1、发动机功率提升打出“组合拳”:二级增压技术
近年来,小排量发动机受到众多车企的推崇。涡轮增压技术为小排量发动机的动力提升和燃油经济性优化做出了突出贡献,逐渐成为一种技术趋势。随着环保标准、排放法规的不断收紧以及发动机技术的不断提升,通过多种涡轮增压技术相结合来提升发动机性能的技术方案已成为未来发动机技术趋势之一。
目前,二级涡轮增压已成为涡轮增压技术领域的热门话题之一,包括二级涡轮增压(由一个大型废气涡轮增压器和一个小型废气涡轮增压器组成)、增压涡轮增压等类型,可以大大提高发动机的功率和低速扭矩,解决了发动机低速启动时动力不足的问题,大大有助于提高发动机性能。
据了解,国外整车及相关零部件企业已采用和研究二级涡轮增压技术,技术成熟度较高。大众率先将涡轮增压和机械增压双增压系统发动机应用于量产车型;英菲尼迪研发的全新3.0L V6双涡轮增压发动机“VR30”正式投产;博格华纳持续推广二级涡轮增压技术(R2S);霍尼韦尔推出两种不同尺寸的 VNT 涡流
用于轮式涡轮增压器的新两级涡轮增压系统。然而,国内高水平的增压器企业并不多。 2015年湖南天研投资415万元用于二级涡轮增压器项目的研究,目前已有1个项目通过客户性能测试。总体来看,国内企业在二级涡轮增压技术上的水平还不高,面临的挑战很大。
2、升级直喷发动机排放的“新捕手”:汽油微粒滤清器(GPF)
直喷式汽油发动机(GDI)以其良好的动力性能、燃油经济性等优点,在乘用车上的应用越来越广泛。然而,由于GDI汽油机采用直喷方式进入气缸,因此由于油气混合不均和燃油湿壁,颗粒物排放的质量和数量明显增加。
越来越严格的法规要求直喷汽油发动机在更广泛的运行条件下保持稳定和低的 PM 排放。欧六排放法规对颗粒物排放质量的限制更为严格,PM限值降至4.5mg/km。发布的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(中国第六阶段)也收紧了对 PM 限值的要求。第一阶段为4.5mg/km,第二阶段为3mg/km。虽然GDI发动机的技术在不断进步,但单纯靠内部净化很难满足排放法规的升级要求。因此,汽油机微粒过滤器(GPF)被认为是应对GDI汽油机微粒排放限值有效、可靠的潜在技术。目前,新发布的《外商投资产业指导目录(修订版)》将“柴油机微粒滤清器”改为“微粒滤清器”
它旨在鼓励外国投资者在柴油微粒捕集器之外投资GPF。佛吉亚、巴斯夫等国外零部件企业正在研究GPF技术,并已在市场上应用。大众集团宣布将于2017年6月在汽油发动机中逐步推广GPF。
事实上,不少企业已经制定了GPF战略,但并未正式公布整体布局。国内也有走GPF路线的企业。威孚、桂研等企业也有这项技术,与国外技术相比差距很大。随着排放法规的逐步推进,未来GPF有望成为标准配置。
三、新能源汽车驱动技术的未来:轮毂电机技术
新能源汽车在驱动方式上与传统汽车有不小的区别,主要由电机驱动,包括永磁同步电机、轮边电机、轮边电机等,其中轮毂电机技术被认为是未来的方向新能源驱动技术,具有广阔的发展前景。
轮毂电机技术特点是将动力、传动和制动装置集成到车轮中,大大简化了电动汽车的机械部分。从全球范围来看,日系、美系、德系、法系等车企均有涉及。近年来,国内车企开始尝试轮毂电机技术,但仍处于试验阶段。
近年来,国外轮毂电机驱动技术的应用主要体现在两个方面:一是以轮胎厂商或汽车零部件厂商为代表的研发团队开发的集成电控系统;二是整车制造商与轮毂电机驱动系统制造商联合开发的电动汽车。
国内零部件企业看好轮毂电机技术发展。亚太参股欧洲轮毂电机技术公司ELAPHE,并在中国成立合资公司。预计2017年实现小批量配套,2018年实现量产;天津天海同步器集团收购荷兰e-Traction公司100%股权,在湖北省荆门市成立湖北泰特机电有限公司。计划于2017年投产轮毂电机。
