技术演进:从引进追赶到输出

1953年,我国汽车工业在“无经验、无资料、无工装、无设备、无技术”的“五无”条件下,以模仿、再创造走的方式开启了筚路蓝缕的创业之路。此后通过不断的技术积累,中国车企逐渐走到了世界汽车市场的舞台中央。其中,发动机技术、三电(电池、电机、电控)技术、氢能技术、智能化技术分别体现了我国汽车工业在不同时期的技术成就。

发动机升级:热效率从30%上升至50%
发动机是燃油车的心脏,发动机技术是燃油车的核心技术。我国车企的发动机技术经过数十年的引进吸收和自主研发,其开发水平有了极大提升。在逐步配备了涡轮增压、缸内直喷、双VVT、DVVT、CVVL、可变排量机油泵、中空充钠气门、低摩擦活塞、减摩擦表面涂层、启停等技术后,我国主流车企陆续推出了能够满足市场需求甚至与合资、外资车企竞争的发动机产品。
尾气排放标准不断加严和突出的热效率表现从侧面体现了我国发动机技术的提高。2001年7月1日,国一标准在全国范围内全面实施;2023年7月1日,国六b标准对所有燃油车全面实施。从国一到国六,机动车排放标准中每一项污染物限制数值的具体要求不断加严。为满足相应的排放标准,我国车企不断对发动机技术进行研发攻关,生产满足市场需求的车辆,车辆的燃油经济性、可靠性也随之得到提升。
热效率方面,我国汽油车的有效热效率已经由20年前的30%左右提高到了40%-42%,正在向45%到50%的效率迈进。以广汽2018年发布的第三代1.5TM直列三缸增压直喷发动机为例,其热效率高达40%,已到达世界领先水平,与丰田、本田等车企的热效率技术水平比肩平齐。
另外,我国重型内燃机的热效率也屡创世界新高,得到了国际检测机构的认证。2022年11月,潍柴动力发布全球首款本体热效率52.28%商业化柴油机和全球首款本体热效率54.16%商业化天然气发动机。

三电、氢能技术凸显新能源实力
近年来,随着新能源汽车产销量的大幅增长,我国在新能源汽车技术领域也逐渐成为了全球领跑者之一。新能源汽车包括三种动力形式,分别为插电混动新能源汽车、纯电新能源汽车、氢能新能源汽车。目前,已经有传统跨国车企向中国车企拜师学艺、采购新能源汽车技术。
2011年11月,工信部发布的《“十二五”产业技术创新规划》为中国新能源汽车的技术发展方向提供了关键指引。此后,相关部门制定的《新能源汽车产业技术创新财政奖励资金管理暂行办法》为中国汽车行业在新能源汽车领域加强自主技术创新和推进重大关键技术突破提供了资金支持。
事后证明,我国新能源汽车技术在此后的十余年里确实获得了突飞猛进的发展,其中三电技术和氢能技术最具代表性。
目前,我国新能源汽车主要安装的是锂电动力电池,锂电的电芯技术和集成技术是我国新能源汽车在电池领域的主要进步方向。近些年来,新型电芯如刀片电池、软包电池、4680电池、固态电池等层出不穷;而新型电池的集成技术如CTP3.0麒麟电池、CTB、CTC、弹匣电池、魔方电池等更是百花齐放。这些新技术不断提升锂电池的成本、续航、安全性和充电效率等性能,为新能源汽车车的可持续发展带来了更多可能性和机遇。
以2022年5月比亚迪发布的CTB电池车身一体化技术(以下简称CTB技术)为例,CTB技术对纯电车型的升级就像燃油车时代非承载式车身向承载式车身进化一样,简化了车身结构和生产工艺,使得纯电车型的车身安全、底盘操控、驾乘舒适等方面得以全面优化。CTB技术将搭载磷酸铁锂电池新能源车的续驶里程上限推至700公里。
另外,宁德时代实现了动力电池在低温性能方面的技术突破。2023年8月,宁德时代发布新产品神行超充电池,神行超充电池是全球首款采用磷酸铁锂材料并可实现大规模量产的4C超充电池。该电池在零下10摄氏度低温环境下可以在30分钟内充电至80%,低温亏电条件下零百加速性能不衰减。
电机技术方面,电机是新能源汽车的“心脏”,高效率、高可靠性是电机技术进步的关键目标。近些年来,永磁同步电机、交流异步电机、无刷直流电机等技术不断改进,实现了电机功率密度和能效的提高,同时降低了电机的成本和噪声。
电控技术方面,智能化、数字化、网络化和安全性等是电控技术进步的重要方向。车辆级电控在功能、性能和可靠性等方面得到了不断提升,特别是电动、智能化和感知技术的应用为车辆级电控带来了更大的可靠性、安全性和舒适性;另一方面,充电设施的智能化和控制与车辆级电控的互联互通也在逐步实现。
氢能技术方面,氢燃料电池的装机功率最能体现氢能汽车的整体技术实力。2018年至2022年,我国氢燃料电池汽车的单车平均装机功率从2018年的32.4kW提升至2022年的98.9kW,年均复合增长率达32.1%。2021年底,亿华通研发的240kW氢燃料电池发动机“G20+”正式首发;2022年初,长城上燃动力发布了大功率燃料电池发动机“超越-神州200”,额定功率达200kW。
另外,广西玉柴在2021年12月成功点火中国首台燃氢发动机YCK05H,标志着我国在氢能发动机领域实现技术突破。

智能化已成中国汽车未来
近年来,以智能驾驶和智能座舱为代表的汽车智能化技术已成为中国汽车行业未来的重点发展方向。目前,具备更多智能化功能的车型越来越受到80后、90后等主力购车群体的青睐,因此,智能化技术已成为中国车企的重要竞争领域。
智能座舱方面,汽车座舱从2010年起由机械仪表盘、电子仪表盘逐渐向智能化方向发展。随着人工智能技术的进步、集成化趋势的推动,我国汽车智能座舱逐步具备了车载信息娱乐系统IVI、驾驶信息显示系统、抬头显示系统HUD、流媒体后视镜、智能座椅、氛围灯。
智能驾驶方面,随着激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达、车规级智能芯片、域控制器等智能设备的逐步上车,中国量产车的自动驾驶能力逐步从L0级提升至L2+级,逐步具备了自动泊车、LAS车道保持辅助和ACC自适应巡航等技术。小鹏汽车、蔚来汽车、理想汽车、问界汽车等车企在实现了高速NOA(导航辅助驾驶)后,逐步向更高阶的城市NOA领域发展。
值得一提的是,我国在智能驾驶领域已有了深厚的技术储备。百度、文远知行、小马智行等自动驾驶技术公司已在北京、深圳、武汉等地逐步实现了从“主驾配置安全员”到“主驾无人”、再到“前排无人”的L4级自动驾驶出租车的示范性商业运营。并且,轻舟智航、文远知行等自动驾驶技术公司在近些年逐步推广了多个无人驾驶小巴的示范运营园区。园区内的无人驾驶小巴不配置方向盘和刹车踏板,实现了真正意义上的L5级自动驾驶。
注:本文首发于《汽车纵横》杂志2023年9月刊
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