博世：不同車型的未來動(dòng)力總成解決方案

2013年6月，德國(guó)汽車零部件供應(yīng)商博世公司（Bosch）召開了第61屆博世國(guó)際汽車媒體交流會(huì)，期間其汽車技術(shù)業(yè)務(wù)主席及各業(yè)務(wù)板塊負(fù)責(zé)人出席并分享了博世最新的技術(shù)成果及對(duì)未來汽車技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。本文是博世汽油系統(tǒng)總裁Rolf Bulander博士和博世柴油系統(tǒng)總裁Markus Heyn博士的的演講實(shí)錄。

女士們、先生們：

歐盟2020年汽車二氧化碳排放目標(biāo)已確立。歐盟委員會(huì)的提議現(xiàn)已成官方定論：汽車二氧化碳排放目標(biāo)為95克/公里。兩年后，即2015年，汽車平均二氧化碳排放量將被限制在130克/公里的水平。

雖然在其它經(jīng)濟(jì)區(qū)域，如美國(guó)和中國(guó)，也已立法以減少二氧化碳的排放，但歐盟2020年目標(biāo)仍舊是最雄心勃勃的。在使各類車輛適應(yīng)未來要求方面，博世汽車技術(shù)將發(fā)揮重要作用。在能耗方面，有進(jìn)一步改進(jìn)的可能，但需要花費(fèi)成本，且在某些情況下，成本相當(dāng)高昂。但是我們不僅僅考慮成文問題，用戶體驗(yàn)更為重要。電氣化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將帶來全新的駕乘體驗(yàn)：比如混合動(dòng)力車，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)可在內(nèi)燃機(jī)之外提供額外驅(qū)動(dòng)扭距，從而極大地提升車輛的動(dòng)態(tài)性能。

多種解決方案：內(nèi)燃機(jī)、電氣化、壓縮天然氣

無論客戶將來駕駛裝有內(nèi)燃機(jī)的汽車，還是電動(dòng)機(jī)的汽車，都將在很大程度上依賴于其所駕駛汽車的級(jí)別。對(duì)于小型汽車，我們認(rèn)為改裝發(fā)動(dòng)機(jī)就夠了。改良后的噴油技術(shù)、渦輪增壓器及縮小的尺寸同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本和高效率。

對(duì)于中型動(dòng)力總成，博世還致力于研發(fā)更清潔、更高效，且消費(fèi)者有能力負(fù)擔(dān)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。我們還可以通過改進(jìn)和開發(fā)新的發(fā)動(dòng)機(jī)部件，進(jìn)一步優(yōu)化燃燒過程。此外，我們還致力于研發(fā)具備多種特性的新系統(tǒng)，例如，可有效回收制動(dòng)能量，允許動(dòng)力總成弱電氣化的系統(tǒng)等。

對(duì)于高檔車的動(dòng)力總成技術(shù)而言，要達(dá)到二氧化碳排放目標(biāo)，我們必須付出更大努力。博世正在研發(fā)有效的插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)，有了這個(gè)系統(tǒng)，汽車可以在僅依靠電力的情況下最高行駛60公里。該解決方案排放更低，即使是用于SUV，也是如此。雖然，這些系統(tǒng)成本更高，但它帶來的好處也更多。裝有這種動(dòng)力總成的汽車，在電動(dòng)模式下，幾乎沒有噪音，但具有搭載內(nèi)燃機(jī)的汽車一樣的行駛距離。此外，額外的電動(dòng)機(jī)扭矩使汽車變得更具動(dòng)力。

除動(dòng)力總成電氣化以外，博世還有可能在所有級(jí)別車輛中使用經(jīng)濟(jì)型壓縮天然氣動(dòng)力總成。天然氣燃燒時(shí)，釋放的二氧化碳比汽油要少約25%。我們的系統(tǒng)還為客戶提供低成本高水準(zhǔn)的服務(wù)。但是，為了市場(chǎng)能持續(xù)成長(zhǎng)，必須大量增加基礎(chǔ)設(shè)施。

