汽车零部件的新技术 汽车关键零部件技术

行业 (40) 1个月前

党的十八大以来,中国汽车工业从汽车大国一路飞向汽车强国。我还记得,习近平总书记在上汽集团技术中心考察时强调:“发展新能源汽车,是我国从汽车大国向汽车强国演进的必由之路。”2020年7月,习近平总书记考察吉林时更是指出:“我们要成为制造强国,就要成为汽车强国。”总书记掷地有声的话语,在10年前进的道路上,中国汽车工业从未懈怠。

在2012年的TEDA汽车论坛上,时任工信部副部长苏波指出,中国已经是汽车大国,建设汽车强国正在成为汽车产业发展的中心任务。转型是推动汽车产业健康发展的必然要求,也是建设汽车强国的根本途径。他指出了汽车产业发展中存在的零部件体系不完整、缺乏开放的市场化配套关系、能源环保问题突出、节能减排压力加大等五大深层次问题。

汽车强国的建设,有赖于漫长而持续的汽车零部件产业的支撑和扶持。10年来,无论外部环境如何变化,中国汽车工业的发展与进步从未停止,中国汽车零部件也在追赶、体验、探索、超越的路上。10年前的嘱托和期待,一点一点转化为今天的现实。

01内燃机:节能减排的主力军

“回顾过去10年,内燃机行业的进步是巨大的。产业规模持续增长,实现稳定增长,技术不断提升,节能减排成效显著。”中国内燃机工业协会秘书长邢敏告诉记者,“总结起来,可以从六个方面进行定性和定量的描述。首先,过去10年,内燃机的能源利用率和CO2减排达到25%;其次,“十三五”期间,内燃机贡献的节油量超过7100万吨,碳排放总量减少超过2200万吨;第三,产量方面,中国内燃机产量已经超过4亿台;第四,作为一项重要的技术指标,内燃机热效率得到了显著提高,达到了柴油机50%,汽油机40% ~ 42%的水平。五是全面执行国五、国六排放标准和越野三阶段排放标准,内燃机产品完全满足国民经济发展的市场需求;第六,动力燃料的多元化将全面推动内燃机行业在新能源方面的快速发展。替代能源扩大了内燃机动力多样化的发展空。”

邢敏认为,进入本世纪以来,我国内燃机行业发展迅速,不仅年产量稳定,而且产量连续10年居世界第一,动力水平逐年提高。在乘用车、大中型货车、工程机械、农业机械、移动和分布式发电设备等领域,我国自主品牌柴油机产业占据绝对主导地位,配套自主品牌产品达到97%;自主研发的汽油机可以满足自主品牌乘用车的配套要求;几个国际知名的企业和品牌正在迅速崛起。

2021年,解放动力奥威CA6DM3(13L)发动机顺利通过欧ⅵ-E排放认证,成为国内首家获得欧盟认证并具备整机出口欧盟准入条件的企业。10年来,一汽解放发动机事业部的发展变化,可以说是中国内燃机行业的代表和缩影。

“党的十八大以来,解放发动机事业部聚焦高质量发展,充分发挥‘大功率、长换油、长三包’优势,狠抓重卡市场数量机遇,主要业务指标实现大幅增长。”一汽解放发动机事业部相关负责人告诉记者,“2012年至2021年,该事业部发动机销量增长7.9%,销售收入增长86.8%,利润总额增长18.7倍。”2017年,一汽解放发动机事业部成立,使企业形成了跨区域、多基地的新布局,构建了发动机“研、产、供、销服务”一体化管理新模式。一汽解放发动机事业部以“归零”的心态学习了华为的方法论,引入了解放的BLM模式,建立了上下贯通、横向贯通的战略管理体系,确定了成为绿色、高效、智能动力总成“中国第一、世界一流”供应商的目标。

改革释放动能,管理激发活力,一汽解放发动机事业部在轻重端优化产品布局,推进车辆刘国、越野四级产品开发,形成2 ~ 16升、110 ~ 750马力的产品布局。不仅如此,一汽解放发动机事业部还承担了国家重点“卡脖子”技术,开展了新一代共轨系统技术的研发。2020年成功自主研发共轨系统产品——高压油轨,并实现自主测试制造。目前,一汽解放发动机事业部已成功为6号路和越野T4的发动机开发了电控高压共轨系统,零部件国产化率达到95%。

