节能与新能源汽车重大项目立项建议书可行性研究报告129页.doc
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2024-09-13
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1、节能与新能源汽车重大项目立项建议书可行性研究报告XX工程咨询有限公司二零XX年XX月节能与新能源汽车重大项目立项建议书可行性研究报告建设单位:XX建筑工程有限公司建设地点:XX省XX市编制单位:XX工程咨询有限公司20XX年XX月125可行性研究报告编制单位及编制人员名单项目编制单位:XX工程咨询有限公司资格等级: 级证书编号:(发证机关:中华人民共和国住房和城乡建设部制)编制人员: XXX高级工程师XXX高级工程师XXX高级工程师XXXX有限公司二XX年XX月XX日目 录一、项目提出的背景、意义和必要性11 立项背景11.1 交通能源与环境问题是21世纪全球面临的重大挑战11.2 各国政府积2、极推动节能与新能源汽车技术的发展21.3 我国面临能源和环境的严峻挑战31.4 我国面临汽车技术变革的重大机遇52 项目的意义和必要性52.1 发展节能与新能源汽车是我国国民经济可持续发展的战略需要62.2 发展节能与新能源汽车是提高汽车工业核心竞争力的迫切要求72.3 开发节能与新能源汽车产品是汽车技术不断发展的需求82.4 节能与新能源汽车具有广阔的市场前景8二、项目相关领域的国内外技术现状及趋势101 国外电动汽车技术现状及趋势102 国内电动汽车现状和发展趋势133 代用燃料汽车国内外技术现状及趋势154 专利分析194.1 电动汽车专利分析194.2 代用燃料汽车专利分析244.3 3、专利分析结论27三、项目发展战略301 指导思想302 总体目标303 研发布局32四、项目的主要研究内容、目标及具体指标351 电动汽车动力系统技术平台和整车产品351.1 燃料电池汽车动力系统技术平台和示范样车351.1.1 燃料电池汽车动力系统技术平台研究开发351.1.2 燃料电池汽车示范样车开发和生产361.2 混合动力汽车动力系统技术平台和整车产品381.2.1 混合动力汽车动力系统技术平台研究开发381.2.2 混合动力汽车产品开发和产业化401.3 纯电动汽车动力系统技术平台和整车产品431.3.1 纯电动汽车动力系统技术平台研究开发431.3.2 纯电动汽车产品开发和产业化44、42 代用燃料汽车462.1 燃气汽车产品开发与产业化462.2 煤基燃料及生物柴油汽车的应用研究473 关键零部件技术493.1 电动汽车关键零部件493.1.1 燃料电池发动机研发493.1.2 大功率DC/DC变换器研发和产业化513.1.3 动力电池及其管理系统(包括超级电容器)研发和产业化533.1.4 电机及其控制系统研发和产业化543.2 代用燃料汽车关键零部件563.2.1 天然气发动机产品开发与产业化563.2.2 煤基燃料及氢燃料发动机产品开发574 共性基础技术584.1 燃料电池发动机关键材料与技术研究584.2 动力电池关键材料与技术研究594.3 电机及其驱动控制系5、统关键材料与部件研究604.4 车载储氢系统研发614.5 基础设施技术研究615 公共支撑平台655.1 节能与新能源汽车政策环境研究655.2 技术标准研究665.3 检测评价方法研究675.3.1 电动汽车检测评价方法研究675.3.1.1 整车测试方法研究675.3.1.2 燃料电池测试方法研究685.3.1.3 动力电池及超级电容器测试方法研究695.3.1.4 电机测试方法研究715.3.2 代用燃料汽车公共测试平台建设725.4 知识产权与产业技术创新投资研究735.4.1 知识产权研究735.4.2 产业技术创新投资研究735.5 示范运行和推广应用745.5.1 电动汽车示范6、运行和推广应用745.5.2 代用燃料汽车示范运行和推广应用755.6 信息数据库建设与咨询服务76五、项目拟采取的技术路线77六、项目年度任务安排781 项目总体安排782 动力系统技术平台、整车产品、关键部件和共性基础技术783 公共支撑平台建设78七、项目的技术、经济效益分析811 减少燃料消耗、优化交通能源结构812 减少排放、保护大气环境813 自主开发、提升核心竞争能力824 带动相关产业发展,促进社会稳定和经济繁荣83八、项目的经费需求及来源84九、项目支撑条件及组织措施851 支撑条件852 组织措施86十、项目主要任务承担单位建议921 选择承担单位的基本原则922 主要课题7、承担单位建议及遴选程序92十一、其他需要说明的问题941 项目发展机遇942 项目实施过程中可能遇到的风险95附件一:建议在“十一五”科技计划其它领域安排的研究内容98一、项目提出的背景、意义和必要性1 立项背景1.1 交通能源与环境问题是21世纪全球面临的重大挑战目前世界汽车保有量约8亿辆,并以每年3000万辆的速度递增,预计到2010年全球汽车保有量将达到10亿辆。据美国能源部做出的长期估计:2050年全球的汽车保有量将增长到35亿辆,其中发展中国家增长15倍。国际能源机构(IEA)的统计数据表明,2003全球57%的石油消费在交通领域,预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上8、。美国能源部研究预测,2020年以后,全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口,2050年的供需缺口将达到500亿桶,几乎相当于2000年世界石油总产量的两倍。与此同时,交通能源消耗也是造成局部环境污染和全球温室气体排放的主要来源之一,交通能源转型势在必行。经过多年讨论和探索,国际上对于汽车能源和动力转型比较一致的看法是:各种高新技术特别是新型动力电池技术进步赋予了纯电动汽车新的生命力和发展机遇。混合动力作为新型汽车能源动力技术共性平台继承了先进内燃机技术,结合高效洁净的电力驱动方式,既充分利用现有燃料基础设施,又能包容各种代用燃料,现已成为新型动力汽车产业化的里程碑。燃料电池作为一种新兴能9、量转换装置,尽管目前还存在很多需要克服的技术障碍,但其作为新一代汽车能源动力系统的远期解决方案仍然被全球所看好。以传统内燃机为动力的汽车,通过燃料供给系统和燃烧系统的局部改进,可以燃用天然气、液化石油气、生物柴油、合成燃料、醇类燃料、醚类等清洁替代能源,成为解决石油资源短缺的重要途径。从而与电动汽车一起,构成了应对21世纪能源挑战,从以石油为主的汽车燃料结构向车用能源多元化转化的总体路线图。1.2 各国政府积极推动节能与新能源汽车技术的发展汽车工业在推动国家经济发展和保障国家能源安全方面具有重要作用,各国政府都对汽车节能与新能源技术发展给予了高度的重视。首先是实施大规模的“政府企业合作伙伴”项10、目,如美国的FreedomCAR计划、清洁城市计划、欧洲的CUTE项目、日本JHFC燃料电池汽车推广应用项目等。其次是通过各种政策鼓励节能与新能源汽车的推广和应用,例如美国在新的能源法案中对节能汽车的消费者给与一定的财税补贴,其中对纯电动汽车和燃料电池汽车减免4000美元、对混合动力汽车减免最高3000美元的所得税;日本政府对购买混合动力汽车和燃料电池汽车的用户给予2000美元的补贴。韩国政府从2006年开始将斥资1449亿韩元(约合人民币11.5亿元),用于刺激国内市场对节能混合动力车的需求,为每辆混合动力汽车购买者提供2800万韩元的补贴。在各种研发计划和鼓励政策的推动下,节能与新能源汽车11、在国外得到快速发展,其中混合动力汽车最有代表性。从2002年开始,以美国和日本为主要市场的全球混合动力汽车保有量以年均70%的速度增加,3年增加了将近3倍。美国预测2012年,市场上的混合动力汽车车型将从现在的11种增加到50多种,销售量达到70多万辆,占美国汽车总销量的比例也将从2005年的1.3上升到4.2。燃料电池汽车的研究得到大量经费资助,并正在进行各种示范验证。据国际能源机构(IEA)2004年统计,全球能源科技研发公共资金中约12投入到燃料电池研发。美国2005年8月通过的能源立法法案将原FreedomCAR计划的20亿美元5年预算增加到38.7亿,并计划在未来十年投入总计123亿12、美元,作为研发、示范、采购和免税补贴的费用;日本政府20042005两年的燃料电池技术研究经费总计超过6亿美元。目前全球投入商业化示范运行的燃料电池汽车数量超过800辆,示范项目包括美国的CaHFC Partnership、日本的JFHC项目、欧盟的CUTE项目和联合国/全球环境基金资助的6个燃料电池客车示范项目等。在清洁替代燃料方面,世界上许多国家在技术研发、市场导入、政策激励等各方面开展了卓有成效的工作,取得了显著的节能和环保效果。据不完全统计,目前全世界约有40家知名的大型汽车制造公司生产燃气汽车,全球的燃气汽车总量已超过1200万辆,其中天然气汽车在60多个国家得到了广泛推广应用,超过13、6000座天然气加气站在实际运行。在阿根廷、巴基斯坦、意大利、荷兰、印度等国家燃气汽车已逐步进入家庭,尤其在阿根廷和巴基斯坦等国燃气汽车保有量已占本国的汽车保有量的20%和25%以上,成为这些国家私家汽车的一个重要组成部分。为配合燃气汽车的推广应用,世界许多国家分别研究制订了一系列标准规范,建立了完善的安全保障体系;此外,乙醇燃料在一些国家也得到大力的推广,生物柴油、合成燃料、二甲醚、甲醇等车用燃料的研究工作,也在积极地推进过程之中。1.3 我国面临能源和环境的严峻挑战汽车工业已经成为我国经济发展的重要支柱产业之一,这一方面带动了国民经济的持续快速增长,同时也推动我国进入汽车社会。2005年,14、我国汽车产量和销量均超过570万辆,分别居世界第3位和第2位,汽车保有量达到3000多万辆。但与世界汽车大国相比仍有广阔的发展空间,2005年我国每千人汽车拥有汽车25辆,只有世界平均值的五分之一和美国的3%,相当于美国上世纪30年代的水平,据预测我国2010年的汽车保有量将比2005年翻一番,2020年将超过1.3亿辆,接近目前世界平均水平。在此进程中,我国面临来自能源安全、环境保护和气候变化等可持续发展方面的挑战。2001年至2004年,我国机动车燃油消耗量年增长率分别为3% 、6% 、11%和14%,机动车燃油消耗总量由2001年的5100万吨增长到2005年的7000万吨,占石油消耗的15、25%,随着汽车保有量的继续增加,汽车的石油消耗将成为石油消耗增长的主要因素,影响到我国的石油供应安全。