發(fā)動(dòng)機(jī)小型化與使用渦輪增壓器帶來的效率提升

我想進(jìn)一步探討一下，使用我們的部件，在微型汽車領(lǐng)域內(nèi)能取得什么樣的成效。博世認(rèn)為，2012年該領(lǐng)域效率最高的車輛，還有可能進(jìn)一步減少20%的能耗。目前，此類別中最先進(jìn)的柴油車二氧化碳排放僅為81克/公里。燃燒效率最高是我們各種柴油機(jī)產(chǎn)品組合的特點(diǎn)，這使我們能夠?qū)崿F(xiàn)最佳二氧化碳排放值。我們最先進(jìn)的汽油車的二氧化碳排放能達(dá)到99克/公里。有了這種良好的基礎(chǔ)，我們確信基于發(fā)動(dòng)機(jī)的解決方案一定能實(shí)現(xiàn)歐盟的二氧化碳排放目標(biāo)。

現(xiàn)在我想向各位展示一些解決方案。在這里，我們重點(diǎn)關(guān)注需要進(jìn)行最大改進(jìn)的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)上。我將向各位展示在搭載汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的小型汽車中實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放值的三種可能性。

? 首先，具有成本效益的變速器的自動(dòng)化。這有可能降低約5%至6%的二氧化碳排放。

? 其次，在微型車類中使用渦輪增壓器。通過使用渦輪增壓器，可以有效縮小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸，這有可能節(jié)約7%至8%的燃油。若渦輪增壓器和現(xiàn)代汽油直噴系統(tǒng)相結(jié)合，與點(diǎn)式燃油噴射系統(tǒng)相比，燃油節(jié)省可高達(dá)15%。此外，渦輪增壓器還可以提供更大扭矩，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)性能達(dá)到最佳。同時(shí)，通過發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載及節(jié)氣門的優(yōu)化可以進(jìn)一步節(jié)省燃油，提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

? 最后，將提高壓縮比和冷卻廢氣再循環(huán)相結(jié)合，可以優(yōu)化燃燒。此種修改將減少約10%的二氧化碳排放，因此是高效的。

我們將把這些可能的解決方案與進(jìn)一步改進(jìn)的汽油直噴技術(shù)相結(jié)合。我們目前的假設(shè)是，搭載火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的小型汽車未來的二氧化碳排放將小于85克/公里。我們也將進(jìn)一步改進(jìn)該等級(jí)汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的系統(tǒng)，例如，通過增加噴射壓力或在大范圍內(nèi)應(yīng)用低壓廢氣再循環(huán)，使燃燒更加高效。我們將使用博世產(chǎn)品，繼續(xù)嚴(yán)格完善高扭矩柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是摩擦損失和充電周期方面。此外，性能與發(fā)動(dòng)機(jī)的大小關(guān)系越來越密切。因此，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的二氧化碳排放將大大低于85克/公里。

液壓混合動(dòng)力：可提供各種動(dòng)力總成選擇

博世和PSA集團(tuán)正在研發(fā)世界上首臺(tái)乘用車液壓混合動(dòng)力總成，該混合動(dòng)力總成可能進(jìn)一步提高微型車的效率。該總成基于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃機(jī)帶額外液壓部件和沖入氮?dú)獾男顗浩?。該混?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/動(dòng)力系統(tǒng)">動(dòng)力系統(tǒng)可支持汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，但在加速或在走走停停的交通狀況下工作性能不佳。在市區(qū)道路行駛時(shí)，它們的優(yōu)點(diǎn)則顯現(xiàn)出來。此時(shí)，該系統(tǒng)可節(jié)約45%的油耗。在常規(guī)駕駛條件下，可節(jié)約30%油耗。

