新能源：国外节能汽车市场现状及发展趋势

　　美国、日本及欧洲形成了各具特色的汽车节能技术发展路径。本报告主要从美国、日本、欧洲乘用车市场基本情况、能耗水平以及最近技术动向三方面对国外节能汽车市场发展情况进行研究，并对国外典型车企的主要节能技术应用现状及产品谱系进行归纳和总结。

　　经历了2017年的微下跌后，2018年的美国汽车市场终于再次迎来了增长。2018年全年美国轻型汽车销量为1733.4万辆，增长幅度为0.6%（见图1）。停降反增的一个重要原因可能是2018年的美国油价止住了上涨的势头，反而在第四季度开始下降。

　　在节能方面，只有混合动力车和插电式混合动力车能够提前满足2025年目标值，而插电式混合动力车因为电耗需要折合成油耗，与混合动力车相比没有明显的节能优势。VVT技术、汽油缸内直喷技术、涡轮增压小型化技术、先进柴油机技术等在美国市场均有较大规模应用，由于2018年最后三个月美国电动汽车销售量激增120%，而同期欧洲则增长了33%，使美国以36.1万辆的销售成绩超过欧洲的30.2万辆销售量，成为全球第二大电动市场。

　　美国2012年8月发布了针对2017～2025年车型（第二阶段）的轻型汽车燃料经济性及温室气体排放规定。规定提出，2025年乘用车新车平均能耗为55.3～56.2mpg，约合4.3L/100km。2018年美国大部分传统汽油车综合油耗高于5.7L/100km的水平（2018年美国CAFÉ油耗水平），大部分混合动力汽油车及插电式混合动力汽油车综合油耗水平低于5.7L/100km（见图2）。

　　涡轮增压、发动机小型化、可变气门正时技术辅以热管理、低摩擦技术成了美国发动机节油的主流技术路线，并且美国三大汽车公司始终坚持对自动变速器的研究，随着6挡AT变速器已然成为标配，8挡AT变速器慢慢普及以及CVT变速器的开发与应用，美国乘用车燃油经济性大大提高。除了在传统动力总成上深挖节油潜力，通用和福特也开发了各自的混合动力系统，如通用的eAssist Gen3系统和福特的eCVT混合动力系统，在原有缸内直喷发动机的基础上，增加驱动电机、智能电驱单元、大容量三元锂电池等组成混合动力系统，驱动电机低速大扭矩的特点弥补了燃油发动机低速扭矩差的缺点，系统通过锂电池高压供电，可以在启停阶段实现纯电驱动，在加速阶段与发动机同时工作，平顺扭矩，提升加速，更能在平稳驾驶的同时实现制动能量回收，使整车燃油经济性和动力性均得以改善。

　　相比发达的乘用车行业，美国客车在全球范围内的影响力很小，借助于“超级卡车”项目，在优化空气动力学性能的基础上，目前长途8级车辆实际运行的油耗，较好的水平可为22L/100km左右；柴油发动机技术借助于“超级卡车”项目不断突破，使用一台20kW的电机与柴油机耦合，并增加余热回收系统，预计可以实现有效热效率提升4%。目前美国卡车整车风阻系数保持在0.4～0.5，预计2025年有望为0.4以下，2035年预计为0.35以下水平，卡车主流产品普遍采用C级轮胎，滚阻系数为5～6N/kN，部分产品选用B级轮胎，滚阻系数为4～5N/kN，预计2025年主流产品普遍采用B级轮胎，部分产品选用A级轮胎，滚阻系数小于4N/kN，2030年主流产品普遍采用A级轮胎，滚阻系数为3.5～4N/kN，2035年主流产品普遍采用A级轮胎，同时滚阻系数保持在3.5N/kN以下。借助于道路预见技术——“I-See”和动态巡航技术，通过在各种实际道路上的模拟测试，平均可以减少5%的燃油消耗，尤其是在小的山路条件行驶时的优势最为明显。

　　从日本汽车销售协会联合会和日本全国微型车协会联合会发布的销量数据来看，作为汽车大国的日本，其2018年本土汽车市场的销量排在中国与美国之后，位居全球第三，全年销量为527.2万辆，同比增长0.7%，新车销量已连续两年突破500万辆。K-Car方面，2018年的销量势头很足，在乘用车销量下跌的同时，K-Car迎来了4.4%的增长，销量规模达到192万辆，据估计，2019年将突破200万辆大关（见图3）。