2005年我国进口石油及其产品超过1.3亿吨,石油对外依存度42%。2020年汽车将消耗石油总量的50%,石油对外依存度超过60,国家能源安全面临挑战。此外,受多种因素的影响,国际石油价格进入高油价时期。世界石油价格从2001年以来,价格在3年时间内上涨1倍以上。到2005年每桶原油的价格多次上升到60美元以上,是2001年价格的2.5倍,最高曾达到70美元。目前仍然保持在60美元以上。原油价格的上升,增加了炼油成本,导致我国车用燃料价格逐步上涨。2004年国内成品油价格经历了3次调整,而216、005年的调整更加频繁,至2005年8月,柴油批发价在4200-4400元/吨,而汽油批发价则在4500-4800元/吨,与2004年相比上涨15%左右。2006年3月国内汽油批发价格又上涨300元。汽车工业的持续发展,还将面临油价持续攀升的严峻挑战。汽车所带来的空气污染和CO2排放问题也变得愈来愈严重。研究表明,汽车有害排放已经成为大中城市空气污染的重要来源,北京、上海、广州等中心城市空气污染中,汽车排放分担率已超过60%。此外, 我国已经成为世界上第二大CO2排放国,由此产生的国际政治和经济争端将会愈演愈烈。旨在减少温室气体排放的京都议定书于2005年2月16日正式生效,作为签约国,我国未17、来经济发展将面临控制CO2排放的巨大压力。这充分表明,我国所面临的能源安全与环境问题将来势更猛,影响更大,挑战更加严峻。1.4 我国面临汽车技术变革的重大机遇(1)我国具有实现交通能源动力系统转型,实现节能与新能源汽车跨越式发展的后发优势。目前国际上新能源汽车尚未形成新兴工业体系,而我国汽车普及率低,在汽车动力系统选择和新能源汽车研发与产业化方面,具有更大的自由度,是实现能源和技术转型及跨越发展的重大战略机遇。(2)我国资源和能源状况适合发展新能源交通动力系统。中国缺油、少气、多煤,这一结构特点给交通能源可持续发展带来了严峻的挑战。基于各种资源特点的多种替代燃料可以充分发挥我国地域辽阔和资源多18、样性的优势,实现交通能源来源的多样化。我国城市模式以大城市群为主要特点,汽车燃料基础设施容易集中建设,有利于实现交通能源系统的转型。(3)我国具有发展电动汽车和代用燃料汽车的良好基础。基于对我国能源安全、环境保护和实现我国汽车工业跨越发展的战略考虑,“九五”和“十五”期间,科技部会同有关部委组织实施了“清洁汽车行动”和“电动汽车重大科技专项”,取得了重大阶段性成果。2 项目的意义和必要性2.1 发展节能与新能源汽车是我国国民经济可持续发展的战略需要随着我国经济的持续快速增长必将面临能源和环境问题的双重压力,特别是能源问题已逐渐成为影响国家安全的重要因素。在新形势下,党中央和国务院高度重视能源和19、环境问题,并在我国国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议中明确提出必须加快转变经济增长方式,要把节约资源作为基本国策,保护生态环境,加快建设资源节约型、环境友好型社会,促进经济发展与人口、资源和环境的协调发展。汽车工业作为我国国民经济的支柱产业,同时又是能源的主要消耗者和空气污染的重要来源。我国政府高度关注节能与新能源汽车研发和产业化.2005年国务院政府工作报告提出“要鼓励和发展节能环保汽车”,并要求企业坚持引进消化吸收和自主创新相结合,着力提高企业的核心竞争能力。2006年2月,国务院发布了“国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020年)”。与电动汽车密切相关的“低能耗与新能源汽20、车”被列入68项优先主题,“氢能及燃料电池技术”被列入27项前沿技术。在国家发展与改革委员会发布的一系列政策中,多次强调要开展电动汽车的研究。在2004年发布的汽车产业发展政策中提出:“汽车产业要结合国家能源结构调整战略和排放标准的要求,积极开展电动汽车、车用动力电池等新型动力的研究和产业化,重点发展混合动力汽车技术和轿车柴油发动机技术。国家在科技研究、技术改造、新技术产业化、政策环境等方面采取措施,促进混合动力汽车的生产和使用。”在节能中长期专项规划及相应的十大重点节能工程中,强调要“发展混合动力汽车、燃气汽车、醇类燃料汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等清洁汽车”。与科学技术部共同向社会公布的21、中国节能技术政策大纲中同样也强调要“研究电动汽车等新型动力”。 国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出:“增强汽车工业自主创新能力,加快发展拥有自主知识产权的汽车发动机、汽车电子、关键总成及零部件。发挥骨干企业作用,提高自主品牌乘用车市场占有率。鼓励开发使用节能环保和新型燃料汽车。”由此可见,发展节能与新能源汽车已经成为我国中长期国民经济宏观战略发展规划的重要组成部分。2.2 发展节能与新能源汽车是提高汽车工业核心竞争力的迫切要求我国汽车工业经历了20012003年“井喷”式高速发展,汽车市场日益增大与成熟,汽车工业迅速成为我国支柱产业,已经成为世界汽车生产大国。但从我国汽车工业的现状来看22、,虽然通过自行开发、技术引进、合资等多种方式,在产品的品种、先进性、产量和质量上都比过去有了大幅度的提高,但我国汽车工业至今仍缺乏自主开发和技术创新能力,在激烈的国际竞争中仍然处于被动地位,与发达国家相比,仍然算不上汽车技术强国。新世纪,世界汽车工业正面临着动力系统转型的重大转折期,由于传统汽车强国实施这一重大转折将要承受较大的沉没成本,整个汽车产业也具有巨大的惯性。然而,动力系统能源转型,对我国刚刚兴起的汽车工业来讲,是一个跨越发展的重大机遇。以电动汽车、代用燃料汽车为代表的节能与新能源汽车,是国际公认的汽车工业未来发展的方向大力发展节能与新能源汽车已经迫在眉睫。通过“十五”专项的实施,电动23、汽车的研发对提升我国汽车工业核心竞争能力、实现我国汽车工业跨越式发展的重要作用,在全社会取得广泛共识。“清洁汽车行动”在天然气汽车和液化石油气汽车产品研发和示范运行方面,取得了重要的进展。因此,充分利用已经形成的良好基础,加大节能与新能源汽车关键技术研发和产品开发力度,是应对世界汽车工业发展的激烈竞争重要措施,同时也是提高我国汽车工业核心竞争力、建设自主创新体系的迫切需求。2.3 开发节能与新能源汽车产品是汽车技术不断发展的需求从先进国家的经验来看,节能与新能源汽车的共性关键技术代表了未来汽车技术的发展走向。一些发达国家制定了长期发展规划和路线图。“十五”电动汽车重大科技专项和“清洁汽车行动”24、重大攻关项目取得了重要进展,成果得到评审专家和社会的充分肯定,但也同时指出我们的成果与国际先进的发展水平相比,仍存在一定的差距,还需作不懈的努力,进一步加大研究、开发和产业化的力度。特别是在汽车产品方面的可靠性、安全性、耐久性、经济性、适用性等方面,还需大量的试验验证和市场考验;在共性关键技术和基础研究方面的动力系统技术平台优化、控制技术的系统设计、新材料、新技术、新系统的研究和应用需要进一步加强和深化;在技术标准的深入研究和制定、检测方法研究和检测能力建设、合理的优惠政策研究、知识产权的研究与分析、信息交流平台的建设等方面还需进一步加强和完善。2.4 节能与新能源汽车具有广阔的市场前景我国“25、十五”期间卓有成效地实施了电动汽车重大专项,并已在“十一五”规划纲要中明确提出继续重点支持节能与新能源汽车的研发和产业化,引起了国内外的高度重视。各跨国汽车集团已敏感地感觉到,新能源汽车有可能率先在中国形成巨大的市场,并纷纷看好中国市场。2005年11月,丰田公司已在中国生产和销售Prius混合动力轿车,通用也与上汽集团合作在2005年启动为期2年的燃料电池汽车商业化示范运行项目。我国已经成为国际汽车厂商的新能源汽车技术的竞技场。我国一汽、东风、上汽、长安和奇瑞等大型汽车企业都制定了电动汽车产品发展规划。石油资源短缺、石油价格的持续攀升,同时也为清洁替代燃料汽车提供了更为广阔的市场空间和迫切的26、市场需求。据初步测算,“十一五”期间,我国燃气汽车的市场将超过100万辆;巴基斯坦、印度、孟加拉国等周边国家天然气资源丰富,也为我们提供了数百亿美元的市场潜力。此外,柴油车的巨大市场潜力将拉动对生物柴油的巨大需求。二、项目相关领域的国内外技术现状及趋势1 国外电动汽车技术现状及趋势国际电动汽车技术当前的发展状况主要表现为:纯电动汽车技术相对成熟,在特定区域推广应用,等待发展机遇;混合动力汽车技术渐趋完善,进入商业化推广阶段;燃料电池汽车技术处于新的突破前期,正在成为新的研发热点。(1)各种高新技术的应用赋予纯电动汽车新的生命力经历了长期发展,纯电动汽车技术日臻成熟,相关的技术检测标准体系已经完27、善,并在美、日、欧等国家和地区得到商业化的推广应用。重点是市政特殊用车、固定线路的公交车、公务车队用车和私人用车等领域。各种高新技术开始在纯电动汽车上应用,赋予其新的生命力和发展机遇,主要技术包括:l 电动汽车动力系统集成优化技术不断取得进展,节能效果不断提高;l 高性能的锂离子电池、镍氢电池取代传统的铅酸电池;l 高效的一体化电力驱动系统取代传统的直流电机;l 电动辅助系统的广泛应用提高了整车能量利用效率和性能;l 网络系统的应用促进了电动汽车的模块化和智能化;l 轻量化技术和电器结构安全性技术在电动汽车上得到了系统的应用。(2)混合动力汽车已初步商业化目前已上市的混合动力轿车基本上由日本公28、司生产销售,包括日本丰田公司Prius、本田公司Insight、Civic和日产公司Tino等。丰田公司Prius轿车于1997年首次上市,截止到目前已累计销售总量达35万辆,占混合动力汽车销售的65,其中有一半是在北美市场售出的。按照丰田公司的计划,2010年丰田公司的混合动力汽车销售量占整个销售量的10%,达到100万辆。世界各大汽车公司也开始大力发展混合动力轿车,福特、通用、戴克、大众、雪铁龙、雷诺和宝马等公司也在同步开展数十款混合动力汽车的开发,并即将推向市场。与此同时,混合动力商用车也得到了快速发展,特别是混合动力公交客车。其中最具代表性的是在纽约投入示范运行的OrionBusVI客29、车、NovaBus客车、日野HIMR客车以及MAE公司开发的低地板串联混合动力客车。目前,混合动力汽车技术发展表现为:l 轿车混合动力系统的模块化愈加明显,逐步推进汽车动力的电气化。从只具备自动启停、怠速关机功能的“微混合”、以并联式混合动力发动机为主体的“轻混合”和以混联式为特征的“强混合”,随着电功率的比例逐步提高,混合程度不断提高,最终过渡到可充电式的串联式“全混合”方式。