我們可以如此顯著地降低油耗的原因在于，我們非常有效地回收可能損失的能量。這種回收在專業(yè)角度上，稱為“再生制動(dòng)能量回收”。在制動(dòng)過程中消耗的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成液壓能，存儲(chǔ)于蓄壓器中。

其突出特征在于，該替代性總成不需要電池組，將系統(tǒng)的附加重量降至100千克以下。這使得液壓混合動(dòng)力經(jīng)濟(jì)可行，并能應(yīng)對(duì)各種變量。其使用不必限制于城市車輛。我們?cè)谄渌悇e車輛也將其視為一種選擇，包括輕卡。

同時(shí)，該動(dòng)力總成將許多為人熟知的電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)集于一身。在完全零排放狀態(tài)下，其可以驅(qū)動(dòng)汽車行駛一段較短的距離，并且其助推作用增加了駕駛樂趣。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液壓蓄壓器同時(shí)釋放，產(chǎn)生助推作用。此外，該總成允許轉(zhuǎn)移內(nèi)燃機(jī)的負(fù)載點(diǎn)，使其能在特征圖上的最有效區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。另外，不用擔(dān)心續(xù)駛里程。我們擁有的是一種可替代的動(dòng)力總成，其可大大增加汽車的續(xù)駛里程 — 因?yàn)槠淠軠p少油耗。

能量回收助推系統(tǒng)（BRS）和電動(dòng)離合器：混合動(dòng)力車輛的關(guān)鍵部件

動(dòng)力總成電動(dòng)化追求的目標(biāo)相似。首先是提高起動(dòng)/停止系統(tǒng)的裝備率，到2017年，西歐70%的新車均會(huì)安裝起動(dòng)/停止系統(tǒng)。但我們還想嘗試新的解決方案，如能量回收助推系統(tǒng)（BRS）。該48V的系統(tǒng)比起動(dòng)/停止系統(tǒng)更先進(jìn)，并能縮小與混合動(dòng)力車輛之間的巨大差距。

BRS應(yīng)用于價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)極為激烈的緊湊車型。換句話說，BRS必須價(jià)廉且高效。這點(diǎn)可以通過簡(jiǎn)化其部件得以實(shí)現(xiàn)。其電機(jī)可支持發(fā)動(dòng)機(jī)提供10kW的額外動(dòng)力）。電機(jī)助力發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，0.25kwh 的電池處于放電狀態(tài)。但在隨后的剎車過程中，部分車載網(wǎng)絡(luò)將在48V的條件下運(yùn)行，最大限度地回收制動(dòng)能量。 五次制動(dòng)過程后，鋰離子電池將被充滿電。

制動(dòng)回收的能量可用于給車載網(wǎng)絡(luò)中的用電設(shè)備供電，也可在車輛起動(dòng)或加速時(shí)，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供助推力。

就BRS而言，同樣值得一提的還有電動(dòng)離合器。使用該系統(tǒng)能自動(dòng)控制離合器，但不能控制變速箱。當(dāng)不需要任何動(dòng)力推動(dòng)車輛前進(jìn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)從動(dòng)力總成中脫離。這不僅有助于省油，而且駕駛更方便。在交通擁堵的情況下，也能無需使用離合器即可在1檔和2檔下起動(dòng)車輛。換句話說，電動(dòng)離合器給駕駛員提供了低速自動(dòng)換檔的駕駛體驗(yàn)。此外，若駕駛員的腳松開油門，電動(dòng)離合器可切換至脫開狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)滑行功能。

工作原理很簡(jiǎn)單。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到駕駛員在下坡沒有加速時(shí)，會(huì)自動(dòng)松開離合器，從而避免發(fā)動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)制動(dòng)作用。由于存在坡度，所以速度保持不變。在某種程度上，您可能已經(jīng)在下坡過程中松開離合器，從而手動(dòng)模擬這種功能。將來，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)采用這種功能。這種系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，可節(jié)省7%的油耗。

