導(dǎo)言：汽車進化的“CASE”革命，又稱“新四化”，指智能網(wǎng)聯(lián)汽車(Connected Car)、自動駕駛(Autonomous Driving)、共享化(Sharing)，電動化(Electrification), 勢必成為2019上海車展最吸引眼球的創(chuàng)新技術(shù)主戰(zhàn)場。
經(jīng)過媒體的長期普及，新四化中的前三化都在消費者中已達成清晰的共識，但“汽車電動化（automotive electrification）”和一詞之差的“電動汽車(electric vehicles)”，卻讓很多人混為一談。
渦輪增壓與電動增壓技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者蓋瑞特將在上海車展上展出適用于燃油車、混合動力汽車和氫燃料汽車的全系列增壓動力方案 ，為低碳社會和徹底零排放提供高性能、更可靠和高性價比的解決方案。蓋瑞特卓越商務(wù)運營與戰(zhàn)略高級副總裁Pierre Barthelet也發(fā)表署名文章，介紹蓋瑞特眼中的汽車“電動化”動力解決方案和增壓技術(shù)創(chuàng)造的價值。
一詞之差大不同,電動汽車只是汽車電動化發(fā)展趨勢下的一種選擇
在汽車誕生的100多年來，對汽車或卡車中的發(fā)動機進行描述是件很簡單的事情,例如發(fā)動機的氣缸數(shù)V8、V6、直噴四缸，或用不同燃料（主要是柴油或汽油）。
然而今天，在“傳統(tǒng)燃油車”之外，我們用一種全新的語言區(qū)分表示汽車的動力，例如EV（電動汽車）、BEV（純電動汽車）、PHEV（插電式混合動力汽車）、以及各種混合動力汽車（輕混、中混、全混）和氫燃料電動汽車。通過下圖，我們可以較為清晰的看到它們在中國市場的定義分類。
我們熟悉的發(fā)動機是內(nèi)燃機，由于兩種燃料的點燃方式不同––汽油火花塞和柴油壓縮點火，因此汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機的結(jié)構(gòu)略有不同。在超過65年的時間里，蓋瑞特一直利用渦輪增壓技術(shù)幫助汽車制造商提高發(fā)動機的功率和性能。近幾十年來，要求提高燃料效率和減少排放的全球宏觀策略使渦輪增壓和發(fā)動機小型化幾乎成為所有車型的最不犧牲性能且極具性價比的解決方案。在中國，節(jié)能汽車和新能源汽車是推行汽車“低碳化”的兩大技術(shù)路線。
當主機廠將“電動化”談?wù)摓樾掳l(fā)展周期時，通常是通過以下兩種技術(shù)方案一實現(xiàn)汽車的“低碳化”目標。第一種是將電力引入動力系統(tǒng)配置，在機械和電氣系統(tǒng)之間創(chuàng)造混合動力，提升燃油經(jīng)濟性并降低排放水平。另一種則是（純）電動汽車，用電池代替油箱，用電動機和逆變器（控制器）代替內(nèi)燃機，在將碳排放轉(zhuǎn)移到其他環(huán)節(jié)，不直接產(chǎn)生二氧化碳。
混動技術(shù)加速布局，電動增壓大有可為
隨著對燃油效率提升的研發(fā)深入，業(yè)內(nèi)分析機構(gòu)普遍認為電動化的混合動力系統(tǒng)代表了最大的增長機會。行業(yè)分析機構(gòu)IHS預(yù)測，到2025年，全球輕型汽車產(chǎn)量預(yù)計將接近每年1.1億輛。其中混合動力汽車將達到3300萬輛，或在全球新車占比達到30%。 為了提升小型化發(fā)動機的動力表現(xiàn)，76%的混合動力汽車將使用渦輪增壓技術(shù)。有趣的是，這一比例甚至高于渦輪增壓在純內(nèi)燃機車輛的滲透比例！電動汽車的份額也將增加,但估計在5%-10%之間。
圖片說明：汽車動力技術(shù)方案和渦輪增壓占比
電動增壓需求將持續(xù)增長
蓋瑞特對正在形成的需求浪潮作出了預(yù)估，早在15年前就開始投資電動增壓技術(shù)。混合動力汽車的內(nèi)燃機若要達到最佳油耗表現(xiàn)，渦輪增壓技術(shù)至關(guān)重要。
實際上，蓋瑞特電動增壓技術(shù)帶來的功效倍增（bootstrapping）可以測算。主機廠（OEM）從再生制動系統(tǒng)回收的1kW電力，可利用它直接驅(qū)動車輪?；蛳喾?，將這1kW 能量驅(qū)動電動渦輪增壓器泵取更多空氣注入引擎，同時增加噴油量，進而增大發(fā)動機動力輸出。在實驗室測試中顯示，在此情況下，應(yīng)用于電動渦輪增壓器的1kW可在發(fā)動機曲軸上產(chǎn)生10kW以上的功率。（*參見下文注釋）該技術(shù)可以進一步釋放發(fā)動機潛能，幫助發(fā)動機輸出更高的功率或?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機小型化。
圖片說明：混合動力用電的兩種效用： 1 Vs.10
為了進一步提升效用，蓋瑞特開發(fā)了兩款通過電機驅(qū)動增壓系統(tǒng)的產(chǎn)品，可以減少高達10%的二氧化碳排放：
? 電動壓縮機—電動壓縮機是與傳統(tǒng)渦輪增壓器結(jié)合使用的獨立裝置。在傳統(tǒng)渦輪增壓器中，渦輪由源自汽車廢氣的能量驅(qū)動。當這種能量用于旋轉(zhuǎn)渦輪時，其通過軸連接至另一端的壓縮機輪，壓縮機輪充當進氣風扇將更多的壓縮空氣推入發(fā)動機中。
