10月28日-29日,由嘉定政府支持,国家特聘专家汽车组及盖世汽车联合主办的“2020第十二届全球汽车产业峰会暨第八届汽车与环境创新论坛”隆重召开。此次论坛以“思辨谋局,创新落地”为主题邀请百名权威嘉宾,共同探讨中国汽车产业在新形势、新格局和常态化疫情防控下,有序发展的思路举措。会议期间,吉利汽车集团副总裁、动力研究院院长王瑞平发表了题为“动力总成电气化转型发展方向”的主旨演讲。
以下为演讲实录:
王瑞平:大家早上好,我是吉利汽车的王瑞平,正如刚才徐总所言,近期大家正在热议我们动力总成下一步的转折点,最近两天李骏院士发布了《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,这里面对动力总成提出了很大挑战,因为和1.0版本相比发生了很大的变化,特别是混合动力的发展目标得到了大大加强。
我想大家也都非常关心,在这个特殊的转型期,我们到底应该怎么去应对?今天我想跟大家分享一下吉利对于动力总成电气化转型发展方向的一个思考和在此方向所做出的一些努力。
首先我简单介绍一下吉利,吉利汽车隶属于吉利控股集团,吉利控股下设了5大集团,包括吉利汽车、沃尔沃汽车、吉利科技、商用车等。吉利动力总成经过了十多年的积累,到目前为止已经开发了4代动力总成产品,由第一代的自然吸气到现在的混合动力专用的动力总成,已经拥有了完整的动力总成开发能力,从前瞻技术研究到仿真、实验、电控、NVH等方面都可以为整车客户提供系统的解决方案。
吉利动力在制造方面也在飞速发展,目前已经形成了现代化的高端动力制造能力,我们位于义乌的动力总成制造基地总部,应该是国内最大的,在全球来说也基本上首屈一指了。
下面我们通过一个短片来了解一下吉利动力,这是我们义乌的工厂,这些装备都是欧洲引进的,精度是高达微米级的,所以我们也把它叫做微米工厂。
回到我们的主题报告,今天我分三个部分来介绍,包括了市场分析、技术趋势和转型方向。
首先是市场分析方面。先看一下大的背景环境,今年由于疫情的大爆发,我们汽车行业也受到了巨大的冲击,这一变化也带来了自我保护,引发了全球化的逆转,客观上也使国际交流大大受阻,这就促使我们思考,应该如何加强自主技术创新,并且灵活布局供应链。这给企业短期内带来了巨大挑战,但长期来看也充满了新的发展机遇。
我们再来看一下全球市场的变化。首先我们要明确我们所处的环境、背景以及全球大的趋势,在这种情况下我们再来分析应该如何应对。全球整个轻型汽车生产总量19年是8970万,中国达到了2400多万,是最大的市场,欧洲和美国市场相近,分别是1800万和1700万,日本的本土市场将近500万,但是总量有900多万,差不多有一半是出口到海外的。根据行业的权威机构HIS最新预测,今年全球总量预计会达到7300万,比去年会下滑接近18%,欧洲和新兴市场的下滑超过20%,大家当然也知道他们目前疫情影响比我们更加严重。而中国预计会下滑近9%,大概会到2200万左右,会好于全球的其他市场。当然这只是一个预测,因为还要看最后2个月的冲刺情况。
对于未来的预测,总体来看明年会逐步回升,但是欧美日这些成熟的市场会逐步趋于稳定,增幅不会太大,而新兴的市场则会有比较大的增长空间。
再来看中国市场,同样也是具有比较大的增长潜力,IHS的预测到27年有望达到3千万,但是恢复到17年的历史峰值可能大约需要5年左右的时间,还是需要相当长的时间来恢复,因为毕竟最近这三年一直是在一个下调的阶段,这是和整个经济的大环境、大背景密切相关的。
