一文看尽!从大众作弊门解读中美欧日汽车电气化发展趋势

夏军

【第一电动网】(专栏作者 夏军)9月18日绝对是德国大众汽车最黑暗的一天,公司被美国环境保护署曝光采用作弊软件来通过美国的尾气排放检测。据来自美国监管部门的指控,德国大众汽车公司所售部分柴油汽车安装了专门应付尾气排放检测的“失效保护器”,这样一来,它们在车检时能以“高环保标准”过关,而在平时使用中却大量排放污染物。事件曝光之后,大众CEO“蒙冤”下课,公司股价连续暴跌,除美国政府外,意大利、法国、德国本土、韩国、澳大利亚、瑞士等国都对大众汽车展开深入排查,并已有国家启动法律诉讼,形势对大众汽车非常严峻。

一、 大众的危机,德国的危机

作弊门事件在美国涉及的车辆约为48万辆,而全球约有1100万辆汽车等待召回和升级,包括大约500万辆“大众”品牌汽车、210万辆“奥迪”品牌汽车、120万辆“斯柯达”品牌汽车和180万辆轻型商用汽车。根据美国《清洁空气法》,每辆违规排放汽车面临至多3.75万美元罚款,大众在美国涉事的48万辆车罚款总额有可能达到180亿美元。而要召回全球的1100万辆涉事车辆并进行升级,大众需要花费65亿美元以上的费用。大众汽车已一次性拨备65亿欧元(72亿美元)做为丑闻曝光后的善后成本,考虑到全球各国政府的环保罚款,此起彼伏的民事诉讼,最终需要赔付和支出数额会远高于此数额。此次事件还导致大众公司所有涉事型号的车辆都已在全球各地停售,将对大众公司未来的销售业绩造成巨大冲击,新车型的开发、上市、并逐渐取代老车型的市场,需要相当长的时间。

事件自曝光之日起,就一直在持续发酵中,给大众汽车、给德国汽车产业、给德国制造业所造成的重创,难以估量。一直以来,德国都以高品质的精密制造业闻名于世,其中以汽车产业最具有代表性。丑闻发生后,德国总理默克尔敦促大众方面对“排放门”事件做出完全透明的澄清,将事实真相尽快公诸于众。德国绿党要求大众召回所有涉事车辆并进行改装。德国《日报》网站9月22日报道称,鉴于大众汽车集团问题的严重性,说得重些:大众汽车要是垮了,德国也就垮了。而德国要是垮了,欧洲也就垮了。报道认为,这不只是大众汽车的危机,这起丑闻不仅损害了德国其它汽车集团的声誉,而且也破坏了整个德国工业的形象。“德国制造”这一德国工业品牌的声誉为此蒙尘,既然连德国汽车制造工艺的旗帜大众汽车和奥迪会靠作假来谋取出口业绩,那么还有哪个德国品牌值得信赖呢?

大众汽车不能倒,德国工业更不能倒,如何走出危机,不光要看企业的善后处理,还要看德国政府与欧盟、美国,以及其他国家政府的经济和政治博弈。甚至有些评论家说,能救大众的,也许只有中国市场(中国政府)了,中国市场销售了大众三分之一以上的车辆,并且是其最主要的利润来源。但此次事件,足以为原本就吃力应对欧盟经济危机的德国,加上更为沉重的压力和负担。

二、 严苛的法律,内燃机的困境

大众作弊门事件不仅涉及大众汽车一家公司,实际上随着事件的深入发展,越来越多的全球汽车制造企业被卷入此次事件。德国汽车司机协会的一项最新测试显示,除大众外,雷诺、日产、现代、雪铁龙、菲亚特、沃尔沃、宝马、福特、捷豹、马自达、奔驰、标致、吉普等更多汽车制造商的柴油车也存在尾气排放超标的问题,但无法确认其他汽车制造商是否也像大众公司一样使用了专门应付尾气排放检测的作弊软件。

英国《卫报》等多家报纸9月30日援引德国汽车司机协会的测试情况报道,该协会对79款不同品牌的汽车进行实际路况尾气测试,结果发现其中只有四分之一符合欧洲现行排放标准。德国汽车司机协会的测试显示,欧美、亚太等地多家汽车制造商的柴油车存在氮氧化物排放超标的问题。

对于大众汽车这样的全球汽车巨头来说,他们不知道一旦作弊事件被曝光,企业所遭受的损失将难以估量吗?如果他们知道后果,为什么还会选择这种做法?为什么突破“尺度”的汽车企业几乎囊括了所有主流车企?

