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传统与未来的碰撞

来源:国际汽车设计及制造 发布时间:2020-04-09 729
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——记2019中国国际内燃机先进制造技术峰会&2019新能源汽车产业发展高峰论坛           随着国家政策的不断完善和推动,新能源汽车行业发展逐渐趋向于市场导向化与标准化。据EVSalesBlog公布最新数据显示,2019年全球新能源汽车(以插电混动及纯电动为主)的销量约为220万辆,市场占有率为2.5%。自中国补贴新政落地后,新能源汽车更是进一步往高续航里程和高能量密度发展,新政的实施将新能源汽车的产业逐步分化,优胜劣汰的行业洗牌时代或加速来临。   内燃机作为人类历史进程中在动力方面最重要的发明之一,也是当今热效率最高、应用最广的动力机械之一,被广泛应用于汽车及非道路移动机械等领域。而随着近几年新能源汽车热度不断攀升,以内燃机为主要驱动的传统车企压力渐长。
从内燃机看未来
 
――2019中国国际内燃机先进制造技术峰会侧记
 
“节能和减排是内燃机行业不可逃避的问题”
 
“新能源:从‘鼓励’到‘惩罚’,技术路线回归理性”
 
“对内燃机要有信心”
 
“2025年以后我们目标的热效率要达到44%以上”
 
姚春德,教授,天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室
 
而就柴油机面临的几项挑战,天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室姚春德教授做了分享:制造成本越来越高、使用成本越来越高、电控系统掌握程度不够……2018年中国国内石油进口依存度已达72%,2018年消耗柴油1.67亿吨,排放了65%以上NOx和90%PM,能源和环境问题也成为一大挑战。
 
姚教授还讲了一段小插曲:在80年代,他听一个专家提到,“我们现在给学生作报告的时候说石油最多还能用40年,但是30年前我还是学生的时候老师也跟我们说石油最多还能用30~40年”,或许这能够给更多从事内燃机行业的人士来说以一些信心。但不管如何,节能和减排是内燃机行业不可逃避的问题。
 
“柴油/甲醇组合燃烧构成了新一代压燃式发动机,可大幅度减少柴油消耗,以准均质压燃方式工作,以更低的制造成本、更低的使用费用实现发动机更高效、更清洁工作!”演讲的最后,他介绍了新一代压燃发动机的一些特点、应用实例以及优势。
 
蒋学锋,副总经理 / 副总工程师 , 东风商用车公司,东风集团
 
“这几年我们都一直在说商用车、柴油机的转型升级,这是一个非常关键的时候,我认为转型升级中转型的话本身更加的重要,升级的严格意义上说应该是换代。”东风商用车公司副总经理、东风集团副总工程师在会上如是说。
 
随后,他从整个市场和政策的环境方面为与会的嘉宾进行了分析。“2020年整个新能源的补贴政策即将退出,取而代之的就是双积分的政策,如果说过去对新能源的发展用得是一种鼓励的方式,我个人理解未来将会是一种惩罚的制度。”他说道,“新能源补贴政策的退出,也使得我们在新能源的技术路线方面能够回归理性。”
 
“电动化不是用来消灭柴油机的,但内燃机本身要做得更强,强化智能化的控制等也是势在必行。”他总结道。
 
邢敏,秘书长,中国内燃机工业协会
 
“从国庆阅兵开始,几乎所有的参加检阅的装备都是由内燃机动力驱动的。”中国内燃机工业协会秘书长邢敏的演讲令人印象深刻,他呼吁大家对内燃机要有信心。
 
据他介绍,内燃机工业是我国重要的基础产业,统计数据显示,2018年,我国内燃机总产量达到8,100万台,总功率26亿千瓦,进出口总额279亿美元。近5年来,我国内燃机工业发展较为平稳,功率水平逐年提高。在节能减排的方针指引下,高性能、低消耗、少污染的机型成为内燃机工业发展的重要特点。邢敏随后详细介绍了内燃机绿色制造的现状及问题,以及内燃机关键零部件的制造技术。“发展绿色制造将推动新一轮技术创新。”他说道。“目前内燃机行业最重要的是完善产业链条,提高关键核心基础部件的制造能力。”
 