这是中国汽车千人保有量和其他国家的对比,我们19年千人保有量达到了181辆,过去15年翻了10倍,但是相比欧美等发达国家600到800的保有量,中国仍有比较大的增长空间,我们可以看到右边这个图,千人保有量随着GDP的增长也会快速增长,就像美国、欧洲这些GDP比较高的国家,他们的千人保有量达到了800多台,几乎人均一辆。跟据中国国家信息中心的预测,未来中国的汽车千人保有量还会有一个比较大的增长,进入到成熟期之后估计会达到千人400到500,这也就意味着我们会到2个人一辆,虽然可能达不到美国的这个程度,但比现在还是有比较大幅度的提升,毕竟我们是一个人口大国,而且汽车是一个消费产品。
回顾了市场的情况,下面我们看一下技术的趋势。我们到底应该选择什么样的技术路线,才能满足全球不同市场的技术需求呢?先看一下大的环境变化,受气候变暖的影响,35年以来,北极的冰冻区冰面融化非常明显,因此加强环境保护已经势在必行,在欧洲呼声更加高涨。
另外按照行业的法规,纯内燃机已经无法满足法规要求,纯电动由于技术和设施的限制,普及也还需要比较长的时间,因此动力总成的电气化转型已经成为必然。我们看到这种大的形势背景下必须要找到一个解决方案的话,那由动力总成进行电气化到混合动力应该是一个比较有效的解决方案。
各国在推动节能减排、满足法规的主要技术路线上面又有什么不同呢?我们经过了调查分析,目前因为吉利也跟欧洲、北美,包括日系的一些供应商和主机厂都有大量的合作,也通过与大家的沟通和交流,我们得出来的判断是,目前欧洲是以48V和电动车为主,但是我们也了解到部分欧洲的OEM也在考虑HEV强混,同时他们要下一代把48V做成P2的48V,大家意识到了仅仅靠P0的48V已经无法达到法规的要求了,因为欧洲的法规压力更大,所以他们必须要想办法,当然政府也给了他们很大的支持力度,每台车的补贴也非常高,听说是达到了6千欧元,但是毕竟电动车市场容量发展还需要时间,这个购买短期之内还是存在着很大的不确定性因素,所以在混合动力他们也在思考,后面可能要加大一些力度了。日系一直以HEV和新能源为主的,他们是没有48V技术路线的。中国在向全世界学习,也许这也是我们现在什么技术路线都有的一个主要原因,可以说是一个真正多元化的市场技术呈现。不论是欧系、日系还是自主,大家总体的思路都是以电气化为主导,辅以传统动力系统的优化来满足未来法规的要求,这是大家一个比较统一的思路。
具体的技术路线方面,欧系由于它是聚焦在48V、PHEV和BEV,所以它是以增压直喷相关的高效技术为主流,变速箱是以DCT为主流来追求高性能,同时开展电气化方面的研发和推广。
日系没有48V,它聚焦在HEV、PHEV、BEV和燃料电池,以自然吸气为基础,追求阿特金森、EGR等高热效技术的应用,我们了解的信息是未来他们可能也会做增压小排量,变速箱方面日系是以AT/CVT为主,相比欧系更加追求平顺性。混合动力一直是日系的强项,也是他们多年以来在行业内比较领先的一个着力点。
中国自主系,也就是说中国动力总成的技术趋势是各个路线都有,包括高效的传统动力,包括各路混合动力,我们是在齐头并进的。在这样的一个大背景下,从发动机的技术而言,我们总体还是和欧系相对接近的,以增压、直喷和VVL等技术为主流,包括VGT等技术也在逐渐普及。变速箱方面中国以前是AT和CVT比较多,但现在正在快速向DCT转移,AT和CVT正在逐步下降,这主要还是受大的节能减排的政策驱动,因为DCT的节能效果是非常突出和明显的。
再来看一下IHS对全球各主体市场电气化转型的预测。总体来看,欧洲和日本的动力电气化的进程是比较快的,但是从去年到今年我们也知道,因为去年从年中国内新能源的补贴减半之后,下半年出现了断崖式的下滑,但今年由于大的国际形势的影响,电动车现在也在回升,欧系从去年的年底到今年以来,电动车正在加大力度进行推广,势头也比较猛,这也是取决于欧洲的政策做了比较大的调整,纷纷出台政策来引导这样的一个势头。所以整个的市场发展跟政策的关联度也是比较密切的。