这一切的源头其实是来自于环境保护和节能减排的压力,全球变暖、环境破坏、气候极端变化已经成为人类生存与发展的巨大威胁,可以说如果本世纪不解决环境保护问题,地球就可能变成一个不适宜人类居住的星球,未来地球上还有没有人类都要打上问号。在诸如经济、政治、军事等很多问题上,各国政府都会互相扯皮,协调行动的案例很少,但是在环境保护这个事上,确实是各大经济体都很有紧迫感,相互合作制订了明确的目标和行动计划。碳耗用量高是导致全球变暖的元凶,石化能源燃烧带来的大气污染、温室效应等气候变化问题已受到全球各国政府的普遍关注。在此背景下,“低碳经济”、“低碳技术”日益受到重视和推广,化石能源作为能源消费中的重要和主要能源形式,实行能源节约利用和能源清洁使用已成为全人类的共识。

2001年9月欧盟的《交通白皮书》指出,在欧盟,一半以上的石油用于交通,而且这个比例还会继续增长。在美国、中国、日本等全球主要经济体,石化能源也主要用于交通运输领域。所以推动交通领域的低碳技术,降低对石化能源的依赖,鼓励使用对环境影响较小的交通方式,已经成为各国政府的普遍措施。除了为清洁能源技术提供各种资金补贴和政策优惠之外,各国政府还对汽车油耗、尾气排放等通过法律法规的形式做出强制性约束,以促使汽车制造企业采取切实有效的措施来推动技术进步,达到节能减排的目标。

如2014年欧盟议会通过的折衷案强制要求2020年95%的新车尾气二氧化碳排放量为95克/公里,到2021年初全部新车都要达到这个要求,相对应的是2015年汽车二氧化碳平均排放仍然高达130克/公里,这要求5年后的二氧化碳排放量要在当前基础上降低约27%。

从车辆的平均油耗来看,中国政府制定的2020年新增乘用车平均燃油消耗目标是5L/百公里,而2015年的指标是6.9L/百公里,5年后的油耗指标比当前降低约28%。

美国政府制定的2020年新增轿车燃油经济性指标是5.5L/百公里(大型SUV,厢式货车,轻型卡车等不不包括在内),2015年的指标是7.4L/百公里,5年后的油耗指标比当前降低约26%。

欧盟没有制定明确的油耗指标,根据2020年二氧化碳排放量指标95克/百公里来折算,2020年欧盟区域销售的车辆,其燃油消耗指标约为4.2L/百公里。

内燃机陷绝境,从大众作弊门看中美欧日汽车电气化趋势

中美欧的油耗指标和环保法律,逼迫所有车企都要在5年后大幅度降低投放市场新车的平均油耗,否则将面临罚款,禁止销售等一系列惩罚措施。车企的技术路线有两条,一条是在现有的内燃机+变速箱的动力总成上做文章,挖掘剩余潜力,另外一条路就是采取新的动力总成技术,加入电驱动或完全采用电驱动。

此外,欧盟国家为限制汽车废气排放污染物对环境造成的危害而共同采用的汽车废气排放标准(NRMM),当前对几乎所有类型的车辆排放的氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和悬浮粒子(particulate matter;PM)都有限制。对每一种车辆类型,汽车废气排放标准有所不同。从2014年开始,欧盟开始执行欧Ⅵ标准:

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美国的汽车尾气排放法规分联邦政府的法规和加利福利亚州的法规,其各个阶段的排放法规对污染物的限制要求和欧洲标准大致类似,具体数值根据地域情况会有一些差异。美国的汽车尾气排放法规中,汽车尾气排放标准EPA 2010是2010年开始实施的。