“不仅是市场表现,中国内燃机行业的自主研发能力在过去10年间也有了显著提升。”邢敏介绍,我国内燃机基础理论和关键技术研究现阶段取得了许多创新成果(如先进燃烧技术、智能控制技术、有害排放控制技术;低摩擦技术、节能技术、NVH技术、轻量化技术;新材料、替代燃料、高性能润滑油和摩擦润滑技术);自主RD能力显著提升,大部分产品具备自主正RD能力,摆脱了过去产品升级完全依赖国外的局面;建立了完整的关键零部件产业链;同时,一批从事内燃机基础研究和产品开发的队伍迅速壮大。

“内燃机仍然有很大的发展空,在未来几十年内,内燃机仍然会在移动动力装置中占据主导地位。尤其是在‘双碳’的大背景下,内燃机行业的发展方向也非常明确。高效、低碳、清洁和燃料多元化,内燃动力系统的电气化、智能化、数字化和网络化将成为未来发展的主要特征。”邢敏说,“就中国内燃机工业协会而言,推动实施内燃机创新工程,突破关键零部件技术,推动新一代汽油机和柴油机尽快发展,推广低碳和碳中性燃料应用,推进内燃机数字化和智能化,推动内燃机再制造,是我们的主要任务和使命。”

02传动:行业自主核心能力重大突破。

“10年时间,我们突破了长期制约产业发展的核心技术!”中国汽车自动变速器创新联盟、中欧协会齿轮传动行业分会秘书长李升旗谈起这10年的发展,激动之情溢于言表。“让我给你举个例子。就在不到10年前,我们的自动挡还被外企‘卡住’,自主品牌自动挡还是一片空白。2014年,我们自主自动挡首次实现零的突破,成为一个起点。随后,虽然市场年增长率有所波动,但总体来看,仍以5%的年复合增长率高速发展。到2021年,我们的自动变速器已经达到年销售规模550万-600万台,整体市场份额接近40%。”

作为一名长期在齿轮传动领域工作的专家,李升旗见证了自主企业20多年来在传动领域为扭转自动变速器受制于人的被动局面所做的不懈努力。

“从自主自动挡的‘点’到‘面’,我们会发现,随着自主自动挡的发展,行业的核心能力已经被突破。”李升旗认为可以概括为六个方面。“首先,它具有全新产品的正面RD能力。10年前,坦白说,很多产品都是基于逆向研发,现在,我们已经具备了从需求调研到产品定义,从总体方案设计到工程设计,再到全流程关键部件的精确建模和仿真分析的一整套能力。更重要的是,我们具有在众多传输方案中选择最佳传输方案并做出科学、完整、全面的总体评价的系统能力。并且基于复杂工况及其载荷谱的齿廓和齿向设计能力能够满足高速、低噪声和长寿命的要求。其次,工艺能力有了长足的进步,基本具备了保障绿色、高效、量产一致性的能力。第三,有健全完整的实验能力。产品实体的虚拟仿真分析和测试能力都取得了很大的进步,可以针对不同层次的零部件和组件进行可靠性、耐久性等不同目的的测试。第四,控制软件的设计和开发能力得到了提高。五是具备机电液控和信息化的系统集成和系统优化能力。最后,总成与整车之间的匹配和标定能力有了很大的提高。”

“经过10年的培育和经验积累,传统的四大类自动变速器(AT、CVT、AMT、DCT)在中国都实现了大规模产业化。”谈到变速器行业产品结构的变化,李升旗说,“这是由于中国汽车工业的整体发展,工业环境越来越好。过去10年,由于消费升级,自动挡快速加载,几乎变成了‘刚需’;自主品牌车企的逐渐壮大也带动了行业的需求和进步。当然,不得不提节能与新能源汽车产品的爆发。在新能源汽车领域,自主品牌拥有主导权和话语权。所以我们的Px配置产品和DHT(混动特传)产品都在快速成熟,逐渐领先。在DHT概念的基础上,我们提出了混合动力传动系统(EHS)的概念,长城、吉利、比亚迪等多家自主企业都进行了卓有成效的探索和量产。”

