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推动混合动力成为汽车节能减排重要技术路线的思考

2017-12-20 16:07:13 作者:徐楠 来源:赛迪智库

随着我国汽车油耗标准的不管提高,未来我国在推行纯电动汽车发展的同时,还需大幅提高单车燃油经济性。混合动力技术作为提高单车燃油经济性的重要技术之一,随着外资品牌在国内市场的普及,我国也获得了长足的进步,将成为未来推动汽车节能减排的重要技术路线。赛迪智库装备工业研究所进行了深入分析,认为目前混合动力汽车发展主要受到主要市场被日系车企占据,产业化初期成本压力较大等因素制约,与此同时,动力系统技术的革新也成为该领域重要的突破方向。基于此,提出了我国发展混合动力汽车的三点建议:提高关键技术自主创新力度,进一步完善财税政策支持和加强节能汽车普及推广。

近年来,欧美日等发达国家都在通过技术标准和法规不断提高乘用车燃料消耗量要求。我国工信部出台的第四阶段油耗限值标准要求乘用车生产企业的平均油耗必须从2015年的6.9L/100km下降至2020年的5.0L/100km,2025年将进一步下降至4.0L/100km以下。

2016年9 月工信部公布了《企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理暂行办法》的征求意见稿,在具体规范和惩罚方案落地后,车企将面临更迫切的降油耗压力。因此,要达到更高标准的油耗指标,未来我国在推行以纯电动汽车为代表的新能源汽车的同时,还需大幅提高单车燃油经济性。混合动力技术作为提高单车燃油经济性的重要技术之一,随着外资品牌在国内市场的普及,我国也获得了长足的进步,将成为未来汽车节能减排发展的重要技术路线。

我国汽车混合动力技术已取得一定成绩

(一)国家高度重视混合动力汽车技术的发展

我国高度关注和支持节能汽车技术的发展。《中国制造2025》已明确将节能与新能源汽车列为重点发展的十大领域之一。《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》对油耗提出了阶段性明确的目标;2017年4月发布的《汽车产业中长期发展规划(2016-2025年)》中,提出将节能汽车作为我国汽车产业发展的重要突破口之一。2016年10月26日,《节能与新能源汽车技术路线图》正式发布,其中,混合动力技术引起了空前的重视。技术路线图描绘了我国汽车产业未来15年发展蓝图,提出“1+7”的基本框架,其中节能汽车作为7大领域之一的重点领域,指出了“以混合动力为重点,以动力总成优化升级、降摩擦和先进电气技术为支撑,全面提升传统燃油汽车节能技术和燃油经济性水平”的总体思路。此次发布的技术路线图还首次对混合动力汽车提出了“硬指标”,规划到2020年混合动力汽车销量占比达到8%,油耗4L/100km;2025年占比提升至20%,油耗3.6L/100km;2030年占比提升至25%,油耗3.3L/100km。

以混合动力为代表的节能汽车技术应用成为我国汽车产业降低能耗,实现国家碳减排承诺的重要保障,也是企业和行业的内在发展需求。从需求端看,相较于纯电动车,混和动力汽车无续航里程限制,在使用习惯上与传统汽车产品相容度最高,易被消费者接受;从配套设施看,混合动力汽车无需充电,不需要建立充电设施,可在短期内获得较快发展;从企业内生动力来讲,混合动力技术的应用是企业满足不断趋严的油耗标准法规的重要措施。此外,混合动力技术未来在PHEV、HEV、燃料电池汽车等新能源汽车上仍然可以应用,具有良好的技术延展性。

(二)我国混合动力汽车技术获得较快发展

在我国汽车工业节能减排工作中,发展以纯电动汽车为代表的新能源汽车是国家战略,发展混合动力汽车则是近中期切实可行的技术路径之一。在国家的政策支持下,近年来我国汽车自主节能技术获得较快发展,生产成本快速下降,已进入市场化、产业化阶段。

一是形成了具有自主知识产权的混合动力系统技术平台,混合动力汽车发动机、电池管理系统,整车控制系统等,建立了产学研的合作研发体系。例如,科力远与吉利共同研发的CHS混合动力总成系统成功通过国家级科技成果鉴定,成为国内唯一达到世界领先水平的混合动力系统,为多家整车企业的10余款车型进行CHS总成系统配置试验。目前,CHS系统全面进入产业化阶段,并将应用于深度油电混合动力汽车(HEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)。

二是很多企业逐步掌握了关键零部件核心技术,自主开发出系列化产品,关键零部件产业化全面跟进。尤其是在混合动力系统平台、车用电驱动技术、48V系统开发、启停技术等领域均有自主品牌的零部件企业实现了技术突破。上汽捷能的双电机电驱变速箱已申请国内外近百项专利,与通用汽车、丰田汽车的电驱系统并列世界三大驱动系统。与此同时,节能汽车关键零部件的产业化全面跟进,生产配套能力显著增强。主要电池及电机企业加强与上下游企业合作,积极完善产业链建设,为整车开发奠定了坚实的基础。