IHS预测到2027年全球不同市场对于内燃机的需求平均仍然还在80%以上,其中也包含了混合动力的应用,因为混合动力也是以动力总成为主导,在传统动力基础上进行一个电气化升级来达成的一个技术路线。这个预测跟李骏院士发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》是非常接近的,其中提到2025年混合动力要占到传统车的50%,新能源是20%,这里面还包括了PHEV,这与IHS预测到2027年中国仍有80%需要用到内燃机的应用的情况也是非常相近的。
下面从环保和客户需求这两个维度来看一下对于技术方面的要求。首先是碳排放,我们目前的法规考核其实只是关注到了油箱到车轮的碳排放,只考虑了车辆使用过程中的碳排放,如果我们考虑全生命周期,根据计算,在当前煤电为主的情况下,如果热效率能够达到41%,其实它总的碳排放会与电动车持平,而如果动力总成的效率高于41%,那我们混动技术的路线可能会更低一点。考虑到整个发电的过程,我们目前仍然是以煤电为主,中国70%左右是煤电能源,在发电的过程本身这个污染也是不可低估的。
从这张图里面可以看到,蓝色是使用过程的碳排放,灰色是油井到油箱或者发电过程中的碳排放,黄色是制造和报废过程的碳排放。从传统能源到混合动力再到新能源,它的制造过程中能源消耗是在加大的,新能源汽车发电过程的碳排放是比较大的。从全生命周期来看,混合动力与新能源的排放已经达到了一个平衡,如果混动专用发动机的热效率能够进一步提高,就是进一步的节能减排了了。
下面是从客户需求这样一个真实的使用场景来看。我们来对比一下中国和欧洲的区别,图中绿色的柱子是代表人口的密集度,可以看到中国的城镇人口密度非常高,道路拥堵也很严重,平均车速是在30公里每小时,而欧洲最拥堵城市也在50公里每小时以上。大家都感觉到了这一两年城市的拥堵在日益加剧,低速情况下发动机主要工作在低效区域,所以也可以感觉到这两年油耗在升高。这带来两个问题,一是人口密度大、高楼住宅比较集中的情况下,在短期以难以满足充电便利性的要求,二是的拥堵情况会使得油耗激增。针对这两个问题就引出了混合动力技术路线的考虑,因为混合动力一是不需要充电,二是又可以在低速下用电机来弥补内燃机低速低效的劣势,使得发动机既可以主要工作在高效区域,可以应用低速用电、高速用油这样的策略。再通过有效智能控制,包括对上下坡混合动力的控制,使油和电进行智能结合,达到一个最佳的匹配,这样混合动力就可以有效解决我们以上提到所面临的这些问题。
回到这两天大家热议的,也是前两天李骏院士发布的2.0版本的节能和新能源汽车的技术路线图。我是它简化、聚焦到动力总成相关这一部分,可以看到,混动在传统车中的占比是从25年的50%,到35年的100%。到35年混合动力和新能源将各占半壁江山,纯电动加插电混动占了50%,混动占50%,这个对于混合动力来讲是一个非常大的跳跃性增长,过去这十多年,这两天大家也听到了很多专家的报告,我们在混动方面因为没有政策的激励,所以大家推动的力度是比较弱的,投入可能也没有那么明显,使得混动几乎这个技术处于一个比较难受的状态。
混动技术路线是节能减排非常有效的技术方案,但是因为没有相应政策支持,导致推广起来比较难。一方面是成本增加,毕竟是新的技术,要增加电机、电池等等都会使得成本有一定程度的增加,另外开发的难度也会加大,因为软硬件的复杂度都提高了,而且智能化的难度也在增加。混合动力如何才能得到有效推广,我觉得下一步就像李院士所说的,我们现在制定了明确的方向,但是这个具体目标怎么实现还需要相应的支撑举措来保证,李院士也呼吁大家积极参与进来。