強(qiáng)混：節(jié)約高達(dá)25%的能耗

Bohr先生在其主題演講中表示，入門級(jí)混合動(dòng)力系統(tǒng)屬于未來駕乘出行的重要部分。到2020年，預(yù)計(jì)1210萬輛車會(huì)安裝電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?？紤]到上述動(dòng)力車輛方案，我想向你們介紹博世已為當(dāng)代混合動(dòng)力車輛提供了哪些技術(shù)。我們?cè)谥鸩皆黾赢a(chǎn)量，并采用這種方法降低成本。此外，駕駛員可利用博世目前研發(fā)的強(qiáng)混系統(tǒng)，在新歐洲駕駛循環(huán)工況下油耗可降低15%~25%。駕駛員可駕駛搭載該系統(tǒng)的車輛，根據(jù)電池大小，靠電力行駛較短距離，實(shí)現(xiàn)零排放和零發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。最明顯的例子就是PSA和博世研發(fā)的柴油混合動(dòng)力車，其將先進(jìn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和電氣部件的經(jīng)濟(jì)性能完美結(jié)合。

車輛大小并不重要。博世可提供整套動(dòng)力總成概念，并將其用于任何車輛要求。這說明我們的技術(shù)系統(tǒng)適用范圍廣泛。對(duì)于強(qiáng)混車輛，我們還推出20~40千瓦的電動(dòng)機(jī)和存儲(chǔ)容量為0.8~1.5 kWh可再充電的鋰離子電池。我們還利用DC/DC轉(zhuǎn)換器，提供電動(dòng)機(jī)和電池之間正確鏈接。因此，搭載強(qiáng)混系統(tǒng)的車輛無論屬于小型車或旅行車都沒有任何影響 — 博世均能為其提供正確的解決方案。

插電式混合動(dòng)力車：高檔車前景

對(duì)于插電式混合動(dòng)力車，我們同樣會(huì)信守承諾。但在這種情況下，我們已進(jìn)一步升級(jí)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。駕駛員可僅靠有限電力，以高達(dá)120公里/小時(shí)的速度駛完60公里。若用戶用插座充電，可節(jié)省90%的能源和成本。但即使是每次旅行前都未充滿電的用戶也能從這種插電式混合動(dòng)力車中獲益。若利用博世研發(fā)的系統(tǒng)，預(yù)計(jì)新歐洲駕駛循環(huán)中的油耗可降低至少50%。

博世系統(tǒng)中的電氣部件更強(qiáng)大的原因是，在該系統(tǒng)中電機(jī)的輸出功率為30kW~80kW，并且電池容量高達(dá)12 kWh，可用于中級(jí)轎車、SUV和跑車。這種可擴(kuò)展性剛好說明插電式混合動(dòng)力車的重要性。當(dāng)提到2020年CO2目標(biāo)時(shí)，高水平電氣化是高端混合動(dòng)力車的唯一選擇。60Km純電動(dòng)行駛里程足以證明使用博世插電式混合系統(tǒng)的駕駛者可以應(yīng)對(duì)更嚴(yán)苛的環(huán)保法規(guī)。

純電動(dòng)車：博世提供一體化動(dòng)力總成電氣化系統(tǒng)

當(dāng)然，客戶還可享受采用我們技術(shù)的純電動(dòng)車輛帶來的好處。我想再次向你們舉一個(gè)具體的例子：博世向菲亞特500e供應(yīng)整套動(dòng)力總成。換言之，我們不僅生產(chǎn)部件，還組裝部件，以形成一個(gè)完整的電動(dòng)動(dòng)力總成。下面我們依次來看看這些部件：

? 博世研發(fā)的SMG 180/120電機(jī)可為菲亞特500e提供80 kW動(dòng)力。永磁同步電機(jī)是動(dòng)力總成的動(dòng)力來源。從一開始，永磁同步電機(jī)就能提供196牛米的扭矩。