l 城市客车混合动力系统出现平台化趋势。发电机组+驱动电机+储能装置,构成了混合动力系统的基本技术平台。通过换用不同的发电机组即APU,是从汽、柴油内燃机到气体燃料发动机各种不同的能源动力转化装置,形成油电、气电、电电30、等各种不同混合动力系统,促进动力系统的平稳过渡与转型。(3)燃料电池汽车技术研究更加深入,并开始示范考核燃料电池汽车的研发模式目前均是在政府主导下的产学研联合进行攻关,并积极开展全球范围内的跨国合作。美国能源部联合国防部、交通部、国家科学基金、NASA和商务部,与8个国家实验室、2所大学和19个公司签署了研发合同,支持通用汽车/Shell、戴克/BP、福特/BP、AP/丰田-日产-BMW和德士古/现代等5个产业联盟进行燃料电池汽车车队和基础设施示范。2004年,包括我国在内的“氢能经济国际合作伙伴(IPHE)” 成立,计划从2006年开始连续4年总计投入1亿美元支持“先进氢燃料电池”项目。燃料31、电池汽车商业化的路线图逐步明确。美国能源部计划2010年有不少于10万辆、2020年不少于250万辆燃料电池汽车,交通部计划2015年新增公交车10%为燃料电池汽车;日本计划2010年燃料电池轿车5万辆,2020年500万辆,2030年1500万辆。随着规模商业化路线图的制定,车用燃料电池技术发展方向逐渐明确。同时,也制定了燃料电池的成本降低目标。美国计划到2010年将车用燃料电池发动机的当量成本(按照50万台生产量计算)降到每千瓦35美元,与内燃机相当;日本的成本目标则是在2020年2030年之间降到每千瓦5000日元(约合50美元)。目前,燃料电池汽车样车开发和示范运行都已证明其技术可行性32、,但要达到实用化还面临着很多的挑战,主要表现为:l 燃料电池的使用寿命需要进一步提高目前燃料电池汽车的使用寿命只有20003000小时,而实用化的目标寿命应大于5000小时。因此减缓和消除工况循环下性能的衰减、提高燃料电池对空气中杂质的耐受力、改善低温环境下储存和启动等内容成为研究热点。l 燃料电池的成本要大幅度降低2005年,美国能源部依据现有材料与工艺水平,预测在批量生产条件下燃料电池系统的成本为108美元/kW,到2010年达到的目标成本是35美元/kW。为此需要研究满足寿命与性能要求的廉价替代材料(如超低Pt担量的电极、大于120度高温低湿度膜等)与改进关键部件的制备工艺,并逐步建立批33、量生产线。l 需要解决氢源和基础设施问题结合本地资源情况,选择合适的制氢途径,进行加氢站的建设和示范。同时开展车载储氢材料和储氢方法研究,提高整车续驶里程。(4)动力电池关键材料进一步深入国际上正在深入开展车用动力电池的关键材料研究,如:自放电更小的镍氢电池正极材料、高功率型负极材料和集流体材料;高安全性和长寿命的锂离子电池正、负极及电解质材料。到2010年实现高性价比的镍氢动力电池产业化和商品化,实现高安全性和长寿命的锂离子动力电池批量化生产。(5)大功率DC/DC变换器趋于集成化利用当今最先进的电力电子和计算机控制等高新技术,开发体积小、重量轻、高效节能、高可靠性的大功率DC/DC变换器是34、目前的发展趋势。研究开发的重点集中在低功耗软开关主电路拓扑及其控制技术、大功率DC/DC变换器模块化技术、变换器控制的全数字化和变换器的电磁兼容性等方面。2 国内电动汽车现状和发展趋势(1)我国电动汽车的发展具有较好的基础“十五”期间,我国电动汽车重大科技专项以开发燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车3种整车技术,多能源动力总成、驱动电机、动力电池系统3种共性技术为重点,采取整车牵头、零部件配合、产学研相结合的模式,开展电动汽车及关键零部件的研究。经过四年攻关,我国电动汽车研发能力由弱变强,三类电动汽车分别完成了功能样车、性能样车和产品样车试制。混合动力汽车和纯电动汽车通过了国家标准规定的考35、核,已有7种车型进入国家汽车产品公告程序,其中4种车型已获得批准,具备了小批量生产能力。开发纯电动客车产品4个,研制车辆共40台;纯电动轿车产品2个,研制原型车和示范车25台;混合动力客车产品2个,研制原型车和示范车32台,产品车15台;混合动力轿车产品4个,研制原型车和示范车25台;燃料电池客车车型2个,研制原型车和示范车5台;燃料电池轿车车型3个,研制原型车和示范车13台。在电动汽车用动力电池、驱动电机和燃料电池发动机等关键零部件技术、电子控制技术和系统集成技术上取得了较大进展,初步形成电动汽车关键零部件研发体系。开发了5个系列的镍氢动力电池产品、2个系列的锂离子动力电池产品、2个系列的超36、级电容器产品;研制了3个系列的纯电动和燃料电池轿车用驱动电机产品,3个系列的客车用驱动电机产品;研制了3个系列的混合动力客车用主电机产品,3个系列的混合动力轿车用ISG电机,2个系列的混合动力轿车用主电机产品;研制电动汽车用DC/DC产品2个。多能源控制系统研发单位与整车企业联合开发整车多能源控制器,配置16种不同的整车。在电动汽车专项执行期间,共申请了796项国内外专利,其中发明专利413项,有效地提升了我国电动汽车这一核心产品和新兴产业的竞争力。到目前为止,我国已颁布纯电动汽车国家标准20项,混合动力汽车国家标准6项,混合动力汽车测试方法、试验规程报告2项,动力电池标准报批稿3项;初步实现37、了电动汽车的人才聚集,建立了一支结构合理、年富力强的高水平攻关队伍。(2)我国电动汽车技术与国外相比仍存在较大差距“十五”电动汽车重大科技专项取得的进展,是电动汽车走向产业化的第一步,但与国际先进的电动汽车发展水平相比,仍存在较大的差距,还需作不懈的努力。行业专家在总结十五电动汽车研发成果的基础上,对今后发展提出了明确的建议:l 加强对现有产品可靠性、耐久性、成熟度的考核和分析,加强面向系列化、规格化、高度可靠耐久性的产品系统开发和低成本、高质量、大批量工艺流程和制造装备开发。l 加强共性关键技术和基础研究,解决深层次关键技术问题,优化动力系统技术平台、控制技术的系统设计,加强新材料、新技术、38、新系统的研究和应用。l 进一步完善技术标准和检测能力,加强检测方法和政策标准的研究,检测流程优化和检测能力建设。3 代用燃料汽车国内外技术现状及趋势(1)国内外代用燃料汽车技术发展现状与趋势目前,应用最广泛的汽车代用燃料是天然气(CNG/LNG)和液化石油气(LPG)。全球约有40家知名的大型汽车制造公司生产燃气汽车,总保有量已超过1200万辆,加气站超过6000座。除了主要用于公交和出租外,燃气汽车在阿根廷和巴基斯坦等已逐步进入家庭,保有量已分别占20%和25%以上。燃气汽车相关技术研发工作不断深入,加气站装备技术水平不断提高。稀燃闭环控制的燃气发动机正在成为国外燃气汽车领域研发的热点,康明39、斯和戴姆勒-克莱斯勒公司分别推出了稀燃带氧化催化转化器的CNG发动机产品,该类发动机的排放达到欧III限值以上要求。另外,CNG燃料具有低排放的特点,使其成为国外新开发的混合动力电动车的能源。与此同时,加气站成套设备研究开发从标准站逐步向大排量子母站和小型站方向发展,燃气汽车和加注站技术的研究与开发也在不断深入,并取得了突破性的进展。液化天然气(LNG)汽车的开发近期为国外汽车行业所重视。目前全球有近万辆的LNG汽车在投入运行。国际上近期加快LNG发动机研究的另一方面原因是考虑到未来发展氢能源的需要。德国宝马公司就提出了CNGLNGLH2(液化氢气)的代用燃料发展战略。“九五”“十五”期间国家40、科技部等13个部委联合组织全国16个试点示范城市和相关企业、科研机构进行燃气汽车专项技术攻关和应用示范。初步建立起我国燃气汽车产业化的技术平台,制定了燃气汽车及加气站的部分标准,并初步形成了燃气汽车关键零部件的测试评价能力,取得了一批重要的科技成果。在全社会的共同努力下,“十五”期间我国燃气汽车得到了较快的发展,目前全国燃气汽车总保有量已近30万辆,投入使用的加气站超过500座。16个清洁汽车行动重点推广城市(地区)分别结合各自发展的实际,制定了地方性政策与管理办法。一个适应燃气汽车发展的政策、标准、法规体系在各示范城市正逐步形成。“九五”“十五”国家攻关项目的带动下,国内燃气汽车整体技术水平41、得到快速提升。相当于国际上第二代燃气汽车产品的电子闭环控制、燃气供给加三元催化转换等技术在我国燃气汽车上得到普遍应用。目前,排放达到国2标准的燃气汽车已经实现产业化,累计已有100多个燃气汽车新车型登录国家机动车新产品公告;排放达到国3标准、具有第三代多点电控喷射技术的单燃料燃气汽车产品也已开发成功。但值得注意的是,目前国产大型公交车用燃气发动机仍存在较多问题,如价格偏高、燃料消耗量高、可靠性差等,市场应用情况不尽人意。因此,在已有工作基础上进一步加强对燃气发动机的研究开发和产业化,对我国燃气汽车产业的健康发展具有重要的意义。针对燃气汽车推广过程中基础装备技术的“瓶颈”,国产高性能CNG加气站42、成套设备的研制开发和产业化取得进展,经过技术攻关,成功地开发了撬装式天然气压缩机、脱硫脱水装置、控制系统及在线检测系统、售气机等站用成套设备。新一代燃气加气站关键设备除提供国内用户市场外,还远销海外。但国产加气站设备在可靠性、噪声、能耗等方面与国外同类产品相比还有较大差距,还有进一步改进技术和提升性能的空间。(2) 国内外新型液体燃料汽车技术发展现状与趋势近年来国际上探求车用气体燃料的同时,新型液体燃料的研究也异常活跃,目前被广泛关注的燃料有二甲醚(DME)、煤制合成油、生物柴油和甲醇等。 1)二甲醚二甲醚在90年代初被丹麦Haldor Topsoe A/S公司首次作为燃料应用于柴油机目前世界43、上许多国家已进入应用研究阶段。当前,国际上已成立了IEA/AMF(International Energy Agency,Implementing Agreement:Alternative Motor Fuels)DME联合研究组织。有10个国家的政府部门、研究机构或公司参加了这一研究计划。在VOLVO城市公交车上,获得了良好的动力性能,降低了排放。奥地利AVL公司经过多年的研究,成功开发出了一套车用DME发动机共轨电控系统,并获得了很好的试验性能。日本通产省(MITI)和运输省(MOT)共同组织日本JFE、产业技术综合研究所、COOP低公害车开发会社、交通公害研究所、五十铃汽车公司和伊藤忠44、会社等分别研制了多种二甲醚卡车样车和城市客车样车,建立了数个二甲醚车用加气站,计划在政府支持下,近年内规模化推广二甲醚汽车。