近年來，面對日益嚴苛的油耗排放壓力，各家車企及相關零部件企業都可謂絞盡腦汁，使盡渾身解數。而渦輪增壓技術由于擁有更好的油耗表現，并能夠有效減少尾氣排放，被眾多企業列為技術重點。從今年來看，有關渦輪增壓新產品問世、新工廠投產的消息頻現，渦輪增壓領域前所未有的“熱鬧”起來，而電動渦輪增壓作為該領域的一大新技術，亦隨之成為行業關注的新焦點。
渦輪增壓配給率快速增長，電動渦輪增壓成新方向
眾所周知，汽車的電動化是大勢所趨，但并非一蹴而就，這意味著，內燃機車型，尤其是混合動力汽車仍大有發展空間。蓋瑞特戰略高級副總裁 Pierre Barthelet曾在其相關文章中指出，隨著對燃油效率提升的研發深入，業內分析機構普遍認為，電動化的混合動力系統代表了最大的增長機會。
據蓋世汽車研究院預測，到2025年，近9成車輛仍然配有內燃機，其中混合動力汽車將迅速增長，其在國內乘用車市場的份額在2017年僅不到1%，但經過不斷攀升，到2025年這一份額將達到近30%。預測數據還顯示，到2025年，內燃機車型的渦輪增壓器配給率將達到71%左右，混動車型的渦輪增壓器配給率則將達到88％左右。
渦輪增壓器配給率之所以能夠快速提升，離不開其自身的諸多優點。渦輪增壓可以在不增加發動機排量的情況下，利用內燃機工作時所產生的廢氣驅動渦輪室內的渦輪，渦輪帶動同軸的葉輪，葉輪壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，從而在大幅提升發動機的動力的同時，也有效提高燃油經濟性。
目前來看，渦輪增壓車型越來越常見。奔馳、寶馬等德系品牌車型基本實現了渦輪增壓技術全覆蓋，美系、日系品牌車型近來也在大力推出相應車型。自主品牌哈弗H6、榮威RX5、傳祺GS4等也都搭載了渦輪增壓器。BMTS全球市場銷售和戰略發展負責人蔡放在接受媒體采訪時指出，隨著國六排放標準的實施，中國汽車市場對渦輪增壓一年需求量將達到1200萬至1300萬，從整車廠下一代動力總成排產的計劃來看，未來70%-80%汽車都會搭載渦輪增壓系統。
以上可見，渦輪增壓市場具有較大的增長潛力，而同樣不可否認的是，為滿足更為嚴苛的燃油排放法規以及消費者的需求，未來車型對于渦輪增壓的要求也在提高，渦輪增壓技術同樣需要升級換代，電動渦輪增壓就是一大方向。
業界通常所說的渦輪增壓指的是廢氣渦輪增壓器，由于它是通過廢氣來驅動的，因此在發動機低轉速工況下，廢氣排放量不足時，渦輪增壓器不但無法帶來動力的提升，還會因為阻礙排氣產生動力響應遲滯現象，也就是渦輪遲滯效應。
而電動渦輪增壓則是用電機代替排氣來推動渦輪旋轉，由于電機的控制要更精準，因此其可提升響應速度，消除渦輪增壓普遍存在的渦輪遲滯現象。除此之外，由于減少了廢氣驅動的環節，使得渦輪增壓器不用經受廢氣的高溫考驗，而這也有利于延長增壓器的使用壽命。
各大廠商爭相布局，電動渦輪增壓距離量產已不遠
據了解，蓋瑞特目前已經開發了第二代空氣壓縮機，并已規劃到了第三代。資料顯示，第二代電動壓縮機僅需250毫秒即可達到最高轉速的90％，極大提高低速扭矩，并可減少二氧化碳排放量，適合于48V電機驅動混動汽車裝載。
蓋瑞特還開發了將電動產品與傳統機械應用相結合的兩級電動壓縮機創新技術。目前，該產品已在本田汽車公司的Clarity氫燃料電池車上實現量產，幫助車輛實行750公里的續航里程，充滿氫氣只需要3分鐘。
圖片來源：蓋瑞特
值得一提的是，在電動壓縮機的基礎上，蓋瑞特今年還推出了第一代電動渦輪增壓器，該技術主要應用于48V微混動力汽車上。據悉，這款電動渦輪增壓器是將高速電機直接安裝在渦輪增壓器軸上，在加速時可即刻提供增壓壓力，從而消除加速時的渦輪遲滯。不僅如此，需要時還可利用廢氣能量發電為混合動力電池充電，實現能量回收。配備電動渦輪增壓器的汽油發動機可減排高達15％。
據蓋世汽車了解，蓋瑞特首款采用電動渦輪增壓器的車輛將于2021年在高端乘用車品牌上實現量產落地。
博格華納近年來在電氣化渦輪增壓方面也有諸多突破，其最新的創新型電氣化解決方案——eBooster?電子增壓器成為了傳統渦輪增壓系統的補充。
圖片來源：博格華納
據悉，eBooster?電子增壓器與渦輪增壓器協同工作：發動機低速運轉時，排氣流量還帶不動渦輪增壓器的葉輪時，由電機先驅動eBooster?介入工作，提供增壓。等到排氣流量變大后，通過廢氣帶動另一個渦輪增壓器介入工作。渦輪遲滯現象的消除給駕駛者帶來了更強勁的動力體驗，可以在更短的時間內，扭矩達到最大值。因eBooster?由電機驅動，230毫秒就可以達到電子增壓器的最大轉速。車輛的加速性能和操控感得到顯著提升。
下一階段， eBooster?將向著eTurbo?邁進。博格華納的eTurbo?是由電能輔助的集成電機式渦輪增壓器。這一產品所面臨的最大挑戰是實現軸承概念和集成電機，電機驅動和渦輪增壓概念的集成必然對軸系高轉速下的穩定性和耐久性提出更高的要求。這個技術的亮點還包括高效的電能搜集功能，是一個更為節能高效的增壓系統。
BMTS Technology（博馬科技）亦開發了電動渦輪增壓產品。據BMTS全球研發副總裁CTO Nisar AI-Hasan博士透露，“BMTS研發的電動渦輪增壓器針對1.5升的小排量發動機，設計理念是與其他產品完全不同的。E-turbo可顯著提升發動機效率和車輛瞬態響應，帶來更好的駕駛性，更高的廢氣再循環率和更低的油耗。”
圖片來源：BMTS
據悉，BMTS這款E-turbo把電機裝在“冷端”，按需調節扭矩，可提供180KW輸出功率，有能力替換目前2.0T發動機。在電壓方面，E-turbo最低可配48伏電氣系統，也可以配更高的電壓。除此之外，E-turbo能進行能量回收，如果需要還可以給電池充電，由此帶來更好的燃油的經濟性。
Nisar AI-Hasan博士預計，到2024年，裝備了電子渦輪增壓器發動機的車型將會是市場的主流趨勢，因此BMTS的量產時間預計是2024年，最早可能會在中國量產。
可以看出，電動渦輪增壓距離量產已然不遠，而誰能在這一領域脫穎而出，且待時間揭曉！
