盖瑞特将推首款量产48V电动涡轮增压器 瞄准电气化与新能源

近日，盖瑞特表示，将于今年与某欧洲豪华汽车品牌共同推出业内首款量产48V电动涡轮增压器。大众、通用、宝马、上汽、长城等汽车企业的内燃机也趋于小型化，1.5L以下排量内燃机将成为未来内燃机市场的主流。

随着排放标准越来越严格，动力强劲且油耗较低的涡轮增压发动机受到汽车企业的青睐。近几年来，涡轮增压发动机车型占比迅速提升。同时，随着新能源汽车发展越来越快，涡轮增压器迎来了新的发展机遇。

♦ 迎接混动浪潮有备而来

根据咨询机构IHS的预测，到2030年，全球范围内依然有超过80%的车辆使用内燃机和混合动力系统，增压器的配装比例将比2019年再提升10个百分点，超过60%。

同时，为应对第五阶段乘用车油耗标准(百公里4.6L)，整车企业开发将以热效率40%以上的混动专用发动机作为主要技术路线。2020年10月发布的《节能与新能源汽车技术线路图2.0》提出，到2035年，混合动力汽车将占汽车总销量的50%。作为未来节能减排的关键技术之一，混合动力技术迅速成为整车企业先进动力技术研发的热点和重点。

博马科技球首席运营官、亚太地区负责人陈晔博士对记者表示，当前行业对高度定制化的涡轮增压器需求量很大，博马科技根据市场趋势和客户不同需要，可提供适用于传统燃油发动机、混动专用发动机和增程式发动机的涡轮增压解决方案。

“高热效率混动发动机将采用高压缩比、强米勒循环等技术手段。这对发动机进气系统提出了更高的挑战和要求。”盖瑞特中国乘用车业务总经理王成龙对记者表示，在今年的上海车展上，盖瑞特展出了采用创新耐高温材料和涂层的新一代VNT?可变截面增压器，耐温达1020℃，同时实现了100kW/L的升功率水平，将于2023年量产。

另外，对于行业越来越追求40%以上甚至更高的热效率来说，可变截面配合米勒循环技术将是提高热效率最直接的方式。近期，越来越多的国际和国内知名企业都会推出采用可变截面技术的涡轮增压器。

“博马科技除了自主创新研发的FNT(浮动式可变截面涡轮增压器)可以迅速提高热效率外，还面向其他各种高效率发动机的技术路线开发了一系列相关的前沿技术，利用先进的空气动力学设计理念、开发出高效率低噪声的3D轴承、可调截面压气机技术以及电子辅助涡轮增压器等，能为不同的客户高度定制更高热效率的产品，满足各类混动发动机的需求，部分重点项目即将量产。”陈晔对记者说。

♦ 涡轮增压器与电动空压机升级

近两年来，涡轮增压器企业除了对传统涡轮增压器进行升级改造之外，还将涡轮增压器核心技术应用在燃料电池汽车的空压机上。

电动空压机是氢燃料电池汽车动力系统的关键性技术，如同燃料电池堆的“肺”。先进的电动空压机技术可以更好地帮助燃料电池堆调节空气压力和流量，显著提升燃料电池堆的功率密度和效率，并有效帮助动力系统节约能耗。但是，当前常规的燃料电池汽车空压机使用的空气轴承有紧凑的公差带，大批量生产有挑战性，且成本也相对昂贵。

博马科技全球研发副总裁、首席技术官Nisar AI-Hasan博士说，博马科技空压机有着独特的“液压轴承”，可以提高燃料电池系统的整体效率。为解决以上问题，博马科技在自有专利“3D轴承”的基础上开发的液压动力轴承的电动燃料电池压缩机不仅性能可靠、易于生产，而且成本低。与空气轴承相比，流体动力轴承可实现更快的转子速度。博马科技的燃料电池汽车压缩机持续运行功率可高达20kW，可以满足客户在400V至700V之间的不同需要。

盖瑞特的燃料电池汽车空压机已配装本田Clarity轿车并量产。盖瑞特研发的新一代电动空压机在多方面有所提升：一是体积减小30%，更容易布置;二是成本有所下降，新一代电动空压机的转速从10万转提升至15万转，所需要的贵金属原材料有所减少;三是电机转速提升以后，消耗功率会下降，第一代的电机是20kW，消耗功率下降了25%。

电机消耗的功率降低，意味着初始成本降低。王成龙给记者算了一笔账，当前1kW电堆成本约为5000元至8000元，降低5kW就意味着节约几万元初始成本。同时，新一代的产品还可以选择有能量回收功能的膨胀端设计，可利用电化学反应产生的高温废气转化成电能，实现能量回收，再降低三成能耗，进一步节约使用成本。

“空压机与涡轮增压器的结构很类似，而空压机是燃料电池汽车的必备品，未来市场空间很大，这也是企业纷纷研发空压机产品的原因。”天津大学教授、内燃机燃烧学国家重点实验室原副主任姚春德说。

据介绍，盖瑞特48V/400V一体化的电动增压器集成高速电机，可以为轻度混合动力和深度混合动力汽车提供电力辅助增压。其复杂的电机控制系统可以超过每分钟20万转，显著增强发动机在全工况下的瞬态响应性能。

盖瑞特中国乘用车业务总经理王成龙表示，电动涡轮增压器对发动机的性能和节油效果有明显提升，以盖瑞特研发的电动涡轮增压器为例，可以帮助混动系统节油1%至3%;发动机性能提升也很明显，在首款量产车上可以用2.0T发动机替代以前的V8发动机。他说：“车辆在高速巡航时，可以将多余的废气能量转换成电能回收，补偿电池或电驱系统。该技术还具备能量回收功能，从而进一步降低油耗。”

♦ 自主增压器产业需过几道坎

在涡轮增压器行业，排名前五位的企业全部是外资企业。据一位不愿透露姓名的企业负责人坦言，当前在汽油机中，自主涡轮增压器企业的产品占比约为10%，年配套量为200万只。

姚春德说：“自主企业在废气涡轮增压产品上有一定进步，但在流道设计等方面还有一定差距，高端市场仍然是外资品牌产品占据主导优势。”近几年来，长城、吉利等自主整车企业也开发了自己的涡轮增压器，表现不错。

上述企业负责人指出，在柴油机涡轮增压器市场上，自主品牌企业也有一定占比，许多轻卡的涡轮增压器实现了本土供货，但如乘用车一样，高端重卡的涡轮增压器仍然会选择外资品牌的产品。“自主企业的起步较晚，而涡轮增压器的技术门槛也比较高，自主企业在追赶中，声量虽然不大，但仍在发展之中。”

“从2010年以后，科技部对内燃机的支持比较少。近两年，燃料电池汽车火起来了，空压机发展得到了一些政策支持。因此，自主涡轮增压器未来发展还是需要政策支持。”姚春德认为，自主涡轮增压企业还需要技术创新，首先就是必须突破“卡脖子”技术难关，比如轴承与电机。“动辄数万上十万转/分钟的转速对材料的耐热、耐磨性能提出了非常高的要求。”

对电动涡轮来说，技术挑战更大。王成龙指出，首先是涡轮里的电机体积很小，没有多余的空间来布置传感器和转速传感器。这就需要通过软件来给电动涡轮明确的指令，要求软件计算有非常高的精准性，以到达发动机匹配需要的转速。(赵玲玲)