　　在目前世界上集中主流的油耗测试规程中，日本的JC08也是最严苛的之一。为确保燃油经济性标准的实施，日本政府采取了一系列措施：在实施汽车产品认证制度时，要求制造商申报认证车辆的燃油经济性水平，由国土交通省对申报值进行审查和认可。对达不到法规要求的企业，采取劝告、公布企业名单、罚款等惩罚措施；对达到油耗限值要求的汽车，采取相应的优惠政策，即对取得“低排放车”认可证书的汽车，购买者可获得1.5万日元的购置税和第一年50%的汽车税减免等。同时，2018年，自动驾驶、车联网等新技术，如何使车辆达到零排放，更加节能环保均是日本的研究重点。

　　目前，日本已经提出了到2020年的轻型汽车燃料经济性标准，预计到2020年，乘用车平均燃料经济性水平达到20.3km/L，比2009年的16.3km/L下降约20.3%。在节能优惠政策的促进及市场驱动下，日本汽车企业积极主动地降低油耗力争提前达标，绝大部分混合动力车已经提前满足2020年目标值，甚至相当一部分已经提前满足2030年目标值，混动化成为车辆节能的重要技术手段（见图4）。

　　日本在发动机领域整体上仍以自然吸气为主，且已实现40%热效率机型的量产，成为节能目标达成不可忽视的力量。近年来，丰田、本田、日产等一流车企相继推出增压汽油机产品，逐步实现涡轮增压和自然吸气共同发展的节能技术路线。在变速器领域，日本近年来CVT的普及非常迅速。日本已加大力度研发新能源自动变速器，普遍应用的主流电子控制技术包含怠速起停技术、滑差控制技术、宽幅锁止技术、怠速空挡等节能技术。在混合动力领域，日本的丰田、本田、日产混合动力系统技术在业界领先。为进一步降低油耗、减少温室气体排放量，日本全新的汽车油耗管理办法将于2020年实施，要求国内车企油耗加权平均值必须在4.9L/100km以下（JC08测试循环）。日益严格的法规标准促使整车厂及零部件供应商进一步加大对以混合动力为代表的汽车节能技术的研发力度。日本在电子电器领域主要围绕ESC展开系统集成，包括传感器、执行器、ECU，通过总线进行网络通信，通过传感器和系统之间的信息共享，对各子系统进行协调和优化，使车辆的整体系统性能水平达到最佳，提高燃油经济性（见表2）。

　　搭载2.5L混合动力发动机，VVT-iE智能电动可变气门正时进气系统，VVT-i智能可变气门正时电子控制系统，高压缩比14∶1，E-CVT

　　搭载2.5L混合动力发动机，VVT-iE智能电动可变气门正时进气系统，VVT-i智能可变气门正时电子控制系统，高压缩比14∶1，E-CVT

　　搭载1.8L混合动力发动机，阿特金森循环系统，实现13∶1高压缩比；VVT-i可变正时系统，各种路况均有强劲动力

　　搭载1.8L混合动力发动机，阿特金森循环系统，实现13∶1高压缩比；VVT-i可变正时系统，各种路况均有强劲动力

　　最大动力输出和峰值扭矩分别为100kW和254Nm，与本田飞度和丰田雅士利同一级别的小车，车重为1050kg

　　由于轨道交通发达，日本国内客车行业市场不大，出口规模较大，在全球客车市场有一定的影响力。受资源限制，日本商用车行业制定了专门的油耗限值标准，鼓励各种节能技术的发展。节能指标方面，日本客车油耗标准，采用以JE05工况与80km/h匀速工况相结合的方式，如图5、图6所示。两种工况的比例，根据车型的总质量不同，按表3的规定进行比例分配，需要达到表4要求的限值。目前日本12m客车的实际运行油耗水平在20L/100km左右。