邵强,动力总成前期部技术研究科经理,上汽技术中心
 
现在,国家对于环保的要求越来越高,对传统能源汽车降油耗势在必行。上汽技术中心动力总成前期部技术研究科经理邵强从上汽发动机产品自主发展之路讲起,讲到了新一代汽油发动机的主要特征。“下一步,我们的目标是将发动机热效率做到蒋学锋,副总经理/副总工程师,东风商用车公司,东风集团邢敏,秘书长,中国内燃机工业协会邵强,动力总成前期部技术研究科经理,上汽技术中心40%,这是目前丰田能够达到的水平,也是国际领先的水平。”他说道,“而这只是应对初始阶段降油耗的要求,2025年以后我们目标的热效率要达到44%以上。”
 
愿景非常美好,但是国内的企业是否有能力去开发这样的产品?邵强随后介绍了上汽新型燃烧技术的开发。提高热效率的核心途径主要有两个:提高压缩比和改善绝热途径。“目前燃油系统技术几乎是由国外的企业垄断的,购买的成本会高,我们非常希望国内的发动机零部件企业能够和我们一起进行早期的开发,和我们一起开发出这样的技术。”
 
“机动车节能减排的路线呈现多元化发展,开发高效率内燃机将是举足轻重的一环。以新型的燃烧及热力循环技术作为突破口,内燃机在提升热效率方面仍然有较大的空间。汽油机稀薄燃烧作为未来潜在的应用技术之一,在lambda=1.8~1.9的状态下,具备了将汽油机的最佳热效率提升至44%以上的潜力。稀燃汽油机预计能为整车带来10%以上的油耗改善,若辅以智能热管理、微混等节能减排技术,传统燃油车有望达到2025年的油耗目标。”他总结道。
 
目前,我国的排放法规对比欧洲标准要落后6年左右,但我国法规从限制与难点上要高于其他排放标准。国六标准对各项污染物的实施提出了极其严苛的要求,因此GDI发动机面临着颗粒物排放不达标的问题,需要安装GPF来降低颗粒排放。清华大学苏州汽车研究院发动机油品与排放控制技术研究所的所长华伦分享了车用后处理系统快速老化技术—GPF/DPF。
 
在PVD涂层技术出现以前,化学气相沉积(CVD)技术曾一度主宰了绝大部分的工业涂层市场,然而受限于其本身对工艺温度的要求,这项技术无法有效地满足对精度要求较高工件的表面处理。20世纪70年代末开始发展的PVD涂层技术则克服了这一弊端――将涂层工艺带入低温化发展时代,这大大拓宽了基材选择的自由度,使原来由于温度受限无法进行涂层的材料,也可进行硬质涂层处理以更好地提高工件表面的性能。星弧涂层新材料科技(苏州)股份有限公司董事长兼总经理钱涛分享了PVD涂层在发动机和燃油喷射零件上的应用,以期给予业内的人士一些新的思路。
 
汽车工业一直都是Studer磨床的重要应用领域之一,特别是精度高,批量大,而且加工难度很大的零部件。磨致机械销售总监吴国章以“Studer磨床在燃油喷射及动力总成的应用”为主题详细介绍了磨致适用于燃油喷射系统、转向助力系统、涡轮增压系统和汽车变速器等不同零部件种类的各个机型。
 
此外,还有天津雷沃发动机副总经理兼科技部重点研发项目负责人李方成先生介绍的一种新型的非道路国四技术路线――1800bar高压+TVA+DOC+DPF+SCR以及来自于思达耐精密机电(常熟)有限公司的制造工程师蔡东坤分享的高压共轨泵的技术特征与制造经验。
 
 
 
新能源汽车是否也有长袖善舞的一天?
 
――2019新能源汽车产业发展高峰论坛侧记
 
“汽车电气化是世界范围达成的共识”
 
“‘镁’与新未来”
 
“燃料电池汽车规模化还有5个技术壁垒”
 
“新能源汽车未来发展仍可期”
 
金新,副总裁,爱驰汽车有限公司
 
“放眼全球,汽车电气化是世界范围达成的共识。”爱驰汽车有限公司副总裁金新在演讲开始时说道。
 
随后,他介绍了2020年新能源汽车行业面临的挑战和机会。挑战来自于经济增长进入平台期,贸易战持续带来下行风险;补贴进一步退坡,加大企业成本压力;部分地区开放限行限购,不利于新能源车增长;消费者对新能源车质量和安全仍存担忧。
 
