黨的十八大以來,中國汽車工業在由汽車大國向汽車強國的道路上一路飛奔,高歌猛進。猶記得,習近平總書記在上海汽車集團技術中心考察時強調:“發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國演進的必由之路。”2020年7月,習近平總書記考察吉林時,更是指出:“我們要成為制造業強國,就要做汽車強國。”總書記的話語擲地有聲,而在10年奮進的道路上,中國汽車工業也未曾懈怠。
2012年的泰達汽車論壇上,時任工業和信息化部副部長蘇波指出,我國已經是汽車大國,建設汽車強國正成為汽車工業發展的中心任務。轉型升級是推進汽車行業健康發展的必然要求,也是建設汽車強國的根本途徑。他指出了零部件配套各成體系,尚未形成開放的市場化配套關系、能源環保問題突出,節能減排壓力日益增大等5個汽車行業發展的深層次問題。
汽車強國的建成,依托的是漫長綿延的汽車零部件行業的托舉與支撐。10年間,無論外部環境如何變幻,中國汽車行業的發展進步一刻也不曾停歇,而中國汽車零部件也在追趕、歷練、探索、超越的道路上披荊斬棘。10年前的囑托與期待已經在一點一滴的積累中轉變為今天的現實。
內燃機:節能減排主力軍
“回首過去10年,內燃機行業的進步是巨大的。產業規模不斷壯大,實現了穩定增長,技術不斷進步,節能減排的成效顯著。”中國內燃機工業協會秘書長邢敏告訴記者,“總結起來,可以從6個方面來進行定性、定量描述。首先,過去10年,內燃機能源利用率和CO2減排量達25%;其次,“十三五”期間,內燃機貢獻的節油量超7100萬噸,碳排放總量減少超2200萬噸;第三,從產量上看,中國內燃機產量累計超過4億臺;第四,作為重要的技術指標,內燃機熱效率顯著提升,已經達到柴油機50%、汽油機40%~42%的水平;第五,全面實施國五、國六排放標準以及非道路三階段排放標準,內燃機產品充分滿足了國民經濟發展的市場需求;第六,動力燃料多元化,全面推進內燃機產業在新能源方面快速發展,替代能源為內燃機動力多元化拓展了發展空間。”
邢敏認為,本世紀以來,我國的內燃機工業得到快速發展,不僅年產量穩定,且連續10年產量位居全球第一,功率水平逐年提高。在客車、大中型卡車、工程機械、農用機械、移動式和分布式發電設備等領域,我國自主品牌柴油機工業占有絕對支配地位,配套自主品牌產品達到97%;自主開發的汽油機可以滿足自主品牌乘用車配套需求;若干家享譽國際的知名企業和品牌正在快速崛起。
2021年,解放動力奧威CA6DM3(13L)發動機成功通過歐Ⅵ-e排放認證,成為國內第一家取得歐盟認證證書、具備發動機配套整車出口歐盟準入條件的企業。10年間,一汽解放發動機事業部的發展變遷,可以看做我國內燃機行業的代表和縮影。
“十八大以來,解放發動機事業部聚焦高質量發展,充分發揮‘大功率、長換油、長三包’優勢,狠抓重卡市場上量機遇,主要經營指標實現了大幅增長。”一汽解放發動機事業部相關負責人告訴記者,“2012~2021年,事業部發動機銷量增長7.9%,銷售收入增長86.8%,利潤總額增長達18.7倍。”2017年,一汽解放發動機事業部成立,一舉使企業形成了跨地域、多基地的新布局,構建了發動機“研產供銷服務”一體化管理新模式。一汽解放發動機事業部以“歸零”心態學習華為方法論,導入解放BLM模型,建立上下貫穿、橫向拉通的戰略管理體系,確定了成為“中國第一、世界一流”綠色高效智能動力總成提供者的目標。
改革釋放動能,管理激發活力,一汽解放發動機事業部在輕、重兩端優化產品布局,推進車用國六和非道路四階段產品開發,形成了2~16升、110~750馬力的產品布局。不僅如此,一汽解放發動機事業部還承擔了國家重點“卡脖子”技術,進行新一代共軌系統技術的研發攻關。2020年成功自主開發出共軌系統產品——高壓油軌,并實現自主測試、自主制造。目前,一汽解放發動機事業部已成功開發出滿足道路國六及非道路T4發動機用電控高壓共軌系統,零部件國產化率達到95%。
