〇本刊记者肖献法I 文
BorgWamer: Displays its Current and Future Demands of Internal Combustion Engine, Hybrid and Pure 日ectricvehicles for Thermal Management Technology, Emission Reduction and Driving Technology
At Auto China 2020 in Beijing , BorgWarner displayed a series of advanced technologies and products combination to respond to current and future demands of internal combustion engine , hybrid and pure electric vehicles for thermal management technology , emission reduction technology and driving technology .
作为内燃机、混合动力、电动汽车3大清洁高效驱动系统 解决方案的全球技术领导者，博格华纳于2020年北京车展期 间展示了一系列先进技术和产品组合，包括：⑴燃油（气）动力 /混动动力（H EV )的内燃机冷却解决方案（含电子风扇）、内燃全面应对当下和未来任何动力驱动汽车在节能、减排、驱动效 率等方面的有效提升。下面，仅重点介绍一下博格华纳此次展 示的用于内燃机或混动内燃机的节能、减排及驱动技术。
机的可变凸轮正时•中间位置锁止（VC T )技术、混合动力的内 燃机EGR (废气再循环 > 技术、混合动力的内燃机全新涡轮增 压技术、面向未来内燃机的高效涡轮增压器、混合动力的48 V 驱动技术、混合动力的P 2混动驱动模块，以及纯电驱动或混 动的集成式电驱动模块（iD M >、电动汽车的创新型扭矩矢量双 离合器系统、适用于SUV /皮卡的电机式智能分动器、应用于 车厢/动力电池及燃料电池的加热器。这些产品和技术，可以
1.实现国VI 排放标准的商用车冷却解决方案
中国汽车市场自2019年7月1日开始进入国VI 时代（仅个 别城市提前），至2023年7月1日新车销售全部要达到国VI 排 放标准，其中商用车面临的技术与成本压力较大。博格华纳为 商用车满足国VI 标准可提供有效的冷却解决方案。其核心部件之------博格华纳Vistronic @系列冷却风扇离合器结合了博格华纳成熟的粘性流体技术与精准的电子控制策略。
图1 博格华纳展台
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SPARE PARTS AND COMPONENTS 配套产业图2博格华纳的Vistronic®系列风扇离合器
V is tro n ic®系列风扇离合器由发动机控制模块精准调控转 速（通过发动机E C U传输P W M信号实现控制，闭环控制与 电控环境兼容），在提供更强劲散热能力的同时改善了燃油经 济性，减少了无用功消耗。具体而言，一是改善效率：风扇会 在有需要时以合适的转速转动，油耗及功率损耗可降低约6% ~ 10% ；二是免维修：自有模块化整体更换，无需额外维修；三是更加精准的温控策略：为延长发动机及零件寿命提供可能；四是采用高速储油腔和独有液体分布设计。
另据博格华纳介绍，V is tro n ic®系列风扇离合器覆盖711 ~ 813 m m的风扇直径，可用于在轻、中、重型商用车（道路 与非道路 >。在连接上，可以曲轴直连，也可选择螺纹轴与法 兰轴连接方案，并可选择正转或反转设i十。
2.应用于混合动力汽车的内燃机EGR技术
混合动力汽车是新能源汽车的重要技术路线之一，其中内 燃机动力需要同步满足国家最新排放法规的要求，如当下的国 VI排放标准。通过采用先进的废气再循环（EGR)系统，可以有 效满足国VI排放标准。博格华纳提供的废气再循环(EGR丨系统，即可助力汽车厂商减少N O x排放，满足欧VI d、国VI等排放法 规要求。
据介绍，博格华纳E G R系统是_种经济高效的发动机内 部解决方案，通过将可控比例的废气再循环至进气管，从而显 著降低N O x排放。该系统通过优化热吸收，降低燃烧室内的 氧气浓度，从而减低气缸温度峰值，以达到减少氮氧化物排放 的目的。凭借高热负荷耐受力，这一先进解决方案即使在冷却 剂流量极低的情况下也能保证卓越的效率和耐用性。