我国的汽车尾气排放标准一直参照欧洲,尾气排放的国标是根据我国具体情况制定的国家标准,欧标的要求略高于国标。我国机动车污染物排放标准中污染物排放限值大体等同于欧盟排放标准,故国内也沿用类似称呼。国三、国四标准是参照欧三、欧四汽车排放标准,中国轻型汽车国三、国四排放标准在污染物排放限值上与欧Ⅲ、欧Ⅳ标准完全相同,但在实验方法上作了一些改进,在法规格式上也与欧Ⅲ、欧Ⅳ标准有很大差别。2015年1月1日,我国在全国范围内开始实施国四排放标准(晚于欧Ⅳ标准近10年)。

从汽车尾气排放标准的要求来看,欧盟和美国是走在世界前列的,我国由于技术发展水平较低,在标准的制定和执行方面要落后欧美几年的时间,加上我国的汽柴油品质一直不高,在尾气排放方面与欧美有相当大的差距。

大众的尾气排放作弊门事件就是被美国环境保护署的EPA检测抓出来的,EPA排放测试从本质上来说与我国在年检中进行的尾气检测类似,美国EPA的检测会通过车载数据采集和尾气采集两种相结合的方式进行。大众汽车具体的作弊方法是,车辆会通过发动机的工况来分析是否处于尾气排放检测状态,此状态与日常驾驶的工况会有较为明显的差异,如果判断出是尾气排放检测状态,相关系统的软硬件让车辆处于一个非正常的工况(特效全开)来减小排放,如此尾气检测合格,就可以合法的进行销售和上路。如果车辆处于日常的驾驶状态,那么那些降低排放的“特效”就关掉了,尾气排放自然会大大超标。

问题来了,为什么为了降低排放的装置在平时不开启呢?这不是掩耳盗铃吗?

这里面涉及到环保、成本和动力的问题,欧洲汽车企业为了应对上述非常严格的尾气排放法规和标准,近年来大力发展“清洁”柴油技术,柴油发动机的汽车得到大规模普及。

柴油机和汽油机的燃烧方式不同,柴油是压燃,不使用火花塞。这会导致在柴油机里没有足够的氧气来进行燃烧,会排放出很多种粘稠物质,比如氮氧化物、没有充分引燃的燃料以及颗粒物。氮氧化物会在阳光照射下变成臭氧,二氧化氮和臭氧会引发哮喘、呼吸道疾病甚至死亡。

一些车企开始用 SCR(selective catalytic reduction, 选择性催化还原) 技术来进行排放优化。它的工作原理是:在一个蜂窝状容器里,清洗系统向柴油废气喷洒由 30%尿素和 70%水混合而成的液体,在化学反应下,它可以把氮氧化物转化为氮气、氧气、水以及少量的二氧化碳。这个技术可以降低 90%的碳氧化物排放,这样就可以满足排放法规了。但是这项技术有明显缺点:成本高,并且需要加“外挂”,一个用来盛放尿素溶液的液罐。所以,一般在中重度柴油机里采用。

轻型柴油发动机一般采用 EGR+DPF 技术,EGR 的全称是废气再循环技术,DPF 是颗粒捕捉器,这是目前柴油乘用车的基本配置。大众被检测出问题的 2.0TDI 发动机,就是采用 EGR+DPF技术。废气再循环,把发动机燃烧后排出气体中的一部分分离出来,然后重新导入进气系统进行二次燃烧。对于柴油机来说,好的地方在于再循环的废气含氧量少了,二次燃烧就变慢了,富氧燃烧的情况少了也就能降低氮氧化物产生。但是不好的地方在于,富氧燃烧少了,燃烧压力低了,车辆动力就肯定变弱了。为了平衡这个矛盾,需要一个机制来控制动力和排放的关系。这个机制是 EGR 阀,由它来控制废气循环的量。EGR 全开,废气通过的最多,排放最低,但是动力最差。如果EGR关闭,废气全部排入大气,车辆动力最强。