“不僅是市場表現,我國內燃機工業的自主研發能力也在近10年內獲得了顯著提升。”邢敏介紹,我國內燃機領域基礎理論和關鍵技術研究在這一階段取得了諸多創新性成果(如先進燃燒技術、智能控制技術、有害排放控制技術;低摩擦技術、節能技術、NVH技術和輕量化技術;新材料、代用燃料、高性能潤滑油和摩擦潤滑技術);自主研發能力顯著提升,大部分產品具備自主正向開發設計能力,擺脫了過去產品升級完全依賴于國外的局面;建立了完整的關鍵零部件產業鏈;同時,一批從事內燃機基礎研究和產品研發的隊伍迅速成長起來。
“內燃機依然有非常大的發展空間,在未來幾十年,內燃機仍將在移動式動力裝置中占有支配地位。尤其是在‘雙碳’背景下,內燃機行業的發展方向也非常清晰。高效、低碳、清潔與燃料多元化,內燃動力系統電氣化、智能化、數字化、網聯化,成為未來一段時間發展的主要特征。”邢敏表示,“就中國內燃機工業協會而言,推動實施內燃動力創新工程,突破關鍵零部件技術,盡快推進新一代汽油機、柴油機開發,推動低碳和碳中和燃料應用,推動內燃機數字化與智能化,推動內燃機再制造成為我們的主要任務,也是我們的使命。”
變速器:產業自主核心能力實現重大突破
“10年彈指一揮間,而正是在這10年間,我們突破了長期制約產業發展的核心技術!”中國汽車自動變速器創新聯盟、中歐協會齒輪傳動產業分會秘書長李盛其談到過去10年的發展,激動之情溢于言表,“我舉一個例子,就在不到10年前,我們的自動變速器還依然被國外企業‘卡脖子’,自主品牌自動變速器還是一片空白。2014年,我們的自主自動變速器第一次實現了零的突破,這成為一個起點。隨后,雖然每年的市場增速有所波動,但整體而言,仍以每年5%的年均復合增長率高速發展。直至2021年,我們的自動變速器已經達到550萬~600萬臺的年銷售規模,整體市場占有率接近40%。”
作為長期工作在齒輪傳動領域的專家,李盛其見證了變速器領域自主企業為扭轉自動變速器受制于人的被動局面所歷經的長達20多年的不懈努力。
“從自主自動變速器這個‘點’拓展到‘面’就會發現,伴隨自主變速器的發展,產業的核心能力得到了突破。”李盛其認為可以歸納為6個方面,“首先,具備了全新產品的正向研發能力。在10年前,坦率地講,很多產品是基于逆向研發的。而如今,我們已經具備了從需求研究到產品定義、從總體方案設計到工程化設計及至精確建模、全過程關鍵零部件仿真分析的一整套能力。更值得一提的是,我們具有了能夠在眾多傳動方案中進行最優方案篩選,并進行科學、完整、綜合地整體評價的體系能力;以及基于復雜工況及其載荷譜,進行滿足高轉速、低噪聲、長壽命要求的齒形、齒向設計能力。其次,工藝能力有了巨大進步,基本具備了綠色高效、大批量生產的一致性保證能力。第三,擁有了健全完整的實驗能力。無論是虛擬仿真分析,還是產品實體的試驗能力,都有了長足進步,并且可以針對零件、部件、總成不同層級進行可靠性、耐久性等不同目的的試驗。第四,控制軟件的設計研發能力得到提升。第五,具備了機電液控和信息化的系統集成和系統優化能力。最后,總成與整車之間匹配標定能力得到極大提升。”
“經過10年的培育、歷練,傳統的4大類自動變速器(AT、CVT、AMT、DCT)都在我國實現了批量產業化。”談及變速器行業產品結構的變化,李盛其表示,“這得益于中國汽車工業整體的發展,產業環境在變得更好。這10年間,由于消費升級的帶動,自動變速器得以快速裝車,幾乎成為‘剛需’;自主品牌整車企業逐漸壯大也帶動了行業的需求和進步。當然,不得不提的是節能與新能源汽車產品的爆發。在新能源汽車領域,自主品牌具有主導權、話語權,也因此,我們的Px構型產品、DHT(混動專用變速器)產品快速成熟起來,并逐漸實現引領。我們在DHT概念的基礎上提出了混動傳動系統(EHS)概念,長城、吉利、比亞迪等多家自主企業都已經進行了卓有成效的探索和批量產出。”