还值得一提的是，博格华纳的E G R模块采用一体化设计 (而非单个配件），这也进一步巩固了博格华纳在热交换技术领域的领先地位。该模块将EG R冷却器、旁路阀和E G R阀等多 种技术整合于一个紧凑封装中。凭借最新的一体化EG R系统，博格华纳有能力满足燃油汽车市场对高效清洁技术不断增长的 需求。
对于混合动力电动汽车和插电式混合动力汽车，博格华纳 还开发了创新的废热再回收系统（EHRS)，该系统已经于2018 年投产。'
不同于过去汽车尾气一般通过排气管排出并浪费掉，全新 的废热再回收系统通过利用尾气中保存的热
能来减少机械损 失。在发动机冷启动期间，控制阀将尾气引导至热交换器中，从而利用气体中的热能加热车辆子系统中的液体。因此，发动 机可以快速升温，从而减少排放并提高燃油效率。同时通过辅 助加热可以提高驾驶舱的舒适性。这种经济高效的解决方案凭 借紧凑、轻量化设计，可轻松集成于现有车辆中。
最终，通过将废气再循环（EGR)系统与废热再回收系统 (EHRS)相结合，博格华纳充分利用其在传热和废气后处理技 术（如E G R冷却装置和控制阀）方面的丰富经验，创造出卓越 的解决方案。
3.针对混合动力汽车的内燃机eTuebo™电子 涡轮增压器
博格华纳的eTurbo™是针对混合动力汽车推出的一个功 能强大且高效的解决方案，可以提升动力性能、改善油耗、降 低排放，并提升系统效能，从而为汽车提供决定性的优势。
eTurbo™将涡轮增压器和电机组合为一体，电机直接耦合 在涡轮轴上，可工作为发动机或发电机2种模式。集成的解决 方案不仅具有传统废气涡轮增压器的优点，同时因电机的快速 响应，带来了 eTurboTMH好的快速响应。此外，还可以通过后
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处理技术和精确的空燃比控制，捕集多余的废气能量，驱动电 机发电，同时降低排放。
eTurbo ™在瞬态增压响应方面提升200%以上，同样稳态
特斯拉皮卡扭矩也得到很大提升，从而可进一步促进发动机小型化：在不 损失性能的前提下，还带来了更低的燃油消耗及排放，尤其适 合于米勒发动机的需求。
除了提升车辆性能以外，eTurbo TM 还可以将多余的废气 能量，直接转换为电能，可用作辅助电源，或者为电池充电， 从而可以减少电池的容量。eTurbo ™还可以根据需求，增加 发动机背压，通过与废气再循环E G R 的配合，来降低排放。 eTurboTM 的电气功能也可以关闭，关闭后即恢复为传统的涡轮
增压器运转。
凭借61^比0~的关键性能和能效特性，博格华纳一直致 力于持续提升车辆性能，也致力于协助整车厂在满足日趋严格 的全球排放法规的同时提高燃油效率。早在2019年1月，博 格华纳就与欧洲O E M 客户签订了供货合同，为其生产的乘用 车提供高性能的电子涡轮增压器eTurbo ™，这是博格华纳贏得 的eTurboTM 首份系列生产合同，并计划于2022年开始批量化 生产。
eTurbo ™工作模式如下：⑴增压器中集成了电机功能（公
用涡轮轴 >，既可以工作在电辅助模式也可以工作在发电模式。(2) 电动增压模式下，可以辅助压气机提供充足的增压压力。（3)发 电模式下，从排气中获得额外的涡轮能量驱动电机发电。⑷在 电气功能被关闭时，即返回到传统的涡轮增压器模式。（5)有助 于EG R 的应用，通过调高发动机的背压。
eTurbo ™不仅适用于乘用车，在商用车领域也有广泛的应
用，博格华纳可提供一系列eTurbo ™产品，包括全性能的48 V 产品和更高压的兼容架构。此外，客户还可以自由选择集成或 半集成电子功率控制模块。下面仅具体介绍应用于商用车的 eTurbo ™电子涡轮增压器：
商用车用eTurbo ™电子涡轮增压器具有如下特点：⑴拥 有耐高温的永磁体电机；（2)适应48 ~ 450 V 直流电压；⑶提 供高达17 k W 的持续功率和高达32 k W 的峰值功率；⑷水冷 和油冷；（5)平台尺寸B 50-B 70 ; (5>拥有电子功率控制器。
据博格华纳介绍，当前商用车面临3大挑战，一是要实现 更好的燃油经济性，二是要实现更低的尾气排放，三是要获得 驾驶乐趣的同时还能大批量生产。
对于商用车来说，采用eTurbo ™增压发动机有6大优点:⑴
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同一个零件中，集成了电动增压和能量回收的功能；（2)直接地
