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汽车零部件十大技术趋势  

2017-01-08 05:14:05|  分类: 汽车专题 |  标签: |举报 |字号 订阅

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汽车零部件十大技术趋势

  • 2017年01月04日 13:40
  • 来源:中国汽车报

技术是汽车发展的驱动力。2016年是传统汽车产业转型的关键一年,互联网、半导体、软件算法等企业与汽车企业的深度融合,促使汽车及汽车零部件技术有了新变化、新趋势。那么,这些汽车零部件新技术未来会有怎样的发展,又将带领汽车走向何方。
  1.发动机动力提升打出“组合拳”:两级增压技术
  近几年,小排量发动机受到广大汽车企业推崇,涡轮增压技术为小排量发动机动力提升、燃油经济性优化做出突出贡献,渐成一种技术潮流。伴随环保标准、排放法规的不断加严以及发动机技术的不断提升,多种增压技术组合来提升发动机性能的技术方案成为未来发动机技术趋势之一。
  目前,两级增压已成为增压技术领域的讨论热点之一,包括两级涡轮增压(由一大一小两个废气涡轮增压器构成)、机械增压+涡轮增压等型式,能够大幅度提升发动机的升功率和低速扭矩,解决发动机低速启动动力不足的问题,对于提升发动机性能有着极大帮助。
  据了解,国外整车和相关零部件企业纷纷采用和研究两级增压技术,技术成熟度较高。大众率先将采用涡轮增压和机械增压两种不同型式的双增压系统发动机应用在量产车型上;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;博格华纳不断推进两级涡轮增压技术(R2S)提升;霍尼韦尔推出采用两个不同尺寸VNT涡轮增压器的最新两级增压系统。但国内水平较高的增压器企业不多,湖南天雁2015年投资415万元进行两级涡轮增压器项目研究,目前1个项目通过客户性能试验。总的来看,国内企业在两级增压技术上水平不高,面临很大挑战。
  2.直喷发动机排放升级“新捕手”:汽油机颗粒捕集器(GPF)
  缸内直喷汽油机(GDI)因较好的动力性、燃油经济性等优点,在乘用车上得到愈来愈广泛的应用。但由于GDI汽油机的燃油直接喷入气缸,导致油气混合不均匀和燃油湿壁使颗粒物排放质量和数量显著增加。
  越来越严苛的法规要求直喷汽油机在更宽范围的工况都保持稳定而且较低的PM排放。欧Ⅵ排放法规对颗粒物排放质量限制更加严格,PM限值降为4.5mg/km。近日发布的《轻型车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》也加严了PM限值要求,第一阶段为4.5mg/km,第二阶段将为3mg/km 。尽管GDI发动机技术不断进步,单纯靠机内净化难以满足排放法规的升级需求,因此,汽油机颗粒捕集器(GPF)被认为是应对GDI汽油机颗粒物排放限值最有效、最可靠的潜在技术。
  目前,最新发布的《外商投资产业指导目录》(修订稿)中将“柴油颗粒捕集器”改为“颗粒捕集器”,意在除柴油颗粒捕捉器也鼓励外商投资GPF。国外零部件企业如佛吉亚、巴斯夫等都在研究GPF技术且已在市场上应用,大众集团宣布将于2017年6月逐步在汽油发动机上全面普及GPF。其实,很多企业制定了GPF策略,但并未正式公布全线布局,国内也有企业走GPF路线,威孚、贵研等企业也拥有该技术,与国外技术相比差距较大。随着排放法规的逐步推进,未来GPF有望成为标配。
  3.新能源汽车驱动技术的未来:轮毂电机技术
  新能源汽车与传统汽车在驱动方式上有着不小的区别,主要靠电机驱动,包括永磁同步电机、轮边电机、轮毂电机等,其中轮毂电机技术被认为是新能源驱动技术的未来,拥有广阔的发展前景。
  轮毂电机技术最大的特点是将动力、传动和制动装置整合到车轮内,大大简化了电动车辆的机械部分。从全球范围看,日系、美系、德系、法系等车企均有涉及,国内车企则是在近几年开始尝试轮毂电机技术,但都停留在测试阶段。
  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:一是以轮胎生产商或汽车零部件生产商为代表的研发团队开发的集成化电动系统;二是整车生产商与轮毂电机驱动系统生产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的发展,亚太股份参股欧洲轮毂电机技术公司ELAPHE并在国内建立合资公司,预计2017年实现小批量配套,2018年批量生产;天津天海同步器集团收购荷兰e-Traction公司100%股权,并在湖北荆门建立湖北泰特机电有限公司,计划2017年投产轮毂电机。