“我們處在一個偉大的時代,在這個時代,行業具備了系統思考、研究、創新、集成、突破的能力,產業原創技術與制定引領性技術標準進入發展快車道。我認為在汽車‘新四化’的背景下,變速器行業自身會向著電動化、輕量化、高端化、智能化、共享化方向發展。而我們要抓住自主品牌整車特別是新能源汽車的上升勢頭,用規模推動產業升級,持續深化、細化強基工程,而且要變支持‘單個企業’為支持‘鏈條’,抓好產業協同聯合,謀求產業、行業更大、更好的發展。”李盛其總結說。
驅動電機:乘風破浪 從無到強
毫無疑問,在近10年間,我國新能源汽車市場的發展取得了舉世無雙的成就,新能源汽車產銷量已連續7年居于全球首位。而作為新能源汽車關鍵零部件的三電系統之一,驅動電機領域同樣經歷了從無到有、從弱到強的發展過程。10年間電機行業的進步,成為支撐中國新能源汽車市場發展的重要力量。
“近10年,我國新能源汽車市場在政策持續驅動下快速發展,產業基礎不斷完善,技術和產品不斷進步,市場銷量持續提升,整個產業也從政策驅動階段進入到“政策+市場”雙輪驅動的發展新階段。中國電驅動技術經過不斷摸索,已經形成了規模化大批量國產的完整產業鏈,主要的技術進步體現在集成化、高速化、高壓化等方面,以提高系統功率密度、降低成本。”浙江方正電機股份有限公司總經理牛銘奎向記者介紹道。從2012年成立新能源電驅事業部算起,方正電機剛好10周年。2021年,方正電機產銷46萬臺,與比亞迪、特斯拉共同位列行業前三,也是前三企業中惟一一家獨立電機供應商;2021年底,方正電機驅動電機的市場保有量剛好“破百”,達到102萬臺;而在中國新能源汽車市場真正爆發性增長的2021年,方正電機產銷達到325萬臺,新車滲透率接近15%。方正電機成為產業10年發展的見證者、親歷者、貢獻者和推動者。
回想2013年到2015年,方正電機率先成為新能源物流車電機的核心供應商,物流車電機峰值功率達60kW,轉速要求在10000rpm以下。而這些初步的技術積累恰恰是乘用車應用的基礎,方正電機在2017年就開發了電機、減速器與電控集成一體的“二合一”和“三合一”集成式電橋,極富戰略眼光地抓住了市場趨勢。“新能源車的電驅動領域,從初期的電機、電控分離工作,到目前的電機、電控、減速器的“三合一”,甚至是集成更多功能的“多合一”,已經占據了應用市場的主流。集成系統的應用可以大幅減少系統零部件的數量,并對降低電驅系統的體積、重量和成本起到極大的促進作用。”牛銘奎說。
我國新能源汽車市場還在持續高速發展,作為關鍵零部件,牛銘奎對于未來的發展趨勢也有著清晰的認識。“隨著新能源乘用車市場的進一步發展,消費者對于加速及持續車速會有越來越高的要求,對于電驅動系統的轉速要求和功率密度要求也會越來越高。為了提高電驅系統的功率密度,電驅系統的電壓需從400V為主轉向800V,電機的轉速提高到16000~18000rpm,高電壓、高轉速、電機扁線化等技術迅速發展并進入實用化。”牛銘奎告訴記者。方正電機在近年中,先后開發了轉速達16000rpm、峰值功率達200kW以上、適用于大型轎車和SUV的驅動電機系列產品,再次彰顯了自主關鍵零部件企業對于技術趨勢、市場趨勢的精準理解。