三是节能汽车市场规模增大,自主品牌整车企业加快研发及产业化步伐。2016 年1-10月,我国混合动力车型累计销量已达6.27万辆,增长十分迅猛。目前,国内汽车企业已将节能汽车作为未来主流竞争型产品,在战略上高度重视,除吉利已有部分混合动力车型实现批量上市外,一汽、东风、上汽、长安、奇瑞等企业都已完成了混合动力等节能车型的样车开发。其中,吉利EC7混合动力汽车搭载CHS系统,搭载CHS混合动力系统的吉利帝豪HEV车型已实现NEDC工况下4.9L/100km的油耗,节油40%,整车排放达到国V标准。
我国发展混合动力技术面临的问题和机遇

(一)主要市场被日系车企占据

自2009年至2016年,我国混合动力轿车累计生产3.9万辆,其中丰田累计生产3.3万辆,占比85%,自主品牌中有5家生产混合动力轿车企业,累计产量3829辆,占比10%,产量较多的企业有上汽1028辆、华晨899辆。2009至2015年,共有36款混合动力车型量产,油耗优于2016年开始实施的乘用车第四阶段标准目标值的车型有17款,全部来自丰田,其中油耗优于目标值18%以上的车型有10款。2016 年5 月,日本丰田公司宣布,其混合动力和插电式混合动力车型在全球的累计销量已经达到901.4 万辆,并且拥有目前全球混合动力汽车市场80%以上的市场份额。

(二)产业化初期成本压力较大

随着混合度提高,混合动力成本随之不断增加,与传统汽车相比,产业化初期的混合动力汽车不具价格优势,无法形成规模经济效应。相比传统轿车,微混成本增加0.2-0.3万元,占整车成本3%左右;轻/中混成本增加0.5-1.5万元,占整车成本的6-15%;重混增加3-4万元,占整车成本的20%左右。另外,制造成本偏高影响其商业化进程。混合动力汽车采用两套动力系统并且配有复杂的能源管理系统,增加了许多电器元件及其控制件,配备了动力蓄电池,产量低,工时多,因此其制造成本要比同类型的传统汽车高出20%-30%。国外的混合动力汽车市场也是通过多年的市场推广才形成了现有的规模。而我国混合动力汽车还处于产业化初期,市场认同度都不高,这也将直接影响混合动力汽车的商业化进程。

(三)动力系统技术革新成为重要突破方向

总体来看,混合动力车的技术发展趋势是利用新技术、新材料来不断提高汽车环保水平、降低成本,而其中动力系统的技术革新是混合动力汽车技术发展的主要方向。从汽车动力系统的角度,其未来的技术路线有三种:第一种路线是着眼于研发先进的内燃机,即借助汽车电子改善内燃机的燃烧效率和研究新的替代燃料;第二种路线是着眼于研发先进的电力驱动;第三种路线应该是第一路线和第二路线的结合,也就是研发先进的混合动力系统,其关键就是内燃机和电动机的优化集成。
几点建议

(一)提高关键技术自主创新能力

以行业龙头企业为创新主体,以协同创新为动力,以构建混合动力汽车技术自主研发及创新体系为目标,推动建设混合动力汽车共性技术创新平台,加快推进混合动力技术的研发并给予政策支持。平台建设可以由电池、电机、电控、先进变速器、先进电子电器、整车、运营等上下游企业,科研机构及大专院校组成。平台面向全行业开放,实现技术成果共享,共同推进中国混合动力汽车技术的产业化进程。重点突破整车轻量化、混合动力、高效内燃机、先进变速器、制动能量回收、怠速启停、整车优化设计等节能汽车领域前沿及共性关键技术研发、知识产权保护运用、科技成果商业化应用、标准制定、公共服务、人才培训、国际合作等工作,提升国内节能汽车技术研发及制造创新能力。

(二)进一步完善财税政策支持

首先,继续完善乘用车燃料消耗管理制度。在大力支持新能源汽车研发生产的基础上,同步加强对传统节能技术创新与应用的引导和鼓励,建立和完善以积分管理为基础的消耗量管理制度,对混合动力汽车采取一定比例的积分折算优惠,通过市场机制和经济手段来推动企业加快研发先进节能技术,推进节能与新能源汽车的协同发展。其次,进一步完善鼓励节能汽车产品消费的财税政策,对在用混合动力公交车给予一定运营补贴;同时,在自主品牌混合动力汽车领域,研究制定以燃料消耗量为基准的汽车税收制度,引导消费者购买低油耗自主品牌汽车,从而实现通过消费端的拉动作用,促进企业加快节能汽车研发推广。

(三)加强节能汽车的普及推广

首先,建立以市场导向为主、税收支持为辅的节能汽车推广机制,进一步引导节约型小型节能乘用车开发和使用,提高节能型小排量汽车的市场占有率。充分借鉴美国、日本、欧洲等发达国家和地区在推动节能汽车关键技术发展过程中已经取得的成功经验,为我国节能汽车技术路径设计提供有效的参考和指引。此外,以技术产业化为抓手,推动节能汽车行业推广与运营。重点推动混合动力系统总成的产业化推广与运营。在城市公交客车、出租车、网约车、物流运输车等公共出行市场推广应用混合动力系统的专用化设计、控制策略优化等技术,降低推广成本,提升消费者对节能汽车节油及经济性的市场认知度,从而培养和引导节能汽车持续、健康、稳步发展。
 

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