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关于氢燃料电池两级电动空压机性能介绍和应用分析

时间:2022-07-02 10:59:29 作者:bob手机软件 来源:bob手机登录 点击: 次

  作为全球汽车行业差异化创新技术的领导者,本次上海国际车展盖瑞特Garrett(纽交所上市代码: GTX),携高效的技术、领先的电动增压技术以及智能网联汽车安全和车辆健康管理解决方案,全景亮相2019上海国际车展。在汽车行业“新四化”(电动化、智能化、互联化和共享化)的产业风口中,盖瑞特为行业满足日益严格的国家环保政策和排放标准、加速零排放氢燃料汽车的商业化进程和推动网联汽车安全健康的发展,提供了高性能、更可靠和更经济的差异化技术。本届上海车展,有20多款新车采用了盖瑞特最新研发的技术产品,作为技术前沿的典型代表,其中由盖瑞特研发的

  盖瑞特Garrett全球总裁兼首席执行官芮博廉(Olivier Rabiller)表示:“中国是全球科技创新最活跃和新技术应用最广泛的汽车市场。盖瑞特要以快速、灵活的‘中国速度’抓住增长机遇。作为全球汽车尖端技术的引领者,我们将依托对产业趋势的敏锐洞察、全球领先的技术产品、研发优势和工程服务能力,立足于增速最快、前景最好、需求最大的市场领域,实现我们的使命。”

  在刚刚闭幕的全国两会上,氢燃料作为节能环保、潜力巨大的能源被写进了《政府工作报告》。这意味着,氢燃料汽车作为前景无限的未来出行方式,即将进入高速商业化阶段。据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》阐述,到2030年,燃料电池车辆的保有量要达到200万辆,加氢站的数量达到1 000座,产业产值将突破10 000亿元。对于氢燃料汽车而言,空气增压是车载动力系统的关键性技术之一。在本届车展上,盖瑞特展出了搭载于本田Clarity氢燃料电池汽车的两级电动空压机。盖瑞特独有的空气动力学设计、高转速电机和空气轴承设计为氢燃料电池动力系统提供创新性的电动增压核心技术,其产品具有以下特点:(1)轻巧紧凑的封装,盖瑞特两级电动空压机的创新设计可以使氢燃料电池堆的设计体积比先前的系统减少40%,以适应和驱动正常尺寸车辆的电动动力系统,同时产生显著增益;(2)应用强大、高效的电机和空气动力学技术,可实现最高的氢燃料电池系统效率,其两级空压机可在高达20 kW的恒定功率连续运行,供气压力超过4 bar,显著提高了质子交换膜(PEM)燃料电池的功率密度,使氢燃料电池堆提升到更高的压力;(3)新型空气轴承设计,盖瑞特融合其先进的航空航天和汽车技术,其轴承采用100%无油运行,不会产生油污腐蚀,同时消除了电池中毒污染的风险;(4)超高静音运转,专有的箔片式空气叶片可显著降低空压机噪声。

  盖瑞特创新式的两级电动空压机有助于推动下一代氢燃料电池的发展,并实现零排放车辆的愿景。目前,在全球范围内,盖瑞特正在推进十多个氢燃料电池相关项目,并积极推进中国客户对该技术的应用。

  在中国,节能汽车是推行汽车“低碳化”的重要技术路线之一。这意味着,混合动力汽车代表了行业最大的增长机会。据行业分析机构IHS预测,在今后的4~5年中,混合动力汽车的年复合增长率将达到30%以上;到2025年,混合动力汽车将超过3 000万辆。其中,有75%的混合动力汽车将使用涡轮增压技术,其应用比例甚至将高于涡轮增压车型在传统内燃机汽车中的占比。

  电动化技术在混合动力系统中的深入应用,是混合动力车辆提升燃油经济性、降低排放的关键所在。在本届上海车展上,盖瑞特展示了两款电动增压产品进一步帮助混合动力车辆减少高达10%的CO2排放。

  为了进一步提升混合动力车辆小型化发动机的燃料效率,盖瑞特开发的电动空压机用高速电机取代了传统增压器进“热”空气的涡轮侧,以实现更为精准的发动机进气控制,并为发动机提供额外增压。车辆在采用这一装置后,不仅能大幅提升节能减排效果,而且能大大提高涡轮增压器的响应速度,满足市场对车辆极致性能和超低排放的进一步要求。