在大众排放作弊门这件事上,我们看到了目前内燃机技术发展已经遇到了一个很大的瓶颈,人类追求更快的速度,更好的驾驶性能,就要求发动机有更强劲的动力,可环境保护的压力又要求发动机有更少的石化能源消耗,更低的污染物排放,同时人们还追求良好的经济性,不希望成本增加。要平衡动力、环保、经济性这三个要求是非常困难的,困难到以大众汽车这样的世界巨头都无法克服,不惜铤而走险进行作弊的地步。以现有的内燃机技术和能量转换效率来看,一切似乎已经逐渐走到尽头,于是各大车企在不能牺牲动力的情况下,纷纷成为环保的“祭品”。近年来,不管是CVVT、DVVT、涡轮增压、缸内直喷,还是清洁柴油发动机,都是在挖掘内燃机那已所剩不多的潜力,汽车在发明一百多年之后,急需要进行一次动力领域的技术突破,将产品提升到一个更高的层级,从而打破发展的瓶颈。

三、 新能源汽车,驶入快车道

与传统内燃机汽车日渐步履蹒跚相对应的是,新能源汽车发展速度正呈现几何级数的增长,从高科技玩具逐渐走入我们的日常生活。

内燃机陷绝境,从大众作弊门看中美欧日汽车电气化趋势

2015年8月,我国新能源汽车生产2.45万辆,同比增长近4倍。2015年1~8月,新能源汽车累计生产12.35万辆,同比增长3倍。其中,纯电动乘用车生产5.21万辆,同比增长2倍,插电式混合动力乘用车生产3.28万辆,同比增长4倍;纯电动商用车生产2.83万辆,同比增长8倍,插电式混合动力商用车生产1.02万辆,同比增长96%。基于2015年的数据统计,中国已超过美国,成为全球最大的新能源汽车市场。考虑到我国新能源汽车的销量一般都在第4季度集中爆发,2015年全年销量超过20万辆应该没有太大悬念,甚至有激进的预测,全年销量将达到25~30万辆。

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新能源汽车的发展,并不是中国一枝独秀,而是在全球各地都呈现出良好的势头。自2009年以来,全球新能源汽车市场呈现火爆发展的态势,其中以插电式混合动力汽车(PHEV)和纯电动汽车(EV)的增长最为迅速,2013年全球新能源汽车销量约20万辆(不含轻/中/重型混合动力),其中美国接近10万辆,占据半壁江山,日本、中国、法国、荷兰紧随其后。2014年新能源汽车销量依然趋势强劲,其中由于中国政策的刺激作用,使得新能源汽车销量迅猛增长,全球年度总销量约为35万辆。2015年,随着中国新能源汽车继续高速增长,全球新能源汽车的总销量预计会超过60万辆。

我们看到,此前的新能源汽车市场,除了丰田在混合动力汽车领域耕耘多年(2014年丰田普锐斯全球累计销量已突破700万辆),日产在电动汽车领域有所斩获之外(Leaf一度是纯电动汽车销量榜冠军),其他的主流玩家是特斯拉,比亚迪这类新型的高科技企业。传统汽车制造巨头更多的是处于一种观望态势,虽有产品推出,却更多的是为了彰显一种关注环保的姿态和展示技术的一种途径,并未下定决心大力推广新能源汽车的快速普及。大众汽车排放作弊门事件,将成为一个巨大的催化剂,极大的刺激那些骑墙观望的车企,丢掉幻想,加速推动新技术进步和产业升级。

据国际能源署(IEA)统计,到2020年,全球新能源汽车销量将达到600万辆。如果我们以2014年的销量为基数,按照每年80%的增长速度计算,2020年全球新能源汽车的销量将超过1100万辆。在全球汽车市场总量保持稳定的情况下,新能源汽车的快速增长,无疑将加速汽车行业的洗牌,改变汽车行业原有的格局,涌现出很多新兴的企业和新型的商业模式,并将持续而深刻的改变人们的消费习惯和生活方式。

注:由于节油和降低排放的效果有限,以上关于新能源汽车的销量统计和预测均未包含轻/中/重型混合动力汽车(HEV),而只包含插电式/增程式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车。

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