进入二十一世纪,二甲醚燃料的环保性和对国家能源安全的重要性已引起我国政府有关部门的高度重视。我国山东、陕西、四川、内蒙古、新疆、上海等地已建成或正在建设一批规模不等的二甲醚制造基地。国家科技部、教育部、国家自然科学基金委、中科院和政府有关部委先后启动了一批二甲醚制备技术、二甲醚发动机和汽车研发项目,西安交通大学、上海交通大学、吉林大学等单位开展了二甲醚汽车的研究工作,并在二甲醚发动机燃烧系统参数优化、燃烧特性和二甲醚发动机超低排放等方面取得了令人瞩目的成果。 2)生物柴油45、从上世纪60、70年代开始,许多国家都制订了生物柴油研究开发计划,目前,发达国家用于规模生产生物柴油的原料有大豆(美国)、油菜籽(欧共体国家)和棕榈油(东南亚国家)。1980年美国制定了国家能源政策,明确提出以生物柴油替代石化柴油战略。到2010年止,计划以非石油的替代燃料替代总进口石油燃料的10% 。另外,1996年美国颁布了生物柴油生产草案及测试方法(ASTM法)。同年德国颁布了更为详细的生物柴油的生产标准即DIN51606和测试方法。1998年奥地利颁布了菜籽油为原料生产的生物柴油生产标准(Cll90Cll91)。我国生物柴油的研究与开发虽起步较晚,但发展速度很快,“十五”清洁汽车攻关项46、目也已将开展生物柴油的实用化研究列入计划。分别开发出以榨油油脚和野生油果为原料的生物柴油,并开展了初步的生物柴油发动机评价试验,取得了一些重要的研究成果。3)合成油近30年开发的煤炭直接液化工艺有德国IGOR+工艺,美国氢煤法(H-Coal)工艺,日本NEDOL工艺。这些新工艺反应条件相对温和,工艺和技术路线更趋合理。近年来美国、德国、日本等陆续成功地完成了日处理150-600吨煤的大型工业性试验,有的已完成了建设商业化工厂的研究和初步设计。目前,煤制合成油在国内尚处于产业化准备阶段,还没有批量的油品面市。在车辆技术、燃料储运与加注等基础设施方面,未见到国内研究机构有进行CTL合成油的车辆适用47、性方面开展系统的研究工作。在汽车和发动机研究和技术开发方面,中科院山西煤化所和西安交通大学联合开展了发动机燃油煤制油的试验研究,表明发动机/汽车的燃油消耗率降低810,能够满足欧三发动机的使用要求。4 专利分析检索和分析了1985年2005年间在我国申请的与电动汽车(纯电动汽车整车、混合动力汽车整车、燃料电池汽车整车、动力电池和燃料电池)、代用燃料汽车(天然气汽车、液化石油气汽车、醇醚汽车、氢内燃机汽车)等节能与新能源汽车相关的专利。共检索到密切相关专利3580项,其中电动汽车相关专利3429项,代用燃料汽车相关专利151项。结果表明目前节能与新能源汽车研发的重点集中在电动汽车及其关键零部件。48、4.1 电动汽车专利分析从1985年至2005年,对在中国申请的纯电动汽车整车、混合动力汽车整车、燃料电池汽车整车、动力电池和燃料电池等相关的专利进行了检索,共检索到密切相关专利3429项,其中纯电动汽车91项、混合动力汽车157项、燃料电池汽车157项、动力电池1327项、燃料电池1697项。(1)纯电动汽车的专利特点1)整车专利较少,国外很少申报整车专利,相关专利都是国内近年申报的,主要集中在低地板电动公交车。在整车控制方面国内外申请了大量的专利,从数量上来看,国外申请的专利比我国多。2)部件专利主要集中在控制电池的成组应用及电动助力转向方面,在涉及电池组(箱)的专利中,多数集中在电池的管49、理及电池箱等方面,没有专利涉及电池组的整体应用,即电池箱作为具有保温、散热、防潮、绝缘、安全等功能的能量包使用。涉及电动助力转向的专利中没有应用于电动汽车的电动助力转向专利。在涉及电动制动的4项专利中有2项为国外单位申请,国外及国内在电动制动领域的研究刚开始。图21 在中国申请的纯电动汽车专利数量及分布(2)混合动力汽车专利特点在“十五”期间,专利申请量稳步上升;其中国内申请111项,占总申请数的70%,分布在高校和大型企业单位;国外公司申请数为46项,主要为日本企业,特别是丰田公司最多。1990年至2005年混合动力汽车相关专利共计157项,涉及CAN网络和总线、功率分配、混合动力车及总成结50、构及控制、能量回收及制动系统控制、瞬态控制、能量显示、耦合装置等7大类。在7大类中,混合动力车总成结构及控制和能量回收及制动系统控制占大多数,分别为122项和12项,占总申请数的77%和8%。在混合动力汽车发动机和电机间的功率分配、不同工况之间的瞬态控制、以及动力总成之间的耦合装置,如电机和变速箱集成一体化方面的专利申请很少,在“十一五”期间国内可在这方面做大量的工作,进行创新。 0102030405060708090CAN功率分配HEV及总成及控制能量回收制动控制耦合装置国内申请国外申请图22混合动力汽车专利申请数量及分布(3)燃料电池汽车专利特点在“十五”期间,专利申请量呈现稳步增长趋势,51、国内申请量占72%。燃料电池整车方面的技术主要侧重于燃料电池汽车动力系统的控制技术,包括总体 策略、电池管理系统、氢气供应系统等。在“十一五”期间,燃料电池汽车方面在动力系统技术平台集成与控制、试验设备和技术以及燃料电池汽车整车和关键零部件的测试技术上,尤其是可靠性和耐久性方面加强研究,以产生更多的专利。图23 燃料电池汽车专利申请书数量及分布(4)动力电池专利特点锂电池、镍氢电池的年申请趋势均呈增长趋势;锂离子电池方面,国外申请量明显高于国内申请量,镍氢电池方面国外申请人的申请量略低于国内申请人的申请量,国外申请人主要是日本的研究机构和企业;锂离子电池在电极和材料以及制造方面的申请基本呈现增52、长趋势,而镍氢电池在电极和材料以及制造方面的申请在近几年有下降趋势;电池管理系统的专利申请呈现增长的趋势。图24 动力电池专利主要技术领域分布(5)燃料电池专利特点燃料电池的年申请量在2001年、2003年和2004年都较大,国内申请量在2002年偏低,而日本申请量较大,并且比较稳定,其他国外申请人的申请量变化不明显;总体来说,国外申请人的申请量明显高于国内申请人,尤其是日本的企业占据了国外申请量的大部分;申请的主要方面集中于MEA、双极板、电堆、系统部件、系统工艺和电控等方面。在“十一五”期间,燃料电池的研发机构应进一步对影响燃料电池产品产业化推进的关键技术和关键原材料进行研究开发,摸索并定53、型批量化生产工艺,研制批量生产设备,力争获得突破,使之能够大幅降低成本和提高产品的适用性和可靠性,让中国的燃料电池产业化产品早日应用于市场。图25 燃料电池所涉及技术领域的逐年分析(6)电机及其控制系统和DC/DC变换器专利特点从专利申请的技术含量上看,中国专利申请中绝大部分属于实用新型专利申请,技术含量较低,外围专利占较大比重。在电动汽车专项设立后的几年中,本部分专利的申请量均呈上升趋势。国外技术专利与国内专利相比较,还有以下特点需要关注:国内专利大多针对整个系统或部件的结构形式进行保护。而国外的专利,不仅对整体结构、功能进行保护,特别注意对构成系统的关键结构、关键方法进行保护;国外专利对电54、动汽车电机系统优化方面提出了众多的专利。如,丰田公司提出的电动机驱动控制装置对电动车系统中电机系统的“逆变器输入电压最佳化”装置提出了详细的“权利要求”;美国等国对用于汽车辅助系统的电机系统也有多项专利。比如,包括永磁电动机的电力转向系统。用于辅助系统的电机系统是电动车产品必备的。如原先使用发动机作为动力源的空调,助力转向系统在用于电动车系统时需要改进,使用电机系统作为动力源;包含电机的驱动系统,电动车轮组件等高度集成,机电一体化的驱动组件是电动车电机系统专利申请的热点之一。各类适合电动车的动力总成,包括发动机ISG,变速箱驱动电机,逆变器DCDC等,这样的高度集成的部件是优化系统设计,提供系55、统性能,降低成本的关键技术。图2-6 电机及其控制系统和DC/DC变换4.2 代用燃料汽车专利分析检索和分析了1985年2005年间在我国申请的与天然气汽车、液化石油气(LPG)汽车、醇醚汽车、氢内燃机汽车等代用燃料汽车相关的专利。共检索到密切相关专利151项,其中,与天然气汽车相关72项,与LPG汽车相关36项,与甲醇汽车相关18项,与氢内燃机汽车相关14项,与二甲醚汽车相关11项。分析结果表明,我国的申请量高于国外公司;整车专利申请量少,零部件申请量多;零部件主要集中在发动机。专利数据分析表明,在代用燃料汽车整车方面,专利申请量不大,并且申请人主要集中于国内的院所和企业;而发动机零部件方面56、申请量比较大。 图2-7清洁燃料汽车的专利分布(1)天然气汽车的专利特点整车的专利少;部件专利主要集中在发动机零部件和燃料供气系统方面。 图2-8天然气汽车专利主要技术领域分布(2)LPG汽车专利特点主要集中在发动机的零部件方面,占总数的72.2%;整车和发动机专利很少。图2-9 LPG汽车专利主要技术领域分布(3)甲醇汽车专利特点相关专利18项全是国内申请;主要集中在发动机整机,占总数的78%;零部件方面非常的少。图2-10甲醇汽车专利的主要技术领域分布(4)氢内燃机汽车专利特点氢内燃机汽车专利主要集中在内燃机及其零部件方面。在发动机整机方面,国外和国内申请专利数相当,分别占总数的21.4%57、和28.6%;发动机零部件方面的专利主要是国内申请,占总数的28.6%。 图2-11 氢汽车专利主要技术领域分布(5)二甲醚汽车专利特点二甲醚汽车的申请专利共有11项,其中1项是国外申请。申请的项目涉及发动机、发动机零部件、燃料和燃料供给系统、喷射系统、燃烧系统等,各种专利申请数目分布比较均匀。 图212二甲醚汽车专利主要技术领域的分布在“十五”期间,天然气汽车的专利申请量呈逐年上升的趋势,而LPG汽车和甲醇汽车的专利申请量在19982001和20022003期间比较多,在20042005年度有所下降;二甲醚汽车专利申请数额比较均匀。 图212清洁燃料汽车专利年分布趋势4.3 专利分析结论通过58、对上述数据的分析,可以看到,在节能与新能源汽车整车方面,专利申请量不大,并且申请人主要集中于国内的院所和企业;而电池方面申请量比较大,且国外申请人的申请量高于国内申请,尤其是日本的一些研究机构和企业在我国申请了大量的电池专利,其原因可能在于国外在动力电池和燃料电池方面的研究开始比较早,而且电池方面容易产生专利。通过分析,我们也看到,在任何一个方面,我国的研究院所和企业还都有可努力的方向。我国面临的机遇和采取的对策:1)寻找技术突破口,增强技术核心竞争实力是关键。通过对专利技术信息的深入分析,国内企业可以根据自身的研发实力,在具体技术领域突破技术瓶颈,在全球范围内取得市场先机,增强自身在国际市场59、上的核心竞争力。