　　根据欧洲汽车制造协会的统计数据，由于2018年最后四个月欧洲乘用车需求下降，欧洲2018年销量同比微跌0.04%至1562.4万辆（见图7），为2013年来首次下滑。欧洲五大主流市场表现各不相同，受英国脱欧带来的不确定性、柴油车需求下降以及WLTP的影响，英国地区的汽车销量一直在急剧下滑，2018年较2017年跌幅达6.8%，这是自2008年金融危机以来最大幅度的下滑，意大利（同比下跌3.1%）和德国（同比下跌0.2%）销量也出现下滑；而法国（同比增长3%）和西班牙（同比增长7%）市场则依然保持了正向增长。

　　新的欧盟汽车排放法规即将出台，欧盟汽车制造商提前控制了电动汽车销售量。由于未来几年欧盟计划推行严格的汽车排放量限制法令，欧洲汽车公司提前控制销售量，因此欧洲的电动汽车销售业绩受到冲击。新的欧盟排放限制，加上大众汽车有关于污染排放的“柴油门”丑闻，已导致柴油动力汽车的需求在欧洲急剧下降。

　　在欧洲，欧盟于2009年通过强制性的法律手段取代自愿性CO2减排协议，在欧盟范围内推行汽车燃料消耗量/CO2限值要求和标示制度，要求乘用车CO2排放在达到2021年95g/km的目标。从2021年开始，排放目标将基于新的排放测试规程，即2017年9月1日推出的WLTP。由于WLTP测试规程将从2018年开始逐步实施，新提出的2025年和2030年目标并未定义为绝对值，而是表示为与2021年CO2排放目标相比减少的百分比。目前英国12m公路客车实际运行油耗水平最低可达19.6L/100km。其中部分中小重量段的传统燃油车（非混合动力车和新能源车）已经满足2020年目标值，面对更加严格的2025年目标值，大部分混合动力车型（含PHEV）具有较大优势（见图8）。

　　欧洲充分利用其在汽车零部件领域的研发优势，在低摩擦、低能耗领域充分挖掘潜力，提升传统动力总成发动机和变速器效率。一方面，继续升级传统增压直喷发动机的技术，深挖节油潜力，大众、宝马、奔驰德系三巨头相继推出多款新型增压直喷发动机，应用大量新技术，助力整车油耗的降低，同时MCE-5、舍弗勒、里卡多等公司也在积极研究传统发动机达成油耗目标的核心技术，例如，里卡多通过发动机增压小型化、低摩擦、热管理、起停、附件电子化等技术实现5L/100km的油耗目标，若整车采用中混技术，可实现4L/100km的油耗目标。另一方面，由于欧洲的驾驶习惯，未来5～10年手动变速器仍然将在欧洲占据绝对优势，但为应对越来越严苛的排放法规强制要求，DCT的市场份额呈现快速增长的态势，大众、奔驰、菲亚特、格特拉克及宝马等已开发出多款DCT变速器并规模化投入使用，除了在传统变速器上深挖节油潜力，为应对汽车电动化趋势，欧洲也正加快混动化变速器开发应用。然而单纯依靠传统动力总成的节油潜力已难以适应未来更加严苛的排放法规以及WLTC测试工况，因此欧洲的大部分汽车制造商选择“48V混合动力系统”作为主要的解决方案（见图9），该系统在欧洲发展态势强劲，主要由48V BSG电机、48V电池和DC/DC转换器组成，凭借系统所提供的高达10kW额外驱动力，可有效降低油耗和CO2排放，预计到2020年98%的新车型都将搭载48V轻度混合动力系统。除了48V轻度混合动力系统，欧洲一些厂商也正开发重度混合动力系统，如PSA的Hybrid Air空气混合动力系统，搭载该系统的样车雪铁龙C3油耗仅为2.9L/100km，在纯压缩空气驱动模式下可以实现零排放，在起步和加速阶段，压缩空气辅助发动机发挥作用可以提升45%的燃油经济性，综合路况的燃油经济性能提升35%，目前该系统仍在研究开发阶段，尚未搭载成熟车型上市。