  盖瑞特还为混合动力系统开发出了更完美、“合二为一”的电动增压产品:电动涡轮增压器。它将高速电机直接安装在涡轮增压器轴上,实现了更加精确的进气量控制。同时,它还兼具了能量回收功能,可以将涡轮废气能量转化成电能,用于电池充电或直接驱动车辆。这一能量回收技术将涡轮增压器的作用推升为混合动力系统层级的关键性解决方案。其另一大优势是,电动涡轮增压器用一个完整结构,增强了电动增压方案的可靠性和混合动力的能量效率。据悉,到2021年,中国市场的首位客户将在量产乘用车上使用包括由电动涡轮增压器、控制器和相关软件组成的盖瑞特综合解决方案。

  在市场基数最大的传统内燃机汽车领域中,盖瑞特适用于1.5 L和2.0 L排量车型的高效涡轮增压技术同样令人瞩目。根据行业机构IHS数据显示,作为市场中传统内燃机汽车的主流排量,1.5 L和2.0 L内燃机在未来几年内仍将保持主流地位。至2025年,1.5 L排量车型将由2018年的660万辆增加至1 460万辆,年复合增长率高达12%;2.0 L排量车型也将由730万辆增加至逾1 000万辆,其增量远远高于其它排量车型。这表明,高效的涡轮增压技术与小尺寸发动机相结合,以及进一步提升内燃机热效率,乃是帮助行业满足更为严苛的节能环保法规及排放标准的重要途径。

  在本届上海车展上,盖瑞特带来了汽油可变截面涡轮增压器(VNT)、小型双流道废气旁通阀涡轮增压器等新一代高效涡轮增压技术,为1.5 L和2.0 L汽油车的节能减排升级提供了最佳选择。盖瑞特通过汽油可变截面涡轮增压技术,有助于自由改变发动机传统的进排气时间,帮助发动机实现更高的热效率,使之在几乎所有转速下都能改善整车的燃油经济性。该技术配合米勒循环发动机的要求,能降低10%以上的CO2排放,满足中国第四阶段燃油耗限值法规(平均 5.0 L/100 km)及未来的油耗限值要求。2017年,由盖瑞特为大众汽车首次实现了这项技术的大规模量产,并为越来越多为国内客户所接受。

  盖瑞特研发的第四代小型废气旁通阀涡轮增压器则采用了新一代Z-Ultra轴承设计和新一代空气动力学设计,能大幅降低发动机动力损失,提升燃油效率和瞬态响应速度。它实现了1.5 L当前最小双流道工程设计,适用性更广,在帮助新车满足国六B排放标准的基础上,满足内燃机应对2020年后全使用工况理论空燃比的需求。

  盖瑞特的未来重点将不仅仅是涡轮增压器和空压机创新,其还要创建能够应对网联汽车未来挑战的解决方案。目前,盖瑞特基于网络安全和集成的车辆健康管理,积极与整车制造商合作,推动端到端平台的开发,今后这些平台将是联网、共享、自主和安全未来的核心。

  在即将到来的互联网+大环境中,汽车将会成为最重要的智能移动终端。但随着汽车人工智能和自动驾驶程度越来越高、接入车载网络的端口越来越丰富,汽车软件系统的复杂程度也会呈指数级增长,这为行车安全和车辆健康管理带来了高挑战。

  有鉴于此,盖瑞特开发出了端到端汽车网络安全软件, 将“检测-隔离-报告-修复”整合成闭环,在遏制黑客入侵命令的同时,基于大数据机器学习的安全运营中心根据严重程度将攻击详情反馈给主机厂,为主机厂处理大规模车队故障提供高效快速指导建议,排除车辆当前及后续的安全隐患。

  盖瑞特的集成车辆健康管理软件系统基于整车厂已有的诊断工具及售后维护系统,依据目标对象的物理机理,性能数据以及机器学习,以识别失效模式或故障的根本原因,一旦发现异常状况,该模型可快速推理、精确诊断故障根源并指导维修,且防止故障的大规模蔓延。

  面对中国汽车产业发展趋势中的新机遇,盖瑞特高增长地区总裁金晨海表示:“盖瑞特品牌在中国市场扎根20余年的积累,让我们能够更好地理解中国汽车产业的发展思路。盖瑞特一贯以中国作为全球战略的重要支点,加快尖端科技在中国市场的开发速度,携手行业中领先的整车制造企业,成为他们差异化创新的首选合作伙伴。”

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