机会来自于供给侧改革大方向下,各类政策对科技和创新型企业鼓励和扶持,为新能源和智能网联领域指明方向;双积分政策有利于汽车企业提升新能源汽车产量和技术水平;充电基础设施不断改善等。
 
丁文江,中国工程院院士
 
镁在中国拥有得天独厚的优势,中国的镁占全球90%,所以中国的镁资源现在是出口第一、储量第一、产量也是第一,现在的技术发展水平也逐步达到了世界前列。
 
中国工程院院士丁文江的演讲围绕镁材料进行了分享,内容涵盖镁材料与新能源汽车的轻量化、镁材料与氢气净化储运一体化、镁材料与氢能源动力系统。
 
“对于镁材料在轻量化领域的成效,我们做过这样的实验,将汽车的轮毂全部换成镁轮毂,在高速路110公里时速的条件下,镁轮毂的车子要比有传统汽车能耗降低20.7%。”丁文江院士说道,“对于高容量、安全便捷储运氢的世界难题,镁材料也能够提供一些助力。”
 
侯国艳,国创燃料电池首席专家,国家新能源汽车技术创新中心
 
目前,新能源汽车呈现出电动化、智能化、网联化、共享化等趋势。同时,燃料电池汽车在商用车领域呈现快速增长趋势。
 
但显然,燃料电池汽车还没有形成规模,国家新能源汽车技术创新中心国创燃料电池首席专家侯国燕艳总结了没有规模化的5个技术壁垒:缺乏正向开发工具和流程,缺乏搭载测试验证平台,缺乏燃料电池发动机逻辑控制技术,缺乏专用整车平台,缺乏关键零部件。“搭建面向第三方的燃料电池发动机正向开发环境是国创燃料电池技术的规划重点之一”。
 
“在各个技术难点上各司其职,逐个攻破,加快国产化进程。在产业链的高度上协同创新,寻求适合中国特色的技术路线,相信燃料电池的未来也是潜力无限的。”她说道。
 
田洪福,研究员级高工,中国第一汽车集团有限公司
 
此外,瑞延集团的陈晖女士带来了可实现冲压成型与注塑成型相结合的工艺特点及减重35%的新技术和新材料;柯马动力总成装配事业部技术总监王骏武先生从柯马的数字化创新和电动车解决方案为现场的听众进行了详尽的介绍。
 
“目前,动力电池供应商以中日韩三国厂商为主,其中,日本电池企业以松下为代表;韩国厂商以LG化学、三星SDI为代表;中国企业以宁德时代、比亚迪为代表。”中国第一汽车集团有限公司研究员级高工田洪福介绍了全球动力电池市场格局。
 
谈及未来新能源汽车的发展目标,他表示:到2025年,新能源汽车竞争力明显提高,销量占当年汽车总销量的20%,有条件自动驾驶智能网联汽车销量占比30%,高度自动驾驶智能网联汽车实现限定区域内的商业化应用,乘用车新车平均油耗降至4.0L/100km。到2030年,新能源汽车形成市场竞争优势,销量占当年汽车总销量的40%,有条件自动驾驶智能网联汽车销量占比70%,高度自动驾驶智能网联汽车在高速公路广范应用,在部分城市道路规模化应用,汽车新车能耗到达世界先水平。
 
目前,动力电池供应商以中日韩三国厂商为主,其中,日本电池企业以松下为代表;韩国厂商以LG化学、三星SDI为代表;中国企业以宁德时代、比亚迪为代表。
 
在动力电池技术及管理系统的分会场,更有来自德尔福(上海)动力推进系统有限公司技术经理张伟友分享的“电池管理系统技术标准以及德尔福BMS产品路线”、贰陆红外激光(苏州)有限公司客户经理陈宏波带来的“激光焊接在新能源上的应用”主题演讲以及更多技术专家的宝贵见解分享。同时,来自用户端及行业的专家们也积极分享,为新能源汽车的未来建言献策。同时,来自用户端及行业的专家们也积极分享,为新能源汽车的未来建言献策。
 
“电动汽车新型热泵控制系统的秘密”
 
“BMS的成本压力如何破?”
 