  伴随新能源汽车持续发展和企业的持续推动,轮毂电机技术产业化时代将很快到来。
  4.排放升级的“高性价比”方案:48V弱混系统
  弱混系统是一种低成本而有效的汽车节能技术方案。目前车辆普遍使用的是12V动力系统,此系统可以通过启停功能和制动能量回收实现节能减排,但是功率制约了它的节能效果。48V系统可以说是12V系统的加强版,能为整车上越来越多的电气系统提供支持,更有效地发挥启停功能,从而减少燃油消耗。
  因此,在燃油消耗和排放标准愈加严格的当下,用48V系统替代目前汽车中采用的12V系统是大势所趋。同时,从目前各大主流整车厂与零部件厂商公布的规划来看,2017年将迎来48V弱混系统量产的小高潮。
  2016年,江淮发布的全新瑞风M4 搭载了48V弱混系统,法雷奥的e4Boost 48V动力系统将于2017年年初量产并在中国落地,博世推出了第二代48V轻混系统,并表示正在研发的48V轻混系统将于2017年投入量产。
  此外,在48V的关键技术上,各零部件企业也纷纷抢滩布局。舍弗勒48V启停系统项目已经实现量产,目前其48V产品还有48V电动涡轮增压器、48V电驱动桥。法雷奥的48V iBSG起发电一体机、48V电子增压器产品作为其48V系统中的核心部件,也备受整车厂关注。
  5.更精准的智能驾驶之“眼”:77GHz雷达
  在智能驾驶和无人驾驶发展浪潮下,多种传感器融合应用是未来必然趋势,毫米波雷达具有探测性能稳定、不易受对象表面形状和颜色影响、环境适应性好等特点,因此将成为未来的主力传感器。
  研究机构Plunkeet Research 预测,到2020 年全球汽车毫米波雷达将近7000 万个,2015~2020 年的年均复合增速约为24%。汽车毫米波雷达的主要频段为24GHz和77GHz,而77GHz目前更多地被认为是未来的主流方向,但77GHz雷达开发难度高,目前只有大陆、博世、天合、海拉、德尔福等国外零部件巨头掌握。
  国内企业在毫米波雷达上与国外差距较大,但华域汽车、厦门意行、四创电子、国睿科技、纳雷科技、北京行易道等企业均有所突破,北京行易道公司生产的77GHz远程防撞雷达已经装配在自主品牌无人车上,沈阳承泰科技有限公司在研发77GHz汽车毫米波雷达上也取得突破。近日,工信部委托车载信息服务产业应用联盟开展77~81GHz毫米波雷达无线电频率技术研究试验工作。
  当前,24GHz毫米波雷达仍是主流,未来三年是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年,各企业纷纷对毫米波雷达资源进行战略布局,2017年将成为汽车毫米波雷达行业的收获期。
  6.摄像头让汽车变得更敏感: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,将图像转化为数字信号,从而实现感知车辆周边的路况情况,帮助实现前向碰撞预警、车道偏移预警和行人检测等ADAS功能。
  车载摄像头分为单目摄像头、双目摄像头、后视摄像头、立体摄像头和环视摄像头,市场上主要以单目摄像头为主。目前,车载摄像头基本在中高端车型上成为标配,主要应用于倒车影像系统中,车载摄像头逐渐替代后视镜也是一种发展趋势。
  当前,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企业,同时这些企业还在继续加大研发投入,注重芯片和算法的提升,Mobileye是全球领先的视觉处理系统供应商,占全球视觉处理90%以上的市场份额。国内摄像头算法公司主要有Minieye、深圳前向启创、Maxieye、南京创来科技、纵目科技等,可实现预警和泊车功能,目前只有深圳前向启创和纵目科技进入前装市场。
  具体而言,双目摄像头利用与人眼相似的原理,主要通过两幅图像的视差计算来确定距离,更为精准。中科慧眼的双目摄像头产品已完成样机,正在进行大规模路测。如果解决成本和小型化的问题,未来双目摄像头将有广阔的发展前景。
  7.为安全保驾护航的主动性手段:自动紧急制动技术(AEB)
  AEB是一种汽车主动安全技术。在驾驶员没有及时踩制动踏板的情况下,AEB系统会启动,使汽车自动制动,从而为安全出行保驾护航。