“在電驅領域,扁線電機的大批量、產業化應用是即將看到的現實。近兩年,以特斯拉、比亞迪、大眾、蔚來、理想等企業為代表,業內越來越多的產品開始逐漸換裝扁線電機,追求效率與功率密度的提升,體積與重量的降低。今年一季度,我們已經開始向市場批量供貨自主研發的220平臺扁線電機,功率密度達到4.8kW/kg,效率可達到97.6%,這也是國內獨立電機供應商自主開發的首款批量生產的扁線電機。而國內首款800V高壓電機也將于今年三季度開始在方正電機批量生產。”牛銘奎分析,“扁線電機已經基本成為新能源汽車驅動電機未來的主流技術,也對電機企業提出了新的需求。方正電機不僅僅滿足于設計開發產品,為了把制造工藝的主動權掌握在自己手中,還與合作伙伴一起進行工藝研發,掌握制造工藝的核心能力,成為國內少有的,既能深入產品技術研發又能進行設備工藝開發的獨立第三方電驅動供應商。”
“隨著新能源汽車市場持續發展以及雙電機應用市場進一步擴大,驅動電機在未來幾年的市場規模將大幅增長,電驅市場將面臨與過去10年完全不一樣的挑戰和發展趨勢。”牛銘奎認為,“扁線、高壓、油冷的組合,伴隨碳化硅的應用成為顯著特征;新材料、新工藝,尤其是降低稀土等重稀土材料的用量也將在一定程度上重塑驅動電機行業;而伴隨電機各項指標的提升,對于傳統零部件基礎性能的要求也越來越高。目前,我們平均每年投入1.5億元用于研發,未來,我們也將下大力量堅持自主研發,保證產業鏈供應鏈的安全、可控。”
汽車軟件:未雨綢繆 聚焦共性問題
如果說以新能源汽車為代表的電動化是“上半場”,那么智能化則毫無疑問成為“下半場”的主角。近年來,云計算、大數據、人工智能為代表的新一代信息技術正在不斷融入汽車之中,汽車產業數字化轉型需求越來越迫切,汽車的核心競爭力由硬件轉向軟件。軟件的獨特性、附加價值、可進化性成為產業發展的核心,汽車產業更加開放與融合,我國以智能網聯汽車為中心的多元化生態逐漸形成。
“隨著汽車智能化的加速發展,‘軟件定義汽車’進入深水區,相比傳統E/E架構,新車型逐漸采用SOA架構,在整車設計、開發模式與方法論等方面都有革命性的變化,構建整車軟件開發平臺的復雜度顯著提高。”東軟睿馳總經理曹斌告訴記者,“在整車軟件架構越來越復雜的背景下,汽車軟件的比重顯著提升,基于服務的整車開發框架需求愈加強烈,跨域開發越來越重要,需迫切解決的問題也越來越多,汽車軟件危機逐步凸顯。”行業面對智能化時遇到的共性困境,不僅影響著OEM的開發速度、周期、成本,也影響著消費者的使用體驗,更影響著產業鏈發展的安全。
東軟睿馳是近10余年來自主汽車軟件領域涌現的代表,憑借自身的軟件基因與多年的汽車行業實踐經驗,用技術創新應對行業變革,在操作系統國產化與自主可控方面不斷探索。
“我們在創建之初就成立了基礎軟件團隊,NeuSAR是國內領先的面向下一代智能網聯汽車的基礎軟件平臺產品,2018年起相繼發布Neu-SAR 1.0、2.0及3.0版本,廣泛應用在新一代架構下的自動駕駛、智能駕駛、底盤動力、車身控制等域控制系統,為下一代智能汽車實現更多個性化、智能化的應用提供底層軟件支撐。今年4月,我們剛剛發布針對域控制器的軟件開發平臺——NeuSAR DS,為智能汽車的開發提供更高效的軟件開發平臺,以及更完整的基礎軟件解決方案。”曹斌介紹。
而對于方興未艾的自動駕駛領域,東軟睿馳也提早展開了布局。2004年,東軟睿馳開始布局自動駕駛業務,專注于自動駕駛核心技術的研發與產品化,覆蓋視覺感知、嵌入式高性能計算、傳感器融合、決策規劃、車輛控制等自動駕駛系統相關領域。更為可貴的是,面對行業的痛點與困惑,東軟睿馳倡導并建立了基于中國自主知識產權的基礎軟件汽車生態圈,形成由本土企業主導的基礎軟件架構標準和產業生態。
“在未來的汽車行業中,軟硬解耦是大勢所趨,也因此注定將會形成‘軟件先行’的開發模式。”曹斌表示,“隨著汽車行業生態逐漸成熟,并促進產業標準化發展,軟硬件成本將會更低,用戶體驗會更好,我們也期待更多參與者加入汽車軟件的生態構建中,促進我國自主汽車軟件生態標準的形成,解決關鍵技術‘卡脖子’問題,打造更具韌性、安全可控的汽車供應鏈。”