“我们处在一个伟大的时代。这个时代,行业具备系统思考、研究、创新、整合、突破的能力。原创产业技术和领先技术标准制定进入发展快车道。我认为在汽车“新现代化”的大背景下,变速器行业本身会向电动化、轻量化、高端化、智能化、共享化方向发展。而是要抓住自主品牌汽车尤其是新能源汽车的上升势头,以规模推动产业升级,不断深化和细化强基础项目,变支持‘单个企业’为支持‘链条’,做好产业协同,谋求产业和行业更大更好的发展。”李升旗总结道。

03驱动电机:乘风破浪从无到有再到有实力。

毫无疑问,在过去的10年里,中国新能源汽车市场的发展取得了无与伦比的成就,新能源汽车产销量连续7年位居世界第一。作为新能源汽车的关键部件之一,驱动电机领域也经历了从无到有,从弱到强的发展过程。过去10年电机行业的进步成为支撑中国新能源汽车市场发展的重要力量。

“过去10年,我国新能源汽车市场在政策的持续驱动下快速发展,产业基础不断完善,技术和产品不断提升,市场销量不断提升。整个行业也从政策驱动阶段进入了“政策+市场”双轮驱动的新发展阶段。经过不断探索,我国电驱动技术已经形成了完整的大规模国产化产业链。主要的技术进步体现在集成化、高速化、高压化等方面。,以提高系统功率密度,降低成本。”浙江方正电器有限公司总经理牛明魁告诉记者。自2012年成立新能源电驱动事业部以来,方正电气刚刚迎来十周年。2021年,方正电机产销46万台,与比亚迪、特斯拉一起跻身行业前三,是前三企业中唯一的独立电机供应商;2021年底,方正电机驱动电机市场份额刚刚“破百”,达到102万台;中国新能源汽车市场真正爆发的2021年,方正汽车产销量达到325万辆,新车普及率接近15%。方正成为了行业10年发展的见证者、见证者、贡献者、推动者。

回想2013-2015年,方正电机率先成为新能源物流车电机核心供应商。物流车电机峰值功率达到60kW,速度要求在10000rpm以下。这些初步的技术积累,恰恰是乘用车应用的基础。2017年,方正电气研发出集电机、减速机、电控于一体的“二合一”、“三合一”集成桥,极具战略眼光地捕捉到了市场趋势。“新能源汽车的电驱动领域,从最初的电机、电控分离,到现在的电机、电控、减速器‘三合一’,甚至是集成更多功能的‘一体机’,已经占据了应用市场的主流。集成系统的应用可以大大减少系统部件的数量,极大地促进电驱动系统体积、重量和成本的降低。”牛明魁说。

中国新能源汽车市场仍在高速发展。作为关键组成部分,牛明魁对未来的发展趋势也有着清醒的认识。“随着新能源乘用车市场的进一步发展,消费者对加速和持续速度的要求会越来越高,对电驱动系统的速度和功率密度的要求也会越来越高。为了提高电传动系统的功率密度,电传动系统的电压应由400V改为800V,电机转速应提高到16,000 ~ 18,000 rpm。电机的高电压、高转速和扁平线技术发展迅速,并已实用化。”牛明魁告诉记者。近年来,方正电机相继开发出转速16000转、峰值功率200kW以上、适用于大型轿车和SUV的驱动电机系列产品,再次展示了自主关键零部件企业对技术趋势和市场趋势的准确理解。

“在电力驱动领域,扁平线电机的大规模工业化应用即将成为现实。近两年来,以特斯拉、比亚迪、大众、蔚来、理想等企业为代表,行业内越来越多的产品开始更换扁线电机,追求效率和功率密度的提高,体积和重量的减小。今年一季度,我们已经开始向市场批量供应自主研发的220平台扁线电机,功率密度4.8kW/kg,效率97.6%。这也是国内自主电机供应商自主研发的第一款批量生产的扁线电机。国内首款800V高压电机也将于今年第三季度在方正电机开始量产。”牛明魁分析,“扁线电机基本成为未来新能源汽车驱动电机的主流技术,也对电机企业提出了新的需求。方正电机不仅仅满足于设计开发产品。为了将制造工艺的主动权掌握在自己手中,还与合作伙伴共同进行工艺研发,掌握制造工艺的核心能力,成为国内少有的独立第三方电驱动供应商,可以深化产品技术研发以及设备工艺开发。”