控制增压压力和空燃比（带或不带VTG);(3)无性能衰减的同时，
能够显著的降转速和减小发动机排量；⑷可使用大流量的增压
器来提升燃油效率，得益于电机的加速补充；（5)原先直接排放
的过量废气被转化为电能储存；（6)主动将M a p偏移到进气系
统高效区。
4.应用于未来内燃机（含混动内燃机）的高效
涡轮增压器
4.1汽油机V T G可变截面涡轮增压器
据介绍，博格华纳于2017年推出了面向各类汽油机的
V T G可变截面涡轮增压器，在保持发动机卓越性能的同时提高
了成本效益，且在设计和材料方面对全新的汽油机V TG涡轮增
压器作了优化，使其能在低发动机转速下实现快速响应，带来 实现接近瞬间加速的驾驶体验。汽油机V T G涡轮增压器的推 出进一步巩固了博格华纳在涡轮增压技术领域的领导地位，让 博格华纳成为汽车厂商首选的创新涡轮增压解决方案供应商。
该解决方案也能够与混合动力汽车的新型内燃机系统完美 匹配，从而成为未来清洁节能推进系统的核心组件。
博格华纳的汽油机V T G(可变截面涡轮增压器）充分支 持米勒汽油机对涡轮和压缩机侧的增压需求，
可支持米勒发 动机实现良好的低速扭矩能力，以及大功率时的低油耗表现，提供最合适的增压压力。（注：米勒循环发动机（M ille r cycle e n g in e)是一种以奧托循环（O tto c y c le)为基础的机械增压 (supercharger)四冲程发动机。----编者>
博格华纳对汽油机V T G涡轮增压器的材料和设计进行了 优化，使其更坚固，从而能够承受汽油机的高热负荷，适应排 气温度能力高达950 °C，可保证在最恶劣的条件下可靠运行。同时，为了适应更高功率密度的米勒循环发动机(1 020 ~ 1 050 "C)，目前也可以进行深度定制。
此外，最新的V T G高效涡轮增压器配备了一个强大的电动 执行器，可控制涡轮上游的压力，快速、精确地调节导向叶片，实现接近瞬时加速的效果和最优化的功率输出。通过改变涡轮 机叶轮入□处的流入角度和速度，博格华纳的专利S形导叶片 可调节V T G涡轮机的输出功率，在极低的转速下提高热动力 和发动机响应速度。
总之，先进的汽油机V T G技术，能带来出的油门响应 和平稳的动力输送，同时提高发动机的燃油效率，降低排放；该技术适用于更多种类型的汽车。
4.2多种商用车用涡轮增压器
除汽油机V T G可变截面涡轮增压器外，博格华纳还提供图6博格华纳面向未来内燃机（含混动内燃机）的V T G高效涡轮增压器
涡轮增压器的多样性选择，从H igh-E fficiency Turbo(HET)高 效涡轮增压器，到Dual V o lu te增压器，从球轴承增压器到 eTurbo电子增压器，博格华纳的产品非常全面。其中：
⑴High Efficiency Tu「bo (HET)高效涡轮增压器：博格华纳 能够为on road/off road商用车提供5 ~ 10 L/10 ~ 16 L发动机 不带 EGR或带轻度 EGR 的H igh-Efficiency Turbo(HET)高效 涡轮增压器。该产品具有最佳热力学和机械效率，尤其在巡航 效率上表现突出：应用于10 ~ 16 L的HET，能够改善SCR催 化剂的起燃并提高废气旁通阀式涡轮增压器的效率；应用于5 ~ 10L的HET，优化了发动机低速扭矩和峰值扭矩效率，提高 了发动机瞬时响应；应用于o ff-ro a d商用车5 ~ 10 L的HET，能优化发动机的峰值扭矩和额定功率。另外还能提供专门为应 用轻度EGR工况而优化的H E T版本。
⑵球轴承增压器：是博格华纳为4.5 ~ 16 L发动机研发 的新的球轴承增压器，可应用于全系列商用车发动机。该增压 器耐用结实，使用带氮化硅涂层滚珠的球轴承组件，并采用带 专利的用于废气旁通或可变截面增压器的挤压油膜缓冲设计。使用寿命可达20 000 h或160万km。
(3)Dual V olute增压器：该增压器通过去除公共通道，并将 2个气流通道完全分离，能够捕获比双流道涡轮增压器更多的 废气脉冲能量。在低发动机转速下，排气脉冲之间的时间间隔 更长，且排气流的多少存在较大差异，这种情况下，利用来自 发动机的脉冲能比仅利用废气创造出更多的能量，从而更好地 驱动涡轮机叶轮。这种在低转速下利用更多能量的能力也是实 现快速增压响应的关键，有助于满足现代涡轮增压发动机中对 于发动机响应速度的需求。