这里想跟大家分享一下欧洲和日本对于节能车推动方面政策的引导。欧洲对于节能车的政策是二氧化碳的排放量越低,购置税越低,让客户从购买的成本上更容易接受节能车。我们可以看到二氧化碳排放如果超过了255克每公里,购置税可以达到2175英镑,这个政策还是一个挺明显的导向。
日本对节能车的政策也是类似的,节油率越高税收越低,因此日本混动车的增长也是比较快的,除了微型车之外,混动在乘用车中的占比超过三分之一,效果还是非常显著的。节油10%、20%、30%或者大于40%,重量税、排量税、环境税这些所有相关的税收都有不同程度的减免,比如达到20%以上环境税可以免税。
我们看到欧洲和日本是从消费端来激励客户购买低油耗车,中国是通过供给端降低企业新能源的积分要求,从而激发企业研发节能车的积极性。如果国家能够出台消费端降低客户购买成本的政策,就像日本这样和节油率挂钩,节油率越高购置税更低或者其他相关的税收更低,那这样对节能车推广也会非常有利。
这里想跟大家讲的是一个混合动力目前的占比情况,在中国可以看到18年占比1%,19年占比也基本上是1%,还不是很高,但是今年整个混动增长还是比较快的,当然主要还是丰田和本田,因为我们中国的这种混合动力车型投放还比较少,1%其实也才20多万辆。但是根据预测,今年混动增长可能会达到2%,未来可以看到4%、5%、6%,当然我认为这个也是有点保守了,这是IHS的预测,是在2.0的技术路线图之前做的预测,在新的技术路线图下发了之后也会有所调整,我相信车企的积极性也会高涨起来,大家应该也会加大力度。
第三部分是关于转型方向,以上通过对市场的分析和技术路线的了解,我们可以看出来,动力总成电气化的转型势在必行,这是大家都达成的共识,但是企业应该如何来定位我们的转型方向,具体而言到底应该如何实现从传统动力过渡到电气化的平台上去,从而实现在电动车过程中的一个平稳过渡呢?
下面跟大家分享一下我们吉利的一些思考和我们所做出的一些努力。这是我们对于市场的一个表述,我们认为现在中国的市场就是呈现这样一个多元化的态势,也就是包括了高效的传统动力,P0的48V或许以后会进入到P2 48V,包括HEV、PHEV、增程式,然后在后面进化到新能源车,我们认为是以这样的一个路程来往前进行推进的。
但是这样也会带来一个问题,这种多元化的技术路线,我们比别人的技术种类都多,如果我们都做,就会形成我们研发和制造的投入巨大,多种路线并行重复投入,而且开发周期也会延长,这样到市场上之后,产品的成熟度也会比较低,还会导致成本难以分摊。
那如何应对呢?我们吉利思考的办法是采用同一个平台来兼容多种技术路线,以快速应对不同市场的需求,因为吉利也有很多的出口项目所以我们要应对全球的市场需求,这也是为什么我们一直在研究全球市场,而不仅仅是局限在国内。
这个多元化的动力技术,它具体如何在同一个平台上来实现逐步的演变呢?想用这张图给大家形象地说明一下,我们可以看到左边是传统动力,右边是电动车,传统动力加上三电(电机、电池等)就会进化到混合动力领域,这4种混合动力,从微混、深混到插电混还有增程式,在这样的一个过程当中,电气化技术其实是在得到不断积累的。在增程式或者插电的基础上,把内燃机去掉,就自然而然演变成了电动车。我们认为这是比较适合我们国内发展技术推进的路线图的。这个技术路线图可以显示出来我们一步完成跨越是有难度的,但是逐步去进化是非常符合逻辑的,因为现在的内燃机不可能全部抛弃,我们有大量的产能基础在这里,大量的加油站,这种便利性,大量的客户群体都不是一下子可以抛弃掉的,这种惯性的势头,一百年的历史也不是一下子可以颠覆掉的,电动车尚还有诸多的限制,混合动力这种中间的技术可以成为其中过渡的纽带。