電動壓縮機通過高速電機取代傳統(tǒng)增壓器進“熱”空氣的渦輪側(cè)，用電機提高另一端壓縮機輪的響應(yīng)時間，以滿足汽車行駛體驗的需求，并提升燃油經(jīng)濟性和排放表現(xiàn)。電動壓縮機可以通過新增的獨立裝置提供單一渦輪增壓器無法做到的額外增壓，并更精確地控制進氣。
? 電動渦輪增壓器—另一個解決方案是更完美的“合二為一”設(shè)計，將一臺高速電機直接安裝在渦輪增壓器軸上，不再要額外設(shè)備。和電動壓縮機一樣，使用電力可以加速軸的轉(zhuǎn)速，更加精確控制進氣量，但它的整合還帶來更大的額外效益。
將電機和渦輪增壓器一體化集成，不僅降低系統(tǒng)復(fù)雜性和封裝，而且將多余的廢氣能再轉(zhuǎn)化成電能，用于電池充電或直接驅(qū)動車輛。這一能量回收技術(shù)將渦輪增壓器的作用演變成在系統(tǒng)層級維持混合動力汽車動力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)解決方案。該技術(shù)可進一步縮小電池尺寸，降低電池成本以及減少充電頻率（甚至無需充電）。2021年，采用該技術(shù)的首位客戶將在量產(chǎn)乘用車上使用包括由電動渦輪增壓器、控制器和所需軟件組成的蓋瑞特綜合解決方案。
真正零排放的電動汽車：氫燃料電動車
“道路千萬條，環(huán)保第一條”。環(huán)保作為車輛出行的一個長期趨勢，氫燃料電池車的潛力非常巨大。與將排放環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移的純電動汽車不同，氫燃料電池屬于電化學(xué)電池，通過使用純氫作為“燃料”，發(fā)電時得到兩種產(chǎn)物：電和純水。氫燃料（氫罐）可將能量儲存起來（代替電池），在需要時進行能量形式轉(zhuǎn)化。產(chǎn)生的電能驅(qū)動汽車中的電機運行，不產(chǎn)生任何排放。此外，與需要一定時間來充電的純電動車不同，氫燃料電池汽車同現(xiàn)在的燃油車一樣，備有一個燃料箱，你可在3到5分鐘內(nèi)補充液態(tài)氫。此外，它的體驗也更接近燃油車，一次充滿燃料可以行駛400至600公里。
燃料電池也必須呼吸空氣，而蓋瑞特已經(jīng)在為主機廠帶來了更加小尺寸和效率更高的技術(shù)解決方案。2016年，蓋瑞特的兩級電動壓縮機搭載在本田Clarity燃料電池汽車，采用了包括超高速電動機和先進電子動力學(xué)等高新技術(shù)。正如蓋瑞特始終以解決行業(yè)痛點為目標，提供差異化的技術(shù)方案，該系統(tǒng)還采用了差異化的技術(shù)設(shè)計，例如空氣軸承應(yīng)用，杜絕了壓縮機中的任何油脂污染，也減低了燃料電池受污染的相關(guān)風險。
迄今為止，蓋瑞特參與了10多個OEM項目，為氫燃料電池汽車開發(fā)電動壓縮機。行業(yè)發(fā)展也需要政府支持。2020年，在中國對新能源汽車的財政補貼完全消失后，燃料電池汽車將成為唯一獲得補貼的新能源汽車技術(shù)路線。
隨著各國政府對氫能源的重視和加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的投資計劃，有效氫氣供應(yīng)的情況將迅速得到改善。中國已將氫能和燃料電池技術(shù)納入政府的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，該規(guī)劃旨在為中國的工業(yè)發(fā)展革命開發(fā)領(lǐng)先技術(shù)。
在中國,在商用車領(lǐng)域特別是氫燃料城市公交和城市物流車的規(guī)劃和支持政策紛紛出臺，為氫燃料汽車的正式商業(yè)化早日到來創(chuàng)造了有利條件。加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施也有了整體性的規(guī)劃方案。
將“電動化”進行到底
展望未來，“蓋瑞特——智行為來，炫動無限”將繼續(xù)投資開發(fā)包括硬件和軟件相結(jié)合的解決方案，提升車輛動力性能和系統(tǒng)表現(xiàn)，對客戶有高度價值，并滿足世界各地日益嚴格的排放法規(guī)。
蓋瑞特世界一流技術(shù)解決方案正在推動混合電動化和燃料電池化的新時代。這些創(chuàng)新解決方案使我們的客戶能夠在車輛性能方面設(shè)定新基準，同時大大提高燃油效率和碳排放水平。蓋瑞特將開展廣泛技術(shù)合作，以探索在汽車和交通系統(tǒng)中應(yīng)用混合動力和氫燃料等技術(shù)的機會，致力于幫助創(chuàng)造一個更加美好的環(huán)境。
*注：盡管燃燒更多燃料并不會直接提高效率，但發(fā)動機按需額外提供10kW功率的能力（這種情況罕見）允許設(shè)計小型發(fā)動機。這種小型發(fā)動機在工況道路循環(huán)加權(quán)的基礎(chǔ)上，確實能夠轉(zhuǎn)化為可測量的燃料經(jīng)濟性提升。
（本文作者系蓋瑞特戰(zhàn)略高級副總裁 Pierre Barthelet）