随着新能源汽车的不断发展和企业的不断推进,轮毂电机技术产业化时代即将到来。
4、排放升级“高性价比”方案:48V弱混系统
弱混系统是一种低成本、行之有效的汽车节能技术。目前,12V电源系统广泛应用于车辆。该系统通过启停功能和制动能量回收实现节能减排,但其节能效果受功率制约。 48V系统可以说是12V系统的加强版,可以为车上越来越多的电气系统提供支持,更有效的发挥启停功能,从而降低油耗。
因此,随着油耗和排放标准的日益严格,以48V系统取代当前车辆使用的12V系统已是大势所趋。同时,根据各大整车厂商和零部件厂商公布的计划,48V弱混系统的量产将在2017年达到高潮。
2016年,江淮发布的全新瑞风M4搭载了48V弱混系统。法雷奥e4Boost 48V动力系统将于2017年初量产并在中国上市。博世推出第二代48V轻混系统,并表示正在研发中的48V轻混系统将于2017年投入量产。
此外,在48V关键技术方面,各零部件企业也走在了前列。舍弗勒48V启停系统项目实现量产。目前,其48V产品包括48V电动涡轮增压器和48V电驱动桥。法雷奥48V iBSG一体机和48V电子增压器产品作为其48V系统的核心部件,也引起了整车厂商的关注。
5、更精准智能驾驶的“眼睛”:77GHz雷达
在智能驾驶和无人驾驶的发展浪潮下,多种传感器的融合应用是未来的必然趋势。毫米波雷达具有探测性能稳定、不易受物体表面形状和颜色影响、环境适应性好等特点,将成为未来的主要传感器。
研究机构Plunkeet Research预测,到2020年全球将有近7000万个汽车毫米波雷达,2015-2020年复合年增长率约为24%。汽车毫米波雷达的主要频段有24GHz和77GHz,而77GHz目前被认为是未来的主流方向。但77GHz雷达的研制难度较大,只有大陆、博世、天合光能、赫拉、德尔福等国外零部件巨头掌握。
国内企业在毫米波雷达方面与国外企业存在较大差距,但华域汽车、厦门宜兴、思创电子、国瑞科技、纳莱科技、北京星易道等企业已取得突破。北京星易道公司生产的77GHz远程防撞雷达已经搭载在自主品牌的无人车上,沉阳诚泰科技有限公司在77GHz汽车毫米波雷达的研发上也取得了突破。近日,工信部委托车载信息服务产业应用联盟开展7~81GHz毫米波雷达射频技术研究与试验。
目前,24GHz毫米波雷达仍是主流,未来三年将是77GHz毫米波雷达全面替代24GHz毫米波雷达的时期。 2016年是毫米波雷达的关键一年。企业纷纷对毫米波雷达资源进行战略布局。 2017年将是汽车毫米波雷达行业的丰收年。
6. 摄像头让汽车更灵敏:双目摄像头
车载摄像头是高级驾驶辅助系统(ADAS)的主要视觉传感器,将图像转换为数字信号,感知车辆周围路况,帮助实现前方碰撞预警、车道偏离预警等ADAS功能和行人检测。
车载摄像头分为单目摄像头、双目摄像头、后视摄像头、立体摄像头和周界摄像头,市场上以单目摄像头为主。目前,车载摄像头已基本成为中高档车的标准配置,主要用于倒车影像系统。车载摄像头逐渐取代后视镜也是一个发展趋势。
目前汽车零部件巨头日立、博世、法雷奥、大陆、麦格纳、采埃孚天合等是车载摄像头的主要生产商。同时,这些企业不断加大研发投入,着重于芯片和算法的提升。 Mobileye是全球视觉处理系统供应商,占据全球视觉处理市场90%以上的份额。国内的摄像头算法公司主要有Minieye、深圳千象奇创、Maxieye、南京创来科技、纵目科技等,可以实现预警和停车功能。目前只有深圳千翔启创和纵目科技进入前装市场。
具体来说,双目相机利用类似于人眼的原理,主要通过两幅图像的视差计算来确定距离,更加准确。中科慧眼双目摄像头产品样机已完成,正在进行大规模路测。如果解决了成本和小型化的问题,双目摄像头未来将有广阔的发展前景。
