个可以非常有效的提升整个电机的内外连取,我们现在做的电机是25KW电机,这个就是为了让我们的主机厂得到更好的节能减排效果。
另外对于整个电机我们始终让它的效率处于一个非常好的工作范围,这里有几个关键点,第一个关键点是我们如何能够让电机的冷却达到最佳效果?在整个电机当中我们加装了很多温度传感器,确保整个电机温度,以及确保每次启动时达到更快启动的效果。
此外在整个设计当中,我们尽量的减少对整个系统的依赖性,因为目前来说还是致力于全球的客户,所以希望对系统的依赖性越小越好。
再一个现在我们对于整个效率所处的区间范围,基本上在有效的工作区间范围之内,效率可以控制在85%的水平,目前在持续工作状态当中,我们基本上可以做到80%。
这个是我们做的P4的解决方案,目前正在跟一些客户讨论,通过电机再加上一个LC做成非常简单的P4解决方案,通过该解决方案,节能减排效果虽然不是最好,但是整个的应用成本相对来说会非常低,因为可以省去高压部分。
最后一块再提一下高压电机,其实在业内一直都是在做12V和48V电机,下一步会开发整个高压的电机,高压板的电机刚刚也有专家做了介绍,但是我们还是想要走跟市场不一样的解决方案。目前来说我们还是希望持续地走六相发电机、提升整个NVH的解决方案。对于整体设计方面,通过这样的改进可以有效的提升NVH的状况。再一个整个6相的水平有助于降低对于电压的要求,再一个失效的模式下可以达到使用的需求。
我们考虑是2速的电机,这里面基本上是我整个的研究介绍了,整个48V电机,我们是市场上第一家推出的,因为在2015年的时候开始回到这个领域当中,我们通过全球的团队以及中国的团队,可以有效的为中国的客户提供及时的服务,对于我们做的逆变器,其实也是采用业内最为先进的低温陶瓷解决方案。所以整个产品的可靠性和性能,目前来说在业内是最好的,再一个是因为我们本身发电机的规模效应已经达到千万台以上,所以我们有非常好的背景。
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