电动涡轮增压即将“上位”

    来源:新浪汽车    发布时间:2019-12-19 10:09    编辑:橙子     浏览量:

近年来,面对日益严苛的油耗排放压力,各家车企及相关零部件企业都可谓绞尽脑汁,使尽浑身解数。而涡轮增压技术由于拥有更好的油耗表现,并能够有效减少尾气排放,被众多企业列为技术重点。从今年来看,有关涡轮增压新产品问世、新工厂投产的消息频现,涡轮

近年来,面对日益严苛的油耗排放压力,各家车企及相关零部件企业都可谓绞尽脑汁,使尽浑身解数。而涡轮增压技术由于拥有更好的油耗表现,并能够有效减少尾气排放,被众多企业列为技术重点。从今年来看,有关涡轮增压新产品问世、新工厂投产的消息频现,涡轮增压领域前所未有的“热闹”起来,而电动涡轮增压作为该领域的一大新技术,亦随之成为行业关注的新焦点。

涡轮增压配给率快速增长,电动涡轮增压成新方向

众所周知,汽车的电动化是大势所趋,但并非一蹴而就,这意味着,内燃机车型,尤其是混合动力汽车仍大有发展空间。盖瑞特战略高级副总裁 Pierre Barthelet曾在其相关文章中指出,随着对燃油效率提升的研发深入,业内分析机构普遍认为,电动化的混合动力系统代表了最大的增长机会。

据盖世汽车研究院预测,到2025年,近9成车辆仍然配有内燃机,其中混合动力汽车将迅速增长,其在国内乘用车市场的份额在2017年仅不到1%,但经过不断攀升,到2025年这一份额将达到近30%。预测数据还显示,到2025年,内燃机车型的涡轮增压器配给率将达到71%左右,混动车型的涡轮增压器配给率则将达到88%左右。

电动涡轮增压即将“上位”
  涡轮增压器配给率之所以能够快速提升,离不开其自身的诸多优点。涡轮增压可以在不增加发动机排量的情况下,利用内燃机工作时所产生的废气驱动涡轮室内的涡轮,涡轮带动同轴的叶轮,叶轮压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气,从而在大幅提升发动机的动力的同时,也有效提高燃油经济性。

目前来看,涡轮增压车型越来越常见。奔驰、宝马等德系品牌车型基本实现了涡轮增压技术全覆盖,美系、日系品牌车型近来也在大力推出相应车型。自主品牌哈弗H6、荣威RX5、传祺GS4等也都搭载了涡轮增压器。BMTS全球市场销售和战略发展负责人蔡放在接受媒体采访时指出,随着国六排放标准的实施,中国汽车市场对涡轮增压一年需求量将达到1200万至1300万,从整车厂下一代动力总成排产的计划来看,未来70%-80%汽车都会搭载涡轮增压系统。

以上可见,涡轮增压市场具有较大的增长潜力,而同样不可否认的是,为满足更为严苛的燃油排放法规以及消费者的需求,未来车型对于涡轮增压的要求也在提高,涡轮增压技术同样需要升级换代,电动涡轮增压就是一大方向。

业界通常所说的涡轮增压指的是废气涡轮增压器,由于它是通过废气来驱动的,因此在发动机低转速工况下,废气排放量不足时,涡轮增压器不但无法带来动力的提升,还会因为阻碍排气产生动力响应迟滞现象,也就是涡轮迟滞效应。

而电动涡轮增压则是用电机代替排气来推动涡轮旋转,由于电机的控制要更精准,因此其可提升响应速度,消除涡轮增压普遍存在的涡轮迟滞现象。除此之外,由于减少了废气驱动的环节,使得涡轮增压器不用经受废气的高温考验,而这也有利于延长增压器的使用寿命。

各大厂商争相布局,电动涡轮增压距离量产已不远

据了解,盖瑞特目前已经开发了第二代空气压缩机,并已规划到了第三代。资料显示,第二代电动压缩机仅需250毫秒即可达到最高转速的90%,极大提高低速扭矩,并可减少二氧化碳排放量,适合于48V电机驱动混动汽车装载。

盖瑞特还开发了将电动产品与传统机械应用相结合的两级电动压缩机创新技术。目前,该产品已在本田汽车公司的Clarity氢燃料电池车上实现量产,帮助车辆实行750公里的续航里程,充满氢气只需要3分钟。

电动涡轮增压即将“上位”
  图片来源:盖瑞特

值得一提的是,在电动压缩机的基础上,盖瑞特今年还推出了第一代电动涡轮增压器,该技术主要应用于48V微混动力汽车上。据悉,这款电动涡轮增压器是将高速电机直接安装在涡轮增压器轴上,在加速时可即刻提供增压压力,从而消除加速时的涡轮迟滞。不仅如此,需要时还可利用废气能量发电为混合动力电池充电,实现能量回收。配备电动涡轮增压器的汽油发动机可减排高达15%。

据盖世汽车了解,盖瑞特首款采用电动涡轮增压器的车辆将于2021年在高端乘用车品牌上实现量产落地。

博格华纳近年来在电气化涡轮增压方面也有诸多突破,其最新的创新型电气化解决方案——eBooster®电子增压器成为了传统涡轮增压系统的补充。

电动涡轮增压即将“上位”
  图片来源:博格华纳

据悉,eBooster®电子增压器与涡轮增压器协同工作:发动机低速运转时,排气流量还带不动涡轮增压器的叶轮时,由电机先驱动eBooster®介入工作,提供增压。等到排气流量变大后,通过废气带动另一个涡轮增压器介入工作。涡轮迟滞现象的消除给驾驶者带来了更强劲的动力体验,可以在更短的时间内,扭矩达到最大值。因eBooster®由电机驱动,230毫秒就可以达到电子增压器的最大转速。车辆的加速性能和操控感得到显著提升。

下一阶段, eBooster®将向着eTurbo®迈进。博格华纳的eTurbo®是由电能辅助的集成电机式涡轮增压器。这一产品所面临的最大挑战是实现轴承概念和集成电机,电机驱动和涡轮增压概念的集成必然对轴系高转速下的稳定性和耐久性提出更高的要求。这个技术的亮点还包括高效的电能搜集功能,是一个更为节能高效的增压系统。

BMTS Technology(博马科技)亦开发了电动涡轮增压产品。据BMTS全球研发副总裁CTO Nisar AI-Hasan博士透露,“BMTS研发的电动涡轮增压器针对1.5升的小排量发动机,设计理念是与其他产品完全不同的。E-turbo可显著提升发动机效率和车辆瞬态响应,带来更好的驾驶性,更高的废气再循环率和更低的油耗。”

电动涡轮增压即将“上位”
  图片来源:BMTS

据悉,BMTS这款E-turbo把电机装在“冷端”,按需调节扭矩,可提供180KW输出功率,有能力替换目前2.0T发动机。在电压方面,E-turbo最低可配48伏电气系统,也可以配更高的电压。除此之外,E-turbo能进行能量回收,如果需要还可以给电池充电,由此带来更好的燃油的经济性。

Nisar AI-Hasan博士预计,到2024年,装备了电子涡轮增压器发动机的车型将会是市场的主流趋势,因此BMTS的量产时间预计是2024年,最早可能会在中国量产。

可以看出,电动涡轮增压距离量产已然不远,而谁能在这一领域脱颖而出,且待时间揭晓!

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