2)采取紧随策略,有效运用专利信息数据,探索企业发展空间,定位企业知识产权竞争优势,确定企业在市场中的生产经营方向。国外电动汽车技术起步较早,已经积累了较多的专利技术。面对这样的竞争格局,国内企业应保持清醒的头脑,对具体技术领域的专利分布情况进行深入分析,在同一技术领域,国内外专利技术的分布情况存在差异,可以了解国外专利技术优势所在,针对企业自身特点,寻找技术研发空间,也可以利用现用条件,对专利技术进行二次开发。建议国内相关企业从基础专利入手,加大对二次专利的研发力度,努力寻找合适的研发空间,争取更多的技术创新成果,积累更多的专利技术。3)深入分析竞争对手专利技术信息,汲取国外60、先进企业在知识产权领域的先进经验,调查竞争对手的研发动向以及潜在侵权对象。目前,在电动汽车领域日本企业的技术优势尤其明显。日产、丰田、电装等企业都拥有较多的专利技术。建议相关国内企业有必要针对具体竞争对手的专利申请状况进行深入分析,制订应对策略。4)灵活运用专利申请、保护、实施策略,实现知识产权的最大价值。对于处于技术发展前端、创新难度较高的领域,根据企业自身的研发实力可以进行突破性技术研发,通过申请专利保护相应技术,形成一系列的专利技术壁垒。由于进入领域较早,创新难度大,其他企业进行模仿的难度也随之增大,前期进入该领域的企业将赢得宝贵的市场先机。专利技术的前瞻性研究十分重要,企业应不断加强对61、技术发展的方向性与专利保护的导向性进行研究。三、项目发展战略1 指导思想遵循汽车工业发展和科技项目研发的规律,在“十五”电动汽车重大科技专项和“十五”清洁汽车行动研发成果的基础上,通过“继承发展,自主创新,优化管理,重点跨越”,以市场为导向,重点突破关键瓶颈技术,推动节能与新能源汽车整车和关键零部件的研发和产业化,提升我国汽车工业核心竞争能力,为保障能源安全、控制环境污染,实现汽车工业可持续发展提供有力技术支撑。继承发展:遵循汽车产品开发和市场规律,巩固和发展“十五”的研发成果,明确“十一五”技术创新和产业化方向,完成电动汽车从初级产品向成熟产品的过渡,扩大代用燃料汽车的应用,促进传统汽车产业62、的技术进步,确保节能与新能源汽车事业的持续发展。自主创新:以整车产品为目标,加强系统核心技术的研究,突出企业创新主体作用,在官、产、学、研紧密结合的成功经验上创新机制;加强关键零部件的开发,促进系列化、规模化产业链建设;加强基础性共性技术的科学研究,解决深层次技术难点。优化管理:继承“十五”管理经验,贯彻科技部863计划管理办法,优化管理结构,强化过程的管理和协调,进一步发挥课题承担单位的积极性,激发科技人员创新的积极性。重点跨越:以核心技术、共性平台技术的突破为重点,通过国家项目的带动,实现燃料电池汽车综合技术与示范运营的跨越,混合动力汽车核心技术与产业规模的突破,纯电动汽车关键技术与市场应63、用的拓展,关键零部件工程化、产业化和供应商角色的转化。2 总体目标突破共性基础技术瓶颈,建立电动汽车动力系统技术平台,形成关键零部件产业体系,促进节能与新能源汽车的工程化和产业化。提高整车可靠性、耐久性、一致性、安全性、环境适应性,实现燃料电池汽车商业化示范运行,混合动力汽车和纯电动汽车规模化市场销售,代用燃料汽车的大规模推广应用;促进节能与新能源汽车产业化政策、法规和相关标准的研究、制定;形成知识产权和数据库平台;完善相关测试技术,形成节能与新能源汽车技术开发体系;建立以企业为主体的产学研相结合的自主研发创新体系,把握交通能源动力系统转型的重大机遇,实现技术的跨越式发展,为我国汽车工业可持续64、发展奠定坚实的基础。燃料电池汽车:深入研究、示范考核,实现综合技术的跨越。深入研究燃料电池发动机等关键技术,掌握动力系统技术平台核心技术,形成自主开发体系和完整的技术链和产品链 ,逐步降低整车成本,整车综合技术指标达到国际先进水平。实现小批量试制,进行规模化示范运行,提高整车安全性、可靠性、耐久性、环境适应性和舒适性,满足实际使用要求。混合动力汽车:优化系统、聚焦产品,实现产业规模的突破。进一步提高混合动力汽车燃料经济性,降低排放,实现整车和系统零部件的工程化设计、工艺和质量控制。提高整车可靠性、环境适应性和舒适性,降低整车成本,综合技术经济指标达到国际先进水平。建立和完善混合动力汽车的生产体65、系、供应链体系和市场营销体系,实现较大批量的商品销售。纯电动汽车:突出特色、开拓市场,实现商业应用的拓展。针对不同市场的特定需求,建立纯电动汽车动力系统技术平台,进行整车总体技术方案优化,进一步提高动力电池和电机等系统的性能,满足产业化需求,整车综合技术指标达到国际领先水平。进一步降低成本,完善批量化生产工艺,扩大产业规模和应用范围,实现较大批量的商品销售。代用燃料汽车:综合提升、完善设施,实现大规模推广应用。完成天然气、液化石油气、二甲醚等代用燃料发动机和整车产品研究开发,进行代用燃料加注站装备的改进与开发,成为满足国内市场需求的主导产品;建设代用燃料汽车示范运行工程,扩大代用燃料汽车种类和66、应用范围,在典型地区建立城市间加气站网络,实现区域化推广。关键零部件产品:提高性能、降低成本,完成供应链体系建设。提高燃料电池发动机、动力电池、驱动电机和代用燃料发动机等关键零部件的综合性能,提高安全性、环境适应性、可靠性和使用寿命,综合技术指标达到国际先进水平。建立和完善生产体系、供应链体系和质量控制体系,实现产品的系列化,满足整车产业化需求。3 研发布局将建立以燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车为“三纵”,以动力系统技术平台、关键零部件和共性基础技术为“三横”的电动汽车“三纵三横”的研发布局,同步开展代用燃料汽车研发,并以技术标准、政策法规、知识产权服务和信息数据库等公共服务平台为支撑67、,形成“十一五”节能与新能源汽车重大项目的总体研发框架。图31 “十一五”总体研发框架l 开发出新一代的燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车和代用燃料汽车产品。进一步提高整车和关键零部件的性能指标和安全性、环境适应性、可靠性、耐久性,降低成本。建立零部件供应、整车生产和市场营销体系。按照市场发育的成熟情况,分步实施产业化计划,在“十一五”期间实现燃料电池汽车商业化示范考核运行,混合动力汽车商品化市场销售和纯电动汽车特定市场规模化销售,代用燃料汽车大规模推广应用。l 掌握燃料电池汽车动力系统技术平台、混合动力汽车动力系统技术平台和纯电动汽车动力系统技术平台集成技术,按整车要求完成燃料电池、动力68、电池、超级电容等能源系统、代用燃料和混合动力发动机、驱动电机、变速箱及传动系统集成等关键零部件的开发,主要性能指标达到国际先进水平。形成整车、动力系统技术平台和关键零部件的研发体系,促进整车和零部件产业联盟的形成和关键零部件的行业培育。l 通过与其它科技专项计划的协作攻关,研究和突破制约电动汽车发展的共性基础技术,包括新材料、新部件及其快速评价技术等,为我国电动汽车的跨越式发展扫清技术障碍。l 在公共支撑平台建设方面,要完善检测设施和技术标准建设,开展能源与动力系统发展战略和技术路径的评价研究,研究相关政策法规,扩大示范运行的区域,推动产业融资体系的建立,实现知识产权的有效保护和有序交易,完善69、节能与新能源汽车技术信息数据库,为节能与新能源汽车的研发和产业化服务。四、项目的主要研究内容、目标及具体指标1 电动汽车动力系统技术平台和整车产品1.1 燃料电池汽车动力系统技术平台和示范样车1.1.1 燃料电池汽车动力系统技术平台研究开发主要研究内容研发燃料电池轿车和燃料电池城市客车动力系统技术平台,包括: 动力系统技术平台集成:技术平台总布置与优化,悬架、转向和制动系统等底盘总成的匹配优化设计,动力系统关键部件的悬置技术。串联式混合动力系统集成共性关键技术。 动力系统技术平台控制:燃料电池和动力电池(或者超级电容)电电混合动力系统的模块化优化匹配,基于网络的多能源管理、驱动控制和辅助动力单70、元控制技术,制动力控制、制动能量回馈控制,高压电安全设计、检测与控制技术研究、故障诊断和容错控制技术。 电动辅助系统:电动空调、电动助力转向、电动助力制动系统匹配、控制和测试技术。 热管理技术:热管理一体化冷却系统的优化匹配、设计和布置技术,多散热器的热平衡优化匹配技术,一体化控制策略与优化,性能测试方法和冷却系统的评价方法。 电磁兼容:电磁兼容电磁环境测试与分析技术,主干扰源、敏感元件及传递途径识别与机理研究,电磁兼容设计与预测技术研究,系统抗干扰技术研究。 电安全和氢安全:车载氢燃料系统安全设计、检测、预警与控制技术,碰撞条件下的电安全和氢气安全的CAE分析和测试技术,。 可靠性与耐久性:71、动力系统技术平台防水、防尘和抗振技术,低温启动和环境适应性技术,可靠性预测与评估技术,快速耐久性/寿命试验技术,道路运行试验关键技术。目标掌握燃料电池轿车和客车模块化动力系统技术平台集成和控制核心技术,进一步提高燃料电池动力系统技术平台的动力性、经济性,突破可靠性、热管理和电磁兼容等关键技术,为燃料电池汽车的产业化提供有力支撑。研制各具技术特征的燃料电池汽车动力系统技术平台,向不同示范样车产品辐射。具体指标基于燃料电池汽车动力系统技术平台研制基本型样车,达到以下技术指标:指标名称燃料电池轿车动力系统技术平台燃料电池客车动力系统技术平台动力性起步加速时间(s)15(0-100km/h)25(0-72、50km/h)最高车速(km/h)15080最大爬坡度()2018经济性续驶里程(km)300300氢燃料消耗率(kg/100km)1.28.5环 境适应性低温启动:-10C 环境温度:-10C40C相对湿度:10% - 90% 海拔高度:1000m可靠性平均故障间隔里程(km)20002000耐久性使用寿命(万公里)15 151.1.2 燃料电池汽车示范样车开发和生产主要研究内容 整车集成与结构优化:整车总布置与优化,车身/车架轻量化和结构优化技术,车身和底盘关键部件新材料、新结构和新工艺技术,整车CAE分析技术。 安全性:整车被动安全性虚拟分析技术,整车被动安全性试验技术。 可靠性与耐久性73、:整车可靠性设计、预测与评估技术,快速可靠性/耐久性试验技术,道路运行和试验。 舒适性:车内车外噪声特性分析和控制;主要噪声源控制;振动舒适性控制;整车驾驶性评价技术。 生产技术:试制试验线建设,产品数据管理,检测规范,工艺技术、检测技术研究。目标掌握燃料电池汽车整车集成核心技术,进一步提高燃料电池汽车基本性能,降低成本,改善安全性、可靠性、耐久性和舒适性等关键技术,形成自主开发体系和完整的技术链,制订生产制造技术文件,形成一定规模的燃料电池汽车整车生产能力。