“BMS未来发展方向及重要关键词”
 
朴昌浩,副总裁 / 动力研究院院长,奇点汽车
 
奇点汽车副总裁/动力研究院院长朴昌浩就近来电动汽车领域备受关注的热泵系统控制进行了分享。电机电池电控是电动汽车最关键和基础的技术,是大三电技术,在这个基础上电动转向、电动制动、电动空调形成了一个小三电电子控制技术。截至目前,电动汽车的主要的瓶颈是里程焦虑。特别是在冬天,冬季开空调条件下电动汽车的续航减少尤为明显,总续航里程将会打折一半。
 
冬季续航增强方法中目前热泵系统是最好的平衡方法,热泵系统的难点是作为汽车里面的一个子系统,其横跨机械电子流体领域,控制对象有机械结构、电磁阀体、制冷剂温度压力的安全稳定的控制基础上达到热交换系统的最高制冷制热效率,以达到续航里程的争抢。
 
电动汽车新型热泵控制系统是电动汽车大三电零部件以外,最的核心零部件之一。是解决电动汽车冬季续航降低的有效解决方法之一。电动汽车用热泵管理系统可以有效保证电动汽车的热失效安全,保证高压系统的可靠运行,提升电动汽车冬季续航20%以上,提升电池系统寿命20%。
 
为了应对快速和敏捷的热管理控制策略开发需求,朴昌浩的团队开发了一款通用型的热管理控制平台,平台有LIN、CAN接口,6个PWM输出,2个PWM输入,12个开关输出,10个开关输入,13个模拟信号输入,基本满足热管理所需要的热管理系统零部件管理和控制要求。
 
张希,IEEE Senior Member 教授,博士生导师 智能汽车研究所所长,人工智能研究院副院长
 
电池管理系统(BMS)是电动汽车核心技术之一,建立一个高效准确的电池管理系统,将对电动汽车电池能量系统的性能发挥起到至关重要的作用。智能汽车研究所所长,人工智能研究院副院长张希教授十分犀利地提出了一些现存的问题,随着车辆使用时间和充放电次数的增长,电池性能会出现衰减,车辆在高低温环境下,电池内部特性与常温环境下差异化巨大,此状况下SOC,SOH等估计精度明显下降。随着电池老化状况严重,显著影响续驶里程,此外,采用常规的恒流恒压(CCCV)或者大倍率快充,增加了快速充电曲对电池老化的影响。用于训练BMS内部的电池模型数据量少,造成模型在不同车型之间的适用性较差。车载BMS尚未深入微观,对废旧电池进行全面的老化评估标准缺失,影响后续的梯次利用。
 
张教授还着重介绍了其团队在融合反应机理与数据驱动的电池建模及状态估计技术、及使用寿命提升的电池动态优化快充技术、动力电池产热分析及热失控预测技术几个方面针对行业痛点所提出的解决方案。
 
最后,他还根据多年经验提出了BMS行业未来发展方向:国家政策助力新能源汽车发展;BMS电池安全的核心地位凸显;行业内并购整合激发更多机会;获取车载电池历史大数据,构曹宝健,总监,深圳市比克动力电池有限公司建数据分析模型;基于大数据和机器学习方法建立SOX模型及快速生成准确的电池“体检报告”。从动力电池角度,向高能量密度技术方向发展,向高安全性技术方向发展。固态锂离子电池、金属锂电池、锂空气电池以及锂硫电池则是几个重要的关键词。
 
曹宝健,总监,深圳市比克动力电池有限公司
 
在电机电控及电动车驱动技术的分会场,专家们分享了在其研究领域的一些成果。来自上海交通大学的高强副教授从电动汽车电机与驱动的总体要求、适用电动汽车驱动的电机技术、适用电动汽车驱动的变流器技术、电动汽车驱动电机控制技术与现场嘉宾探讨。来自上海交通大学密西根学院的博士生导师兼IEEEIES上海分会主席马澄斌副教授结合产学研,分享了其在电动汽车时空域有序充电与高频无线充电领域的研究成果。
 