? 電動(dòng)機(jī)和電池由博世INVCON 2.3電力電子控制器鏈接。這類部件是電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的大腦。這是因?yàn)橄到y(tǒng)將電池的直流電轉(zhuǎn)成電機(jī)所需要的交流電反之亦然。電力電子器件越高效，純電行駛里程也越長(zhǎng)。

? 菲亞特500e可利用博世電池組行駛140公里。動(dòng)力電池包括總?cè)萘繛?4千瓦時(shí)的方形蓄電池，且可在四小時(shí)內(nèi)完全充滿電。

博世在許多方面都將菲亞特500e視為純電動(dòng)車的典型。這表明作為該領(lǐng)域?qū)I(yè)供應(yīng)商的博世能做什么以及如何發(fā)展。博世可以供應(yīng)純電力驅(qū)動(dòng)總成的所有元件。我們也會(huì)繼續(xù)努力改進(jìn)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

壓縮天然氣動(dòng)力總成：可替代能源之備選

在演講結(jié)束前，再來看看博世的現(xiàn)狀和未來前景。博世還未研發(fā)出其它可替代的動(dòng)力總成，但有一樣正慢慢成為其替代品，這就是壓縮天然氣動(dòng)力總成。到目前為止，壓縮天然氣動(dòng)力總成通常配備給公交車和輕型廂式貨車，但在不久的將來，天然氣動(dòng)力總成會(huì)越來越多地應(yīng)用在乘用車、商用車上。這主要是因?yàn)閴嚎s天然氣的價(jià)格實(shí)惠，價(jià)格比汽油低50%。另外，它也有助于減少25%的二氧化碳排放 — 就沼氣發(fā)電廠產(chǎn)生的甲烷而言，這一數(shù)字高出許多。在我們看來，天然氣是易利用且環(huán)保的燃料。

這也是博世能提供尖端系統(tǒng)的原因。你們可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大眾、通用、菲亞特和塔塔生產(chǎn)的汽車中都采用壓縮天然氣技術(shù)。博世所供應(yīng)的是世界上最小、最輕的天然氣噴射器，和最靈敏的溫度傳感器。

這項(xiàng)技術(shù)的獨(dú)特之處在于即使在駕駛時(shí)也不易察覺。無論使用壓縮天然氣或汽油，當(dāng)今的天然氣動(dòng)力車都能提供穩(wěn)定的性能。即使從天然氣轉(zhuǎn)為汽油，也感覺不到。

使用博世壓縮天然氣系統(tǒng)時(shí)，最大的不同在于泵。即使，相較于其它壓縮天然氣解決方案，客戶也可省更多的錢。溫度低時(shí)，博世系統(tǒng)在壓縮天然氣模式下啟動(dòng)，因此，可充分利用價(jià)格便宜的的天然氣。而其他供應(yīng)商出售的系統(tǒng)必須暖機(jī)，因此須先利用昂貴的汽油行駛數(shù)英里。但若采用博世技術(shù)，則只需要利用價(jià)格便宜的天然氣行駛。

講完技術(shù)細(xì)節(jié)后，再來看看整體情況。博世先進(jìn)的壓縮天然氣動(dòng)力總成系統(tǒng)是通向未來綠色出行的過渡技術(shù)方案之一。您可能已經(jīng)購(gòu)買了一臺(tái)搭載博世壓縮天然氣動(dòng)力總成的汽車，同時(shí)擁有一輛高性能且環(huán)保的汽車。博世會(huì)秉承相同的目標(biāo)，進(jìn)一步改進(jìn)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)。不要忘了，博世為每個(gè)人都有能力購(gòu)買純電動(dòng)車的遠(yuǎn)景而努力著。

換句話說，無論現(xiàn)在或?qū)?，博世都?huì)為個(gè)人出行提供技術(shù)。以此，實(shí)現(xiàn)我們“科技成就生活之美”的戰(zhàn)略理念。

謝謝！