　　欧洲客车节能技术仍处于全球领先水平，同时欧洲也是中国客车行业近二十年来的主要技术来源地，目前德国与法国12m公路客车高速工况实际运行油耗水平一般在20～22L/100km，英国12m公路客车实际运行油耗水平最低可达19.6L/100km。目前欧洲卡车整车风阻系数保持在0.45～0.5，预计2025年有望为0.4～0.45，2030年将稳定在0.4～0.45，2035年预计为0.4以下水平。卡车主流产品普遍采用C级轮胎，滚阻系数为5～6N/kN，部分产品选用B级轮胎，滚阻系数为4～5N/kN，预计2025年主流产品普遍采用B级轮胎，滚阻系数为4～5N/kN，部分产品选用A级轮胎，滚阻系数小于4N/kN，2030年主流产品普遍采用A级轮胎，滚阻系数为3.5～4N/kN，2035年主流产品普遍采用A级轮胎，同时滚阻系数保持在3.5N/kN以下。欧洲客车大量应用流线型造型设计及局部低风阻造型。欧洲柴油发动机技术不断取得新突破，PACCAR公司将一台柴油机的有效热效率从47%提升为55%，其中通过优化燃烧及进排气提升3.4%BTE，低摩擦及优化附件功率提升0.6%BTE，余热回收增加4%BTE。目前欧洲多家企业在开展以预见性驾驶为主的智能化技术，道路预见的预测功率控制系统Predictive Power Control，在欧洲有作为标配的趋势，宣称节油率达到8%以上。

　　在节能技术应用方面，各主要车企采用了不同的技术发展路径。本部分以丰田、奔驰、福特三家企业为代表，从其现有车型节能技术应用情况来分析各企业不同的技术应用现状。

　　丰田的油电混合动力技术结合了电机和发动机的优势，将起步阶段发动机的非最优工况用电机来替代，而动力电池的电量则来源于整车行驶过程中被浪费的能量，如电动汽车刹车动能回收以及发动机在高速运转过程中的多余能量。丰田新发布的车型大部分为混合动力汽车（见表5）。

　　搭载2.5L混合动力发动机（最大功率131kW，最大扭矩221Nm），阿特金森循环系统，E-CVT，高压缩比14∶1

　　四驱版为双电机（前电动机峰值功率88kW，前电动机峰值扭矩202Nm；后电动机峰值功率40kW，后电动机峰值扭矩121Nm）

　　搭载1.8L混合动力发动机（最大功率72kW，最大扭矩142Nm），阿特金森循环系统，E-CVT，高压缩比13∶1，VVT-i可变正时系统，永磁同步电动机（电动机峰值功率53kW，电动机峰值扭矩163Nm）

　　搭载1.8L混合动力发动机（最大功率72kW，最大扭矩142Nm），阿特金森循环系统，E-CVT，高压缩比13∶1，VVT-i可变正时系统，永磁同步电动机（电动机峰值功率53kW，电动机峰值扭矩163Nm）

　　2019年，奔驰新上市多款S级、E级、C级混合动力汽车，采用最新的48V轻混动力系统、多挡位AT、直喷涡轮增压发动机等。同时，旗下的S级、E级、C级、GLE、AMG等车型在2018年与2019年上市了改款混合动力车型（见表6）。

　　2.0L直列4缸直喷漩涡增压发动机（最大功率155kW，最大扭矩350Nm），9挡手自一体变速器（AT），48V轻混系统

　　1.5L直列4缸直喷漩涡增压发动机（最大功率135kW，最大扭矩280Nm，型号为264 915），9挡手自一体变速器（AT），48V轻混系统

　　3.0L直列6缸直喷漩涡增压发动机（最大功率320kW，最大扭矩520Nm），9挡手自一体变速器（AT），48V轻混系统

　　2.0L直列4缸直喷漩涡增压发动机（最大功率220kW，最大扭矩400Nm，型号为264 920），9挡手自一体变速器（AT），48V轻混系统

　　2019年，福特新上市多款混合动力车，采用E-CVT无级变速，搭载1.5T L4漩涡增压发动机或2.0T L4自然吸气发动机。同时，即将上市的福特Explorer2020款混合动力汽车，新增ST运动版和Hybrid油电混合动力，将配备3.3升V6发动机、318马力和超过500英里的续航里程（见表7）。

　　1.5L直列4缸直喷漩涡增压发动机（最大功率103kW，最大扭矩225Nm），E-CVT无级变速器，48V轻混系统

　　2.0L直列4缸多点电喷自然吸气发动机（最大功率105kW，最大扭矩175Nm），E-CVT无级变速器

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