到2010年,燃料电池轿车达到千辆级批量生产能力的技术经济指标,燃料电池客车达到百辆级生产能力的技术经济指标;燃料电池汽车商业化示范产品74、获得载客示范运营许可,并利用奥运会和世博会等重大活动实现燃料电池汽车的初期市场导入。 20062007年,通过对十五期间完成的样车进行可靠性耐久性试验,验证动力系统技术平台性能。在此基础上完成新一代燃料电池客车和轿车整车和动力系统技术平台核心技术研究开发,研制工程化样机,完成基础设施和商业化示范运行,实现燃料电池汽车动力系统定型,燃料电池客车动力系统技术平台达到几十台套生产能力,燃料电池轿车动力系统技术平台达到百台套生产能力。 20082010年,形成燃料电池动力系统成熟成套技术,燃料电池客车动力系统技术平台达到百台套生产能力,达到燃料电池轿车动力系统技术平台千台套生产能力。燃料电池汽车实现载75、客商业化示范运行,在上海和北京等城市建设小规模氢燃料加注站网。并以2008奥运会以及2010年的上海世博会重大活动用车为主要切入点培育初期市场。具体指标 基于燃料电池动力系统技术平台的整车产品,其主要性能指标与基本型样车相当,其它性能指标满足国家相关标准要求; 燃料电池轿车商业化示范样车的技术经济指标:在千辆级批量时单车成本不超过45万元,百公里氢燃料消耗率1.2 公斤;客车的燃料电池客车商业化示范样车,在百辆级批量时单车成本不超过300万元,百公里氢燃料消耗率8.5 公斤。1.2 混合动力汽车动力系统技术平台和整车产品1.2.1 混合动力汽车动力系统技术平台研究开发主要研究内容 混合动力系统76、技术平台规划和定义:根据整车要求确定动力系统技术平台的技术规范,分解对下游零部件(发动机、电机、电池等)技术要求 混合动力系统技术平台工程化集成设计 动力系统技术平台总体方案设计:技术、工艺和成本分析 机电耦合方案研究:机电混合度、耦合方式、耦合装置结构方案分析与研究 控制策略和算法研究:动力系统技术平台系统建模与仿真、能量分配策略研究、制动能量回馈策略研究,发动机、电机、电池工作区域优化策略研究,工作模式切换控制研究,动力性与经济性换档模式研究、驾驶性研究 制动性、操纵稳定性、碰撞安全性分析 减振降噪分析 失效模式、故障诊断和容错控制研究 网络通讯和控制技术研究 强电安全和燃料安全性研究 电77、磁兼容性研究 热管理研究 发动机匹配设计和优化 发动机与变速箱、电机的集成设计 发动机结构优化 发动机控制策略优化与标定 发动机样品试制 发动机试验验证:性能试验、可靠性和耐久性试验 变速箱匹配设计和优化 变速箱与发动机、电机的集成设计 变速箱及执行机构设计与优化 变速箱控制策略优化 变速箱试验验证 电动辅助系统(电动助力转向、电动助力制动系统、电动空调等)系统集成和关键部件研究 混合动力系统技术平台系统集成 混合动力系统技术平台台架标定和优化 混合动力系统技术平台在整车上匹配标定和试验目标 围绕整车产品产业化目标,掌握系列化、通用化的混合动力汽车动力系统技术平台的工程化开发技术,开发出适应278、种以上整车的动力系统技术平台产品。 掌握混合动力汽车动力系统技术平台的关键技术,包括:动力系统技术平台总体方案设计技术,机电耦合方案设计技术,控制策略和算法设计技术,失效模式、故障诊断和容错控制技术,网络通讯和控制技术,强电安全技术,电磁兼容性技术,混合动力系统技术平台热管理技术,发动机匹配设计和优化技术,变速箱匹配设计和优化技术,系统集成技术,动力系统技术平台台架标定和优化技术,整车匹配标定和试验技术。 形成各具特色的混合动力汽车动力系统技术平台,主要性能指标满足整车产品开发要求,满足整车产品定型试验装车需要。具体指标 基于混合动力汽车动力系统技术平台研制基本型样车,达到以下技术指标:指标测79、试标准(客车/乘用车)混合动力城市客车动力系统技术平台(油电/气电混合)混合动力乘用车动力系统技术平台弱混合中混合强混合动力性加速时间GB/T19752-2005与基础车相当经济性与基础车相比能量消耗降低率GB/T19753-2005/GB/T19754-200535*(GB /T 12545-1990)7(NEDC)20%(NEDC)35%(NEDC)排放排气污染物GB/T19755-2005满足国4标准噪声加速行驶车外噪声GB 1495-2002满足GB 1495-2002可靠性平均故障间隔里程GB/T 19750-20053000km5000km耐久性首次大修里程(混合动力主要部件)GB80、/T12678-19908万公里10万公里*如果执行新国标工况(中国典型城市客车道路工况),应达到20%以上。1.2.2 混合动力汽车产品开发和产业化主要研究内容 整车产品市场分析 整车产品的规划和定义 整车指标的建立及系统总成指标的细化 整车工程化集成设计 整车总布置、系统和零部件设计与优化,整车的轻量化技术设计,整车CAE分析; 整车安全性研究 整车减振降噪研究 可靠性与耐久性研究; 整车环境适应性研究 整车产品试制 整车产品试验、改进与定型公告 开发性试验:完成整车匹配标定,优化整车性能指标。 电动汽车安全试验 强制性项目检测 定型试验 耐久性试验 整车产品的产业化批量生产和销售 生产体81、系、供应链、质量体系和市场营销体系建设 批量生产组织和市场销售目标基于“十五”期间混合动力电动汽车及相关领域取得的技术成果,围绕混合动力汽车产业化,建立和完善我国混合动力汽车整车集成能力,进一步改善和提高整车燃料经济性,降低排放,提高整车的环境适应性,改善整车舒适性。实现整车和系统零部件的工程化设计,解决影响整车及其系统零部件的安全性、可靠性、及耐久性的设计、工艺和质量控制问题,降低整车成本。通过加强试验验证,促进性能优化。开发具有良好市场前景的油电混合动力城市客车、气电混合动力城市客车和混合动力乘用车等整车产品。建立和完善混合动力汽车的生产体系、供应链、质量保障体系和市场营销体系,实现较大批82、量的商品销售。到2010年,实现510个新的混合动力汽车产品上公告,满足市场需求,形成5000台左右混合动力客车、10万台左右混合动力轿车的技术支撑和生产销售能力。 2006年,对十五期间完成的产品样车进行可靠性耐久性试验,在此基础上完成新一代功能样车设计、试制和试验。 2008年,完成性能样车和产品样车的设计、试制和试验,产品上公告,完成供应链和销售体系的建设。 2008年,开始耐久性试验,完成生产设施建设,开始批量化生产和销售。 2009年,完成耐久性试验,进一步扩大市场销售。 2010年,整车达到生产纲领并实现预期销售批量。具体指标 基于混合动力汽车动力系统技术平台的整车产品,其主要性能83、指标与基本型样车相当,其它性能指标满足国家相关标准要求; 混合动力汽车产品的其它考核指标:指标混合动力客车产品(油电/气电混合)混合动力乘用车产品弱混合中混合强混合成本与基础车相比制造成本增加值10万元(1500台/年)0.3万元(10000台/年)2.5万元(10000台/年)4.5万元(10000台/年)销售量2010年销售量(单个课题)1000台(到2010年累计)10000台10000台5000台1.3 纯电动汽车动力系统技术平台和整车产品1.3.1 纯电动汽车动力系统技术平台研究开发主要研究内容 动力系统技术平台系统集成、优化与控制技术; 动力系统的优化匹配,基于网络的电电混合控制,84、动力辅助单元(APU)控制技术,制动能量回馈控制,高压电安全设计,平台综合检测与控制技术,故障诊断和容错控制,电动AMT技术; 电池成组及管理技术研究,电池成组优化与均一性研究、网络化电池组监控与充放电管理系统研究; 动力系统技术平台电磁兼容性研究,电磁兼容设计与预测技术,电控系统抗干扰技术,电磁兼容性能测试。 动力电池成组应用技术:电池组热管理系统设计和完善,电池组安全性研究,动力电池箱集成优化设计,动力电池组系列化产品技术研究,电池组快速更换技术研究。 热管理技术:热管理仿真技术;热损失能量计算方法研究;部件热管理需求分析;协同热管理策略研究;热管理系统设计。 电动辅助系统:电动空调、电动85、助力转向、电动助力制动系统匹配、控制和测试技术。目标掌握纯电动汽车模块化动力系统技术平台集成优化匹配核心技术,建立纯电动轿车和客车动力系统技术平台,掌握动力辅助单元(APU)技术、整车网络与控制技术、电池成组技术、电电混合技术、高压系统安全性技术、电磁兼容技术、线控技术,提高动力性、能量效率、可靠性、安全性。建设各具特色的纯电动汽车动力系统技术平台,向整车产品辐射。具体指标基于纯电动汽车动力系统技术平台研制基本型样车,达到以下技术指标:考核指标测试标准轿车客车动力性最高车速(km/h)GB 18385-200112080加速时间(s)18(0-100 km/h)20(0-50 km/h)最大爬86、坡度(%)2520经济性能量消耗率(kwh/100km)GB 18386-200115100续驶里程(km)(不带空调或电暖气)180200噪声加速行驶车外噪声(dB(A))GB 1495-2002低于限值23低于限值25可靠性平均故障间隔里程(km)GB 18388-200150003000耐久性首次大修里程(万公里)10 81.3.2 纯电动汽车产品开发和产业化主要研究内容 整车产品市场分析 整车产品的规划和定义 整车指标的建立及系统总成指标的细化 整车集成优化与可靠性:整车轻量化研究与新材料应用,整车NVH设计,电动汽车被动安全和维护安全技术研究。 产业化技术研究:电动汽车工装工艺技术、87、总装技术、检测技术、调试技术,开发电动汽车系列化产品,电动汽车应用技术经济性研究。目标通过对十五期间完成的样车进行可靠性耐久性试验,验证动力系统技术平台性能。在此基础上进一步提升纯电动汽车技术水平,满足产业化需求并带动高能量动力电池技术的发展。开发纯电动轿车、客车和特种车辆,进一步降低成本,完善生产工艺,扩大产业规模,实现较大批量的产品市场销售。扩大区域示范和商业化运行,配合地方政府推广城市纯电动公交车和出租车的示范运营。为北京奥运会研制出高水平的电动客车和场馆用系列多功能车,在奥运期间提供服务。到“十一五”末期形成2000辆以上纯电动客车、10000辆以上纯电动轿车的技术支撑和生产销售能力。88、按照市场需求开发纯电动特种车辆的核心支撑技术,生产销售能力达到1万辆以上。 2006年,继续开展纯电动客车和乘用车的优化设计,提高整车可靠性、耐久性,降低整车成本,扩大城市示范运行规模。 2007年,实现510个新的纯电动汽车产品上公告,整车主要性能指标达到预定要求。为奥运示范运营提供电动汽车产品,并在奥运中心区开展运营工作。 