所以其实我们可以得到的结论是,混合动力和电动车之间的技术是互通的,是可以共享的,它们是可以长期并存的。
这个讲的是吉利在这个方面所做的工作,吉利开发了以1.5TD和7DCT为基础的电气化动力总成平台,覆盖了MHEV轻混、HEV深混、PHEV插电、REEV增程等5种技术路线,还可以满足不同扭矩和不同性能的车型需求。
以这个平台为基础来演示一下我们的电气化过渡的思路:通过组合不同大小的电机和电池来实现不同程度的电气化。可以看到灰色部分都是通用的,这是基础动力总成,绿色或者橙色部分就是加强电气化过程,也就是电池、电机不断加大。在这个过程当中我们可以保持基础不变,当然我们会逐步进行系统效率优化,同时电池、电机不断加大,电量、功率提升,来满足更高性能、更大需求,这样就形成了一个很好的平台化开发,可以规避刚才谈到的很多问题。这个平台是可以满足A0到B级车全方位的供应需求,包括轿车和SUV等的应用。
下面来看一下我们吉利模块化的平台架构。这是基础的平台,这是48V轻混的;这是插电混动的,我们是独创的P2.5的架构,所以很好的压缩了各种空间;这是HEV的。这是一个简单的模块化介绍的视频。
这个就是我们在最后展示的第一代HEV系统,其实这个产品我们现在已经投放了市场,进入了广州节能车目录,同时这个产品也搭载在我们的领克01这一款车上在欧洲上市,实现了我们出口到欧洲发达市场的里程碑式的跨越。刚才讲到的新的动力总成也已经实现了向欧洲出口,在马来西亚本土化,包括对其他的海外国家也有技术和动力双输出。
原来大家可能会感觉到油耗和性能是一个冲突,我们过度聚焦油耗的时候性能上就会有一定妥协,过度聚焦性能又会损害油耗。如何既能够降低油耗又确保我们的性能是满足客户需要的让客户的驾驶感受和体验比较好呢?这就是我们在这一套HEV系统产品开发当中要重点关注的,通过系统优化和智能控制策略相结合来实现既能节能,同时又能保证驾驶性。
这是昨天刚刚颁发的。我们这个平台覆盖了所有的混合动力的技术路线,因此获得了2020年中国汽车工业科学技术进步一等奖。这个也恰恰符合了2.0版的技术路线图,对于未来的混合动力发展,应该说是大力推广,奠定了一个比较好的基础。
电气化对于未来的动力总成会带来什么样的变化呢?我们认为总体的趋势将是随着电气化程度的提高,整个的动力总成系统将更加高效,并且机械的部件将得到简化。由于电机的加持,发动机的工作区域可以聚焦在高效区,使得混动专用发动机热效率可以做得更高,我们认为可以达到45%甚至于更高到50%。我们在实验室里面已经做了大量的工作,目前我们的有效热效率已经达到了接近45%。
我们认为变速箱齿轮数和档位将减少,因为往混动方向发展后就不需要这么多的档位了,传统的6到9档可以简化到混动的1到4档,对于增程式或者电动车只需要1到2档。
未来的趋势就是机械和电子技术的集成,将形成更加紧凑的动力包这样的概念。
通过这种电气化的转型,我们吉利的目标是希望实现4E目标,就是Efficiency高效率、Excellence高性能、Electrification高电气化率、Economy高经济性。高经济性包括了驾驶的经济性和客户使用的成本,包括我们整个开发的成本。
最后和大家分享,我想大家也会达成这样的共识,我们努力的方向是由动力总成的使命所决定的,那就是要让客户满意,环境友好。
谢谢大家!
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