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媒體觀察｜瞄準電氣化與新能源，渦輪增壓器技術發展選定新方向

2021-07-30 15:24:28

蓋瑞特將于今年與某歐洲豪華汽車品牌共同推出業內首款量產48V電動渦輪增壓器。隨著排放標準越來越嚴格，動力強勁且油耗較低的渦輪增壓發動機受到汽車企業的青睞。近幾年來，渦輪增壓發動機車型占比迅速提升。同時，隨著新能源汽車發展越來越快，渦輪增壓器迎來了新的發展機遇。
根據咨詢機構IHS的預測，到2030年，全球范圍內依然有超過80％的車輛使用內燃機和混合動力系統，增壓器的配裝比例將比2019年再提升10個百分點，超過60％。
同時，為應對第五階段乘用車油耗標準（百公里4.6L），整車企業開發將以熱效率40％以上的混動專用發動機作為主要技術路線。2020年10月發布的《節能與新能源汽車技術線路圖2.0》提出，到2035年，混合動力汽車將占汽車總銷量的50％。作為未來節能減排的關鍵技術之一，混合動力技術迅速成為整車企業先進動力技術研發的熱點和重點。
另外，對于行業越來越追求40％以上甚至更高的熱效率來說，可變截面配合米勒循環技術將是提高熱效率最直接的方式。近期，越來越多的國際和國內知名企業都會推出采用可變截面技術的渦輪增壓器。

△蓋瑞特可變截面（VNT）

近兩年來，渦輪增壓器企業除了對傳統渦輪增壓器進行升級改造之外，還將渦輪增壓器核心技術應用在燃料電池汽車的空壓機上。

△蓋瑞特氫燃料電池電動空壓機

電動空壓機是氫燃料電池汽車動力系統的關鍵性技術，如同燃料電池堆的“肺”。先進的電動空壓機技術可以更好地幫助燃料電池堆調節空氣壓力和流量，顯著提升燃料電池堆的功率密度和效率，并有效幫助動力系統節約能耗。但是，當前常規的燃料電池汽車空壓機使用的空氣軸承有緊湊的公差帶，大批量生產有挑戰性，且成本也相對昂貴。
蓋瑞特的燃料電池汽車空壓機已配裝本田Clarity轎車并量產。蓋瑞特研發的新一代電動空壓機在多方面有所提升：一是體積減小30％，更容易布置；二是成本有所下降，新一代電動空壓機的轉速從10萬轉提升至15萬轉，所需要的貴金屬原材料有所減少；三是電機轉速提升以后，消耗功率會下降，第一代的電機是20kW，消耗功率下降了25％。
電機消耗的功率降低，意味著初始成本降低。蓋瑞特中國區乘用車業務總經理王成龍表示，“當前1kW電堆成本約為5000元至8000元，降低5kW就意味著節約幾萬元初始成本。同時，新一代的產品還可以選擇有能量回收功能的膨脹端設計，可利用電化學反應產生的高溫廢氣轉化成電能，實現能量回收，再降低三成能耗，進一步節約使用成本。”
“空壓機與渦輪增壓器的結構很類似，而空壓機是燃料電池汽車的必備品，未來市場空間很大，這也是企業紛紛研發空壓機產品的原因。”天津大學教授、內燃機燃燒學國家重點實驗室原副主任姚春德說。
在本次上海車展中亮相的蓋瑞特全球首款電動渦輪增壓器對發動機的性能和節油效果有明顯提升，可以幫助混動系統節油1％至3％；發動機性能提升也很明顯，在首款量產車上可以用2.0T發動機替代以前的V8發動機。王成龍說：“車輛在高速巡航時，可以將多余的廢氣能量轉換成電能回收，補償電池或電驅系統。該技術還具備能量回收功能，從而進一步降低油耗。”

△蓋瑞特電動渦輪增壓器

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媒體觀察｜瞄準電氣化與新能源，渦輪增壓器技術發展選定新方向