“随着新能源汽车市场的不断发展和双电机应用市场的进一步扩大,未来几年驱动电机的市场规模将大幅增长,电驱动市场将面临与过去10年完全不同的挑战和发展趋势。”牛明魁认为,“扁线、高压、油冷的结合,随着碳化硅的应用,成为一个突出的特点;新材料、新工艺,尤其是减少稀土等重稀土材料的用量,也会在一定程度上重塑驱动电机行业;随着电机各项指标的提高,对传统零部件的基本性能要求越来越高。目前我们平均每年投入1.5亿元用于研发。未来我们也会下大力气坚持自主研发,保证产业链供应链的安全性和可控性。”

04汽车软件:未雨绸缪,关注常见问题

如果说以新能源汽车为代表的电气化是“上半场”,那么智能化无疑将成为“下半场”的主角。近年来,以云计算、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术正在不断融入汽车。汽车产业数字化转型的需求越来越迫切,汽车的核心竞争力正在从硬件转向软件。软件的独特性、附加值和可进化性成为产业发展的核心,汽车产业变得更加开放和融合。以智能网联汽车为核心的多元化生态在中国逐渐形成。

“随着汽车智能化的加速发展,‘软件定义汽车’已经进入深水区。与传统的E/E架构相比,新车型逐渐采用SOA架构,在车辆设计、开发模式和方法论上发生了革命性的变化,构建车辆软件开发平台的复杂度显著增加。”东软睿驰总经理曹斌告诉记者,“随着车载软件架构的日益复杂,车载软件的比重大幅增加,基于服务的车载开发框架需求变得更加强烈,跨领域开发变得越来越重要,亟待解决的问题也越来越多,车载软件的危机逐渐凸显。”行业在智能化面前遇到的普遍困境,不仅影响了OEM的开发速度、周期和成本,也影响了消费者的体验,甚至影响了产业链开发的安全性。

东软睿驰是近10年自主汽车软件领域的代表。东软睿驰凭借自身的软件基因和多年的汽车行业实践经验,以技术创新应对行业变革,不断探索操作系统的本地化和自主可控。

“我们在成立之初就组建了基础软件团队。NeuSAR是国内领先的下一代智能网联汽车基础软件平台产品。2018年以来,Neu-SAR 1.0、2.0、3.0版本相继发布,广泛应用于新一代架构下的自动驾驶、智能驾驶、底盘动力、车身控制等领域控制系统,为下一代智能汽车实现更加个性化、智能化的应用提供底层软件支持。今年4月,我们刚刚发布了面向域控制器的软件开发平台Neusards,它为智能汽车的开发提供了更高效的软件开发平台和更完整的基础软件解决方案。”曹斌简介。

对于自动驾驶这一新兴领域,东软睿驰也早早展开了布局。2004年,东软睿驰开始布局自动驾驶业务,专注于自动驾驶核心技术的研发和产品化,涵盖视觉感知、嵌入式高性能计算、传感器融合、决策规划、车辆控制等自动驾驶系统相关领域。更重要的是,面对行业的痛点和困惑,东软睿驰倡导并建立了基于中国自主知识产权的基础软件汽车生态系统,形成了本土企业主导的基础软件架构标准和产业生态。

“未来的汽车行业,硬件和软件的脱钩是大势所趋,因此注定会形成‘软件先行’的发展模式。”曹斌表示,“随着汽车产业的逐渐成熟和产业标准化的推进,软硬件成本会更低,用户体验会更好。我们也期待更多的参与者加入到汽车软件生态建设中来,推动中国自主汽车软件生态标准的形成,解决关键技术‘卡脖子’问题,构建更具弹性、安全可控的汽车供应链。”

文字:编辑:孙排版:李

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