  目前,全球主流的整车厂基本都有自己的预碰撞安全系统,虽然名称略有不同,但实现效果基本类似。大部分国际零部件厂商,如博世、TRW、德尔福、威伯科等也有相对比较成熟的AEB技术。当然,国内制动技术企业也开始加紧开发AEB及相关产品,比如万向集团联合MINIEYE公司联合发布了最新的AEB样件,预计2017年量产。
  2016年10月,包括大众、奥迪、宝马、福特、通用等品牌在内的十大汽车品牌签署协议,计划未来在美国出售的所有新车上,都将安装AEB系统。相比于国际上AEB普及情况,国内AEB的普及进程相对较慢。但从发展情况来看,自动紧急制动技术已逐步成熟并投放市场,AEB安装率预计在明年有较大提升。
  据悉,中国关于AEB的国家标准已经完成立项和标准起草工作,预计2017年发布,新政策的推出必将会推动我国AEB市场进入高增长。
  8.帮你看到眼前看不到的内容:增强现实感技术(AR)
  汽车“黑科技”改变汽车生态,增强现实感技术(AR)可算做其中之一。AR技术是在在现实的基础上,通过计算机处理能力,将虚拟数据叠加在现实环境当中,再利用同一个画面进行显示而带来的一种交互模式。
  AR技术正在汽车上“一步步落地”。目前,主要汽车应用产品包括汽车抬头显示系统(HUD),如捷豹路虎的HUD技术,可在汽车前挡风玻璃上显示地图、虚拟行车路线等内容;汽车专用AR眼镜,如宝马联合高通推出的AR 眼镜,驾驶员在开车时能看到导航数据、行驶速度、限速提示、岔口信息等。
  就技术掌握来看,简单的AR技术应用如HUD,国内外汽车电子相关的零部件企业均已掌握,并有成熟的产品应用;更进一步的AR技术,主要掌握在互联网和计算机软件企业手中,当然国内外整车企业也正在跟这些企业合作,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汽车体验,解放人的双手和双眼,一旦解决技术应用痛点,汽车AR技术将很快迎来爆发期。
  9.更具“人性”的汽车:人机交互技术
  人机交互系统是信息化技术发展的产物,该系统实现了人与车之间的对话功能。未来的自动驾驶汽车不是冷冰冰的机器,而被赋予人性的伙伴。
  汽车交互设计决定了智能汽车发展的水平,在现阶段智能汽车发展如火如荼的大背景下,各汽车企业、零部件公司、研究机构等都给予人机交互足够的重视,法雷奥、德尔福等国际零部件巨头有深入的研究,国内汽车电子企业如航盛、华阳等对此有一定的技术积累。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以及丰田的Remote Touch。
  虽然人机交互技术仍有不足,但随着技术的成熟,已经从高端车型逐渐普及到国产的中级合资品牌车型上,如长安福特蒙迪欧致胜的HMI系统、广汽丰田凯美瑞的G-BOOK系统;国产自主品牌的代表是上汽荣威350,其inkaNet 3G智能网络行车系统功能更加丰富。
  人机交互技术让汽车更加具有“人性”,最看重的自然是用户体验。这是人机交互技术的落脚点,未来,体感交互、眼动交互、生物识别、语音交互等都可能会是交互设计的趋势。
  10.变废为宝的汽车能量循环:制动能量回收技术
  制动能量回收是电动汽车与混合动力汽车的重要技术之一,目前受到广泛关注。在电动汽车与混合动力汽车上,车辆在减速和制动时浪费的运动能量可通过制动能量回收技术转变为电能并储存于蓄电池中,并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重要技术。
  目前,电动汽车和混合动力汽车基本都配装制动能量系统。博世、大陆、法雷奥、威伯科等国际零部件企业均已掌握制动能量回收技术,很多国内汽车零部件企业也正在研发制动能量回收系统,并取得了一定成绩。
  亚太股份和武汉元丰汽车电控系统有限公司是国内较早开发制动能量回收技术的企业。亚太股份在ABS基础上开发了新能源汽车制动能量回收系统,其能量回收式电动汽车制动系统正在北汽、奇瑞、福田、上汽等多种新能源车型上配装试验;武汉元丰与国内汽车企业等合作开发了基于制动能量回收系统的液压ABS,能够应用于混合动力汽车和纯电动汽车。
  此外,奇瑞首款插电混合动力汽车艾瑞泽7 PHEV和长安纯电动车型欧诺EV都安装了制动能量回收系统。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被广泛采用。

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