而来自企业的代表们也分享了其最新的一些技术。尼吉康电子董事兼任副总经理毛继东分享了汽车领域用铝电解电容器和薄膜电容器的最新技术动向;优傲机器人汽车行业大客户经理郭峰介绍了什么是协作型机器人以及UR协作型机器人在主机厂、新能源汽车行业的精彩应用案例;联合汽车电子电动和混动业务部研发总监孙辉从SiC材料技术特性应用范围、SiC逆变器技术特性及系统优势、SiC批量应用的挑战、联合电子SiC电机控制器项目等方面为现场嘉宾作了详尽介绍。
 
基于能源危机和环境保护的考虑,全球都制定了新能源汽车战略。各国政府通过严苛的燃耗标准或法规强制OEM厂商生产新能源汽车,同时采用税收优惠,购车补贴等刺激消费,再辅以传统燃油车禁售时间表。中国早期为了鼓励纯电动车的研发,提供了大量的奖励性补贴,然而随着行业的过于集中,中国新能源汽车市场进入后补贴时代,总体补贴额下降的态度非常明。为了应对补贴退坡带来的成本压力,OEM会将成本压力转嫁给零部件供应商,自然,电池管理系统(BMS)会成为降价压力最大的零部件。
 
新能源汽车四大技术路线都会应用到BMS,不同技术路线对BMS的要求均有不同,目前中国以BEV和PHEV为主。深圳市比克动力电池有限公司总监曹宝健分析了BMS行业的几大趋势。他认为,BMS市场规模会随着新能源汽车市场快速增长,预计到2020年国内新能源汽车用BMS的市场规模达到85亿元左右,复合年均增长率达到29%。BMS正处于行业成长期,未来竞争加剧会导致行业大洗牌。面对越发激烈的竞争,唯有坚持“创新驱动,产品为王”,把握BMS产品性能和成本最优平衡,逐步扩大产品配套规模。
 
特别重要的一点是,混合动力汽车/48V系统BMS会成为一个新的市场增长点。合资车企引导48V市场可能会快速增长,成为中高端车型标配,受两头挤压以及技术门槛的限制,中国HEV市场短期内看不到爆发的点;PHEV的市场主要在于一线限牌城市对传统燃油车的取代,短期增长有限BEV仍然会占最大的市场份额。
 
“混合动力是下一个增长点”
 
孙树强,高级市场经理,博格华纳(中国)投资有限公司
 
博格华纳在汽车行业有着超过130年的经验,作为为内燃机、混合动力及电动车辆提供前瞻性驱动系统解决方案的世界领先者,博格华纳以帮助汽车制造商和消费者实现更洁净、更节能的世界为己任,并以高度创新的技术应对未来挑战。
 
针对内燃机车,博格华纳提供包括发动机、变速器、全轮驱动系统以及起/停装置,旨在提供洁净、贴近市场的技术解决方案,提升现代内燃机车辆的效率和性能。针对混合动力汽车,博格华纳提供P0-P4混动构架、PS动力分流是混动架构和功率电子设备,可应用于弱混、强混和插电式混合动力。全面的产品组合可为全球的汽车制造商提供适合所有混合动力架构的先进解决方案。针对纯电动汽车,博格华纳提供电动车变速器、电驱动电机、集成式电驱动模块、座舱加热器、电池加热器以及车载充电机。
 
“混合动力是下一个增长点。”博格华纳(中国)投资有限公司高级市场经理孙树强表达了他的观点。
 
一直以来,博格华纳秉持着“三驾马车”并驱的理念,在内燃机、混合动力、纯电动汽车领域都有建树。因此,孙树强也应邀参加了在上海举办的“2019中国国际内燃机先进制造技术峰会”,成为唯一一位同时参与了两个看似“不同技术路线”的会议的演讲嘉宾。
 
或许,以内燃机为心脏的传统汽车和以清洁能源为使命的新能源汽车从来都不是“有你没我”的立场。未来的某一天,新能源汽车或许会通过其强大的技术能力实现大众所期待的弯道超车,接棒传统汽车、拥有市场话语权;又或者,其只是一条鲶鱼在传统汽车行业中不断搅动,倒逼内燃机汽车转型升级;更有可能,两者互为补充,通过各自的“特长”共同带领着行业往前发展……未来犹未可知。《活着》里面说,“时代的一粒灰,落在个人头上,就是一座山”,而身在汽车行业尘土飞扬的时代里的每一位从业者,都在亲手缔造着这个行业的未来。
 

 

 

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