2009年,完善纯电动汽车生产体系、供应链和销售体系的建设。 2010年,纯电动汽车商品销售达到预定批量。具体指标 基于纯电动汽车动力系统技术平台的整车产品,其主要性能指标与基本型样车相当,其它性能指标满足国家相关标准要求; 纯电动汽车产品在达到经济批量时,扣除电池成本89、,与装备国4发动机的同档次汽车相比降低10以上的成本。2 代用燃料汽车2.1 燃气汽车产品开发与产业化主要研究内容 整车工程化集成设计 整车和系统零部件设计与优化; 整车及燃料供给系统安全性研究 可靠性与耐久性研究; 整车燃料组分适应性研究 整车产品试制 整车产业化技术研究:整车匹配标定及性能优化,整车综合性能检测和定型试验,整车生产工艺、质量控制体系和市场营销体系建设。目标 基于“十五”期间清洁汽车及相关领域取得的技术成果,完成燃气(CNG、LNG、LPG)汽车产品研究开发与产业化,使之成为满足国内燃气汽车市场需求的主导产品,并形成自主开发和生产能力。 实现整车和燃气系统零部件的工程化设计,90、提高整车及其系统零部件的安全性、可靠性及耐久性,降低整车成本。 2007年,实现8-10个新开发的燃气汽车产品上公告,整车主要性能指标达到预定要求。为示范运行工程提供燃气汽车产品,投入示范的车辆数目不少于200辆。 完善燃气汽车生产体系、供应链和销售体系的建设。到“十一五”末期燃气汽车商品销售达到预定批量,全国燃气汽车的保有量从目前的30万辆增加到80100万辆。具体指标CNG轿车能量消耗率不超过原燃油车的5;排放达到国标准;可靠性达到原燃油车的水平;成本增加不超过1.5万元人民币;一次充气续驶里程不低于250公里; LPG轿车能量消耗率不超过原燃油车的5;排放达到国标准;可靠性达到原燃油车的91、水平;LNG商用车能量消耗率不超过同类型燃油车的10;排放达到国国标准;可靠性达到同类型燃油车的水平。2.2 煤基燃料及生物柴油汽车的应用研究主要研究内容 金属、橡胶、塑料等材料在甲醇汽油中的腐蚀性、溶涨性及其影响因素研究;不同比例甲醇汽油对发动机燃料供给系统运动部件的摩擦、磨损性能的研究;不同比例的甲醇汽油对整车的动力性、燃料经济性、排放性(常规排放及非常规排放,特别是启动与低负荷工况)、可靠性的影响评估;不同比例的甲醇汽油对发动机润滑油稳定性影响研究;甲醇汽油燃料发动机的燃料配比方案优选;甲醇汽油与燃气的灵活燃料发动机研究;甲醇汽油汽车改进设计;甲醇汽油燃料汽车的整车动力性、燃料经济性、排92、放、可靠性和耐久性试验研究。 我国煤基合成柴油(CTL)的组分与特性评价(包括低温流动性能、氧化安定性、燃料喷射与雾化特性);金属、橡胶、塑料等材料在合成柴油中的腐蚀性、溶涨性及其影响因素研究;不同比例的合成柴油对整车动力性、燃料经济性、排放性(常规及非常规排放)、可靠性、耐久性的研究,合成柴油发动机的燃料配比方案优选;改善合成柴油性能的专用添加剂的开发与研究;优选配比的合成柴油的汽车的整车可靠性耐久性试验。 我国生物柴油的组分与特性评价(包括低温流动性能、氧化安定性、燃料喷射与雾化特性);金属、橡胶、塑料等材料在生物柴油中的腐蚀性、溶涨性及其影响因素研究;国外生物柴油配比状况研究;不同比例的93、生物柴油燃料对整车动力性、燃料经济性、排放性(常规排放及非常规排放)、可靠性、耐久性的影响研究,生物柴油燃料配比方案优选;改善生物柴油燃料性能的专用添加剂的开发与研究;优选配比的生物柴油燃料汽车的整车可靠性、耐久性试验。目标 通过整车性能研究分析我国主要生物柴油和CTL的燃料特性; 评价甲醇汽油、CTL燃料和生物柴油的整车适应性; 提出甲醇汽油、CTL燃料和生物柴油及整车的技术标准建议。具体指标 2007年完成典型生物柴油、甲醇汽油和CTL燃料对汽车部件材料的性能试验研究;通过典型发动机试验及整车试验完成生物柴油、甲醇汽油和CTL燃料的优选配比研究;完成不少于3种配比的甲醇汽油对发动机和整车的94、性能试验分析。 2008年完成不少于3辆生物柴油商用车与3辆轿车的5万公里行驶试验,通过不少于3辆轿车的5万公里行驶试验,验证选择的甲醇汽油的整车适应性;通过不少于3辆商用车与3辆轿车的5万公里行驶试验,评价合成柴油的整车适应性。 2010年提出适于我国的生物柴油和合成柴油燃料及整车的技术标准建议。提出甲醇汽油及整车的技术标准建议。3 关键零部件技术3.1 电动汽车关键零部件3.1.1 燃料电池发动机研发主要研究内容 提高燃料电池的使用寿命在研究燃料电池在实际使用工况条件下衰减机理的基础上,对电催化剂、质子交换膜、MEA等关键材料进行改性研究,以适应变载工况下压差、湿度和温度等参数的非稳态变化95、;优化系统零部件设计与适配,提高工况循环寿命。 开发批量生产工艺,降低成本为了降低成本和满足整车发动机进度的要求,对部分相对成熟的零部件技术,要进行批量生产工艺的开发,建立小规模生产线,为未来燃料电池电动汽车走向商业化进行前期探索。 燃料电池模块快速评价方法通过改变工况运行条件、温湿度条件、过载方式等,进行快速寿命试验,建立衰减速率与各操作参数的数学模型,提出加速衰减的试验方法用于燃料电池模块寿命快速考核。 燃料电池模块失效机理分析、对策开发和试验验证通过在线和离线诊断方法与手段,分析失效后的燃料电池模块中的关键材料催化剂、膜、扩散层、双极板(含流场)的物理与化学特征,确认失效机理,提出解决对96、策,并进行燃料电池模块运行工况的实验验证。 高比功率的燃料电池模块开发通过模型模拟计算与试验,优化流场尺寸与燃料电池模块结构,对燃料电池模块在不同工况下的性能参数进行预测。设计与制备满足寿命、成本需求的膜电极组件,提高燃料电池能量转化效率和比功率。 车用高性能燃料电池模块的开发进行模块化电池的结构设计与组装;开发模块的功能性集成技术;完善模块内电池组内流体分配技术,提高电池工作电压的均匀性;完成在车辆给定空间限度内满足发动机功率输出的燃料电池模块的集成。 燃料电池的排水与增湿技术进行燃料电池内水的传递现象、电极水淹成因的研究,通过结构设计、操作参数或部件的控制,建立有效的排水机制;进行反应气新97、型高效增湿方法的研究:包括自增湿、外增湿方法。 燃料电池发动机系统控制技术通过控制逻辑和控制元件的设计,建立各子系统与电堆操作的反应与协调;并对电池堆和周边系统进行在线监控、状态分析和故障诊断,研发高可靠性控制系统、防泄漏的安全预警和应对措施等,确保整个燃料电池发动机的安全、可靠运行。 燃料电池发动机的系统模拟与优化建立FCE系统和单元设备的仿真模型,制定FCE系统的设计规范,确定不同型号FCE系统对泵、阀、风机、管道等部件的性能要求,建立各部件的产品数据库,开发FCE系统的设计软件。 提高燃料电池发动机的环境适应性研究在低温环境下储存与启动,对电池材料、结构的影响,提出零度以下电池组与系统的98、停车、储存、启动的应对措施,实现20下停车、储存、启动。进行污染环境适应性的研究,通过试验,量化空气中的硫化物、氮氧化物和微量的烃类物质以及燃料中一氧化碳及硫化氢等杂质(引起的)对电池性能的影响,分析毒化机理;通过适于车载的净化器开发或实施对电池材料、结构、操作条件等的改进方案,提高杂质耐受力。 燃料电池发动机的系统集成研究车用燃料电池系统(包括空压机、增湿器、氢泵、阀门及连接管道等)的工况适应性;降低系统内耗、噪音、成本,提高系统可靠性、集成度、电磁兼容适应性。目标深入研究燃料电池发动机的基础部件和系统集成技术,进一步提升整体技术水平;建立关键部件的研发、评价与批量生产平台,实现燃料电池发动99、机的工程化、模块化与标准化;在降低成本、提高寿命以及环境适应性方面取得突破性进展,主要技术指标达到国际先进水平。提供满足燃料电池汽车商业化示范运营需求的燃料电池发动机。具体指标系统性能系统质量比功率180W/kg(不包括氢源)模块比功率质量比功率:常压:600W/kg 加压:1000 W/kg体积比功率:1000W/L效率燃料电池堆:60;额定工况:40常用工况最佳效率:5560;氢的利用率:96环境适应性低温环境-20储存与启动污染环境空气:长时间,三级污染城市氢气:CO: 10PP;H2S: 0.1PPM成本电池模块2000元/kW全系统3000元/kW寿命电池组5000h(按指定的加速试100、验方法)3.1.2 大功率DC/DC变换器研发和产业化主要研究内容在“十五”所取得的技术成果的基础上,对燃料电池汽车用大功率DC/DC变换器的关键技术与核心技术进行进一步的深入系统的研究开发工作: 新型高效低功耗软开关主电路拓扑结构设计 高比能量密度、高比功率密度、高效率的模块的研究与开发 超快速响应动态特性的设计与工程应用 复合全数字化控制策略、控制算法及控制系统设计与优化 电磁兼容性改进设计与试验 系统高可靠性设计 模块化设计、结构设计及产业化的成套制造装配工艺的研究 装车运行、道路考核、技术验证等研究目标在“十五”取得成果的基础上,进一步深化燃料电池电动汽车用DC/DC变换器关键技术的研101、究,研制开发并提供燃料电池汽车所需的高性能、高容量、高功率、高密度、高效率、高可靠性的大功率DC/DC变换器。具体指标升压型降压型升压型降压型额定输出功率(kW)6080100120过载能力(持续6分钟,)2020额定功率时效率()96989698动态响应时间(ms)1变换器的质量(kg)满足动力系统技术平台要求输入输出电压范围和精度满足动力系统技术平台要求输入输出电流范围和精度满足动力系统技术平台要求额定点质量比功率(kW/kg)2.7352.938额定点体积比功率(kW/l)4.3534.858噪声(dB(A))70环境适应性工作温度范围()2060工作湿度范围(%)90%RH,不结露抗震102、强度(g)满足QC/T4132002标准要求可靠性无故障运行时间5000小时规模成本(万台套)250元/kW生产能力2010年1万台/年3.1.3 动力电池及其管理系统(包括超级电容器)研发和产业化主要研究内容 高功率型动力蓄电池:提高电池功率密度和安全性,降低电池内阻,提高大电流充放电能力和电池充放电效率。 高能量型动力蓄电池:提高电池能量密度和安全性。 提高动力蓄电池使用寿命的研究:电池材料的改性;电池及电极相关制造工艺的改进;零部件的优化组合;新型电解质和功能添加剂的研发与应用。 超级电容器:提高功率密度和能量密度;关键材料的改性、国产化及低成本化研究。 动力蓄电池和管理系统生产工艺研究103、:新型设备和工艺研发,提高电池一致性和产品合格率。 动力蓄电池和管理系统成本控制:电极和隔膜材料的国产化,零部件的批量化;廉价、高性能替代材料的研发;电池关键材料的回收再利用研究。 