7、为安全保驾护航的主动手段:自动紧急制动(AEB)
AEB是一种车辆主动安全技术。当驾驶员没有及时踩下制动踏板时,AEB系统将启动自动制动车辆,确保安全行驶。
目前,全球主流汽车制造商基本上都有自己的预碰撞安全系统。虽然名称略有不同,但实现效果基本相似。博世、天合、德尔福、韦科等国际零部件厂商大多也拥有较为成熟的AEB技术。当然,国内制动技术企业也开始加速AEB及相关产品的研发。例如,万向集团与MINIEYE联合发布了新的AEB样品,预计2017年量产。
2016年10月,大众、奥迪、宝马、福特、通用等十个汽车品牌签署协议,未来在美国销售的所有新车都将安装AEB系统。与AEB的国际普及相比,AEB在国内的普及相对缓慢。不过从发展来看,自动紧急制动技术已经逐渐成熟并投放市场,明年AEB的安装率有望大幅提升。
据悉,我国AEB国家标准已完成立项和标准起草工作。预计2017年发布,新政策的出台必将推动中国AEB市场的高增长。
8. 帮你看到看不见的东西:增强现实技术(AR)
汽车“黑科技”改变了汽车生态,增强现实技术(AR)可以是其中之一。 AR技术是在现实的基础上,通过计算机处理能力,将虚拟数据叠加在现实环境中,再用同一屏幕进行展示而带来的一种交互方式。
AR技术正在汽车上“一步步落地”。目前主要的汽车应用产品有抬头显示系统(HUD),如捷豹路虎的HUD技术,可以在汽车前挡风玻璃上显示地图、虚拟行驶路线等内容;汽车专用AR眼镜,如宝马、高通推出的AR眼镜,可以让驾驶者在行驶中看到导航数据、行驶速度、限速提示、路口信息等。在技术掌握方面,简单的AR技术应用,如HUD,已被国内外汽车电子相关零部件企业掌握,并有成熟的产品应用;进一步的AR技术主要掌握在互联网和计算机软件企业手中。当然,国内外汽车企业也在与这些企业合作,探索AR技术与汽车的深度融合。
无人驾驶汽车的发展需要AR技术来帮助实现更好的用车体验,解放人们的双手和眼睛。一旦解决了技术应用痛点,车载AR技术将很快迎来爆发。
9、更“人”的汽车:人机交互技术
人机交互系统是信息技术发展的产物,实现人与车的对话功能。未来的自动驾驶汽车不是冷冰冰的机器,而是被赋予了人性的伙伴。
汽车交互设计决定了智能汽车的发展水平。在现阶段智能汽车快速发展的背景下,各车企、零部件企业、研究机构等对人机交互给予了足够的重视。法雷奥、德尔福等国际零部件巨头都有深入研究,国内航盛、华阳等汽车电子企业对此也有一定的技术积累。目前常见的人机交互系统有宝马的iDrive、奔驰的COMAND、奥迪的MMI、沃尔沃的Sensus、丰田的Remote Touch。
虽然人机交互技术还存在不足,但随着技术的成熟,逐渐从高端车型普及到国产中级合资品牌车型,如长安福特蒙迪欧智胜HMI系统、广汽丰田凯美瑞G-BOOK系统;国产自主品牌的代表是上汽荣威350,其inkaNet 3G智能网联驾驶系统功能更加丰富。
人机交互技术让汽车更“人性化”,用户体验自然是重中之重。这就是人机交互技术的立足点。未来,体感交互、眼动交互、生物识别、语音交互等可能是交互设计的趋势。
10、汽车能量循环:制动能量回收技术
制动能量回收是电动汽车和混合动力汽车的重要技术之一,受到广泛关注。在电动汽车和混合动力汽车中,减速和制动过程中浪费的运动能量可以通过制动能量回收技术转化为电能储存在电池中,进一步转化为驱动能量。因此,制动能量回收技术是提高能源利用效率、体现电动汽车技术优势和特点的一项重要技术。
目前,电动汽车和混合动力汽车基本都配备了制动能量系统。博世、大陆、法雷奥、韦科等国际零部件企业已经掌握了制动能量回收技术,国内不少汽车零部件企业也在研发制动能量回收系统,并取得了一定的成绩。未来,随着电动汽车和混合动力汽车的发展,制动能量回收技术将得到广泛应用。