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5.座舱、动力电池及燃料电池加热器
博格华纳在热管理领域有着各种各样的产品组合，其中还 包括动力电池、燃料电池及座舱加热器系列（高压冷却液加热 器形式的电水加热系统)，可为司机和乘客提供舒适的车厢温度，同时为动力电池、燃料电池提供适宜的工作温度。
对于电动汽车的动力电池来说，低温状态下，锂离子的活 性大幅减低，同时，电解液的粘度急剧增加。如此一来，电池 的性能会大幅下滑，同时也会影响电池寿命，因此，对电池包 的加热显得非常重要。目前很多新能源车上只装配了电池冷却 系统，而忽视了加热系统。
目前比较主流的电池包加热方式主要是热泵和高压液体加
热。从整车厂角度，各种选择方案不尽相同：如特斯拉M odel S电池包采用的是能耗较高的电阻丝加热，为了节约宝贵的电 能，特斯拉在M odel 3上取消了电阻丝加热，转而用电机和电 子电力系统的废热加热电池。而采用50%水+50%乙二醇为 介质的电池加热系统，目前受到各大汽车制造商的欢迎，已有 较多新项目正处于量产前的准备阶段。还有采用热泵加热的车 型，但热泵在环境温度较低时，搬热能力较低，不能快速升温 制热；因此，目前来看对整车厂而言，“高压液体加热方案"是 解决冬季电池加热痛点的首选。
博格华纳的新型高压液体加热器（H VC H)采用超紧凑的模 块化设计，热功率密度高。低热质量和高效率、响应时间快，能为混合动力汽车和电动汽车提供舒适的车厢温度。其包装尺 寸和重量减小、使用寿命长：后膜加热元件的使用寿命长达1.5 万h或更久；电源高度灵活并采用冷却剂接通装置设想；还可 选配800 V快速充电。
2018年9月，凭借在电动汽车热管理解决方案领域的丰 富经验，博格华纳获得欧洲某一流汽车制造商和亚洲某主要汽 车厂商的高压液体加热器大批量订单，该订单已经于2020年 开始生产。
博格华纳排放与热系统事业部总裁兼总经理Joe Fadool 表示：“我们很高兴能为欧洲和亚洲一流的汽车制造商提供小巧 轻便的创新加热解决方案，助力其降低电动汽车的电池消耗，提高乘客舒适度。我们的工程师在座舱和电池加热技术方面拥 有丰富的经验，对电动汽车和混合动力汽车制造商的技术要求 亦有着深入的了解。”
作为博格华纳动力电池和座舱加热产品家族的一员，高压 液体加热器（HVCH)采用最新的厚膜元件（TFE)技术，通过单 一设备解决了纯电动汽车和混合动力汽车市场中，座舱加热和 动力电池加热管理技术的2大痛点。既能在没有发动机热量的 情况下保持座舱温暖，又可调节动力电池组的温度，确保其高图7博格华纳的高压液体加热器(HVCH)
效率运作。
据介绍，该技术的开发，旨在满足迅速产生热量的高性能 系统对于热管理的需求。当前和未来车辆的热管理系统将逐 渐与内燃机分离，在混合动力汽车中大部分将脱离内燃机热量，直至在纯电动汽车中彻底分离。由于高压液体加热器的加热元 件完全浸没于冷却剂中，因而能实现最小的功率损耗。该技术通 过在电池组及电池内部保持均衡的温度来提高电池能量表现。
高压液体加热器的热质量较低，因而具有极高的热功率密 度和快速响应时间，电池耗用较少，从而延长汽车电池的续航 里程。此外，该技术还支持直接温度感测功能。
目前高压液体加热器（HVCH)提供单板和双板加热器2种 版本，两者都集成于坚固的铝制外壳中，具有出的电磁屏蔽。单板加热器仅负责电池热管理或座舱加热功能之一，性价比高；双板加热器则可同时胜任两项任务，并且其传热表面比单板加 热器大80%左右。
高压液体加热器（HVCH)有不同的规格，功率范围3 ~ 10 kW，适用于各类车型，适用的电源电压为180 ~ 800 V。为防 止设备过热，系统会在出现故障时自动关闭。
6 •小结
博格华纳作为内燃机汽车、纯电动汽车和混合动力汽车清 洁高效驱动系统解决方案的提供商，在中国乃至全球市场一直 发展迅速。据悉，至少近10年来博格华纳在中国地区的销售 收入每年平均保持了近
30%的增长，远远超过了同期中国汽 车市场的年平均增速。近些年来，面对汽车动力技术新的革命，博格华纳在自主创新和兼并重组的双重驱动下，从内燃机汽车 动力热管理系统和底盘传动系统，到纯电动汽车、混合动力汽 车的驱动模块和热管理系统等，逐步实现了诸多领域的技术创 新和跨越，最终成为全球多个汽车领域的领先者。
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