动力蓄电池及相关材料产业化开发:建立生产、质量管理体系,实现产品的标准化、通用化和规模化生产。 动力蓄电池管理系统的研究:以大量试验为基础的SOC算法研究,提高其SOC估算精度、电磁兼容性和抗干扰能力。 电池组热管理系统研究:电池组温度分布均匀性分析,通风散热方案开发。 系统试验验证:动力蓄电池及管理系统失效机制分析,环境适应性研究,可靠性和耐久性优化设计。目标“十一五”期间,开发出主要性能指标、质量和成本满足电动104、汽车要求的镍氢、锂离子动力蓄电池、超级电容器及其管理系统,形成标准化、通用化和规模化的供应能力。具体指标镍氢电池锂离子电池超级电容器容量规格(Ah)6、830、4080100#8、15501003500F功率密度(W/kg)100070050020030013006504002000能量密度(Wh/kg)40454550506580651201206最大放电倍率20C(20s)8C(30s)5C(30s)3C(30s)20C(20s)6C(30s)4C(30s)20-200C最大充电倍率6C(10s)4C(60s)3C(60s)2C(60s)6C(10s)4C(10s)4C(60s)20-20105、0C单体电池内阻(m)2.51.51.03.02.53.03.00.5单体电压偏差(V)0.050.050.050.050.050.050.050.05单体容量偏差()555555510使用温度范围()-2560-2560-2560-2560-2560-2560-2560-2560搁置温度范围()-4080-4080-4080-4080-4080-4080-4080-4080荷电保持能力(常温下搁置28天)80808080808080SOC估算误差()66666666安全性通过行标通过行标通过行标通过行标通过行标通过行标通过行标通过测试规范循环寿命(万公里)15 15 15151010105-106、20万次成本(元/Wh)3332322100高能量型,其余为高功率型。5560仅限于放电。使用寿命里程按工况法测试或等效测试,相当于10年;电容器是循环次数或等效测试成本核算是以产业化实现后,批量在万台以上时的估算值3.1.4 电机及其控制系统研发和产业化主要研究内容 电机与机电耦合装置的集成化和工程化开发(电机变速箱总成、电机发动机总成) 电机控制器的集成化和工程化开发:电力电子控制单元、逆变器和DC/DC集成设计 针对整车工况进行电机控制策略研究,提高速度控制及扭矩控制精度和响应速度 电机工作区域优化,提高电机效率 电机热管理系统研究,温度场分析,冷却方案研究 电机系统失效模式分析,可靠性107、和耐久性优化设计及试验验证 电机系统可靠性、耐久性预测与快速评估方法研究 电机系统电磁兼容性和电磁骚扰性研究和验证试验 电机减震降噪研究 电机系统环境适应性研究及试验验证 电机系统成本控制研究,提高性价比 生产工艺性研究,建立生产、质量管理体系目标根据整车应用的要求,开发出一系列机电一体化高度集成的、具有自主知识产权的电机驱动系统产品。形成系统的、符合汽车工业标准的产品开发能力,包括设计、认证测试、制造工艺与设备、维修与服务以及产品开发流程。建成国产电机驱动系统产品的供应链,培育3家以上符合汽车工业标准的电力驱动系统产品供应商,形成批量供货能力。通过TS16949体系认证。开始为国产整车供货并108、力争向国外客户提供产品。到2008年完成为整车单位配套的电机系统产品定型。到2010年形成批量配套。具体指标技术指标混合动力驱动系统纯电动和燃料电池主驱动系统ISG轿车全混合轿车客车轿车客车电机峰值功率(kW)系列化,5%浮动10、15、2030、40、5060、9050、90120、180、240系统目标价格(万元)1.22.532.55-7最高系统效率90%90%90%93%90%高效区 (%,效率80%)50速度控制精度基速以下:50rpm;基速以上:1%扭矩控制精度1/2额定扭矩以下:5Nm1/2额定扭矩以上:5%扭矩响应时间额定转速下,目标值为额定扭矩时,阶跃响应时间10ms控制器工109、作环境温度范围()*30853085308530853085电机工作环境温度范围()30105301053010530853085噪声(dB(A))满足整车要求设计寿命(万公里)*3030503050平均故障间隔里程(km)*1万*:假定水冷,进水温度70。*:由整车单位,零部件单位,标准制定机构合作制定电机驱动系统考核规范,以此考核电机驱动系统寿命。*:平均故障间隔里程由整车单位根据零部件单位提供的产品化样机,小批量试用产品的实测故障(二类故障以上)及发生里程进行记录统计,并综合零部件单位寿命试验时的故障数据作出考核结论。3.2 代用燃料汽车关键零部件3.2.1 天然气发动机产品开发与产业化110、主要研究内容研制开发具有自主知识产权的电控单燃料重型和中型商用车用CNG发动机;研制开发重、中型商用车用电控缸内喷射LNG发动机。天然气发动机新型高效燃烧系统的研究与开发;天然气发动机ECU软硬件系统的开发和匹配标定;燃料供给系统、增压器的选型与匹配;天然气发动机催化转换器的选型与匹配;整机可靠性、生产工艺和质量控制的研究。LNG专用缸内燃料喷嘴,车用CNG大流量高精度喷嘴的研究开发, 燃气发动机电子节气门(ETC)及其控制系统。 目标 深入研究天然气发动机的共性技术,进一步提升整机技术水平;建立天然气关键部件的研发、评价与批量生产平台,在降低整机和关键部件成本和提高寿命等方面取得突破性进展,111、主要技术指标达到国际先进水平。完成发动机新产品公告和环保公告。形成批量生产的能力并满足市场需求。建立天然气喷嘴等部件的生产装备和生产线,完善质量保证体系,形成小批量生产能力。具体指标 发动机能量消耗率不超过原燃油发动机的10;发动机排放达到国标准; 发动机可靠性达到原燃油发动机的水平;发动机成本增加不大于原机成本的25或不超过2万元人民币; 天然气ECU和ETC的成本不超过同类型燃油汽车部件成本, 大流量CNG喷嘴的性能指标满足:开启时间4ms,脉宽分组误差3%,耐久性次数4亿次,单支喷嘴支持功率45kW。 天然气喷嘴等部件价格较国外同类产品低30%。3.2.2 煤基燃料及氢燃料发动机产品开发112、主要研究内容研制开发具有自主知识产权的电控煤基燃料(DME、CTL)发动机;研制开发车用氢燃料发动机; 煤基燃料对发动机的运动部件摩擦、磨损性能影响研究;煤基燃料对发动机密封材料的性能影响研究;煤基燃料发动机可靠性与耐久性研究;氢燃料发动机燃料供给和安全保障系统;不同比例氢气天然气混合燃料(HCNG)对发动机的动力性、燃料经济性、排放性、可靠性的影响研究,HCNG的燃料优选配比方案研究;煤基燃料专用燃料系统另部件的研究。目标深入研究煤基燃料发动机的共性技术,进一步提升整机技术水平;在降低整机和关键部件成本和提高寿命等方面取得突破性进展,主要技术指标达到国际先进水平。具体指标 煤基燃料发动机排放113、达到国标准;可靠性达到同类柴油机的水平;整机成本不超过原柴油机成本2万元或原机的25%;完成发动机新产品公告; 形成DME整机的批量生产能力并能为示范工程提供产品; 通过不同配比的HCNG对发动机动力性、燃料经济性、排放、可靠性、耐久性的试验分析;提出HCNG的优选配比方案; 氢发动机排放水平不低于国标准;动力性、燃料经济性与可靠性不低于同型CNG发动机水平。4 共性基础技术4.1 燃料电池发动机关键材料与技术研究主要研究内容 抗中毒的电催化剂与抗腐蚀担体研究:研究燃料电池在可能存在的杂质如碳氧化物、硫化物、氮氧化物等对催化剂功能的影响,提出抗中毒催化剂的解决方案。针对车辆工况循环下以及在高温114、燃料电池中氧还原电催化剂载体易腐蚀的现状,通过新材料的探索或现有材料的改性,研究出在行车工况条件下长时间稳定的电催化剂载体材料。 增强型质子交换膜研究:研究增强型质子交换膜,在车辆工况循环条件下同时满足寿命、性能的需求。膜的厚度在2050m之间可控,透气率、机械强度等好于Naffion112(50m)膜。 碳纸的国产化工艺与技术研究:通过碳纤维原材料的选择、优化以及孔隙率、孔径分布控制技术,确定高性能、低成本碳纸制备工艺,开发批量生产技术,制备出满足实际需求的碳纸产品,指标达到国际先进水平。 低铂用量(0.50.6mg/cm2)、高稳定的MEA/CCM研究:进行MEA中提高铂利用率的电极结构研115、究(如有序化等),降低铂用量;开展低铂担量的CCM制备工艺的研究。满足成本、性能及行车工况下长时间稳定性的要求,为进一步降低燃料电池成本奠定基础。 车用高灵敏度、快速响应的湿度、流量传感元件:研制高灵敏度、快速响应的湿度、流量传感元件,在线监测供气状态,为故障诊断、提高系统控制精度和系统运行优化提供依据。目标解决制约燃料电池发动机成本、寿命、性能等关键材料与关键部件的共性基础问题,争取在“十一五”末期,实现燃料电池关键材料的国产化,增加燃料电池的技术储备,促进燃料电池技术的全面提升。4.2 动力电池关键材料与技术研究主要研究内容 镍氢动力电池的贮氢合金的改性制备、氢氧化镍电极添加剂的研发、电极116、板的表面处理研究和电池性能的衰减机理、延长电池寿命的方法等; 锂离子动力电池的正极材料(锰酸锂系列和磷酸铁锂系列等)改性制备、负极活性物质(碳复合材料和改性石墨等)研发、实用新型电解质的研究和高功率电池的极化行为、电池性能的衰减机理; 研究不同体系(含对称、不对称、有机和无机体系)超级电容器用多孔碳材料等。 研究动力电池的关键材料的生产加工工艺。 动力电池安全性及控制技术研究。目标解决制约动力电池性能提高和产业化的关键材料的共性基础问题,实现动力电池关键材料的国产化。掌握动力电池的关键材料的生产加工工艺,保证动力电池的批量化生产。4.3 电机及其驱动控制系统关键材料与部件研究主要研究内容 电机117、转子位置传感器研究:通过对旋转变压器及其控制器的设计,制造工艺的深入研究,开发适用于各种电动汽车用电机系统产品要求的旋变系统,达到当前国外产品的性能指标。开发其它适合汽车应用的转子位置传感器技术(如线形光耦等),以满足电机系统需求,并达到国外目前旋变产品的性能指标。目标开发出满足各种整车封装需求的电机转子位置传感器系列产品。4.4 车载储氢系统研发主要研究内容 高压储气系统:大容量铝内胆制造技术;碳纤维缠绕工艺与设施;试验平台(包括爆破设备、疲劳设备、水压设备等)和标准体系;温度/压力传感和电磁调压一体式气瓶阀门。 高压供气系统:设计、开发满足安全性、可靠性、规范性以及实用性的高压供气管路系统118、;研究高压供气系统的标准体系,确定主要零部件的技术指标和规格。目标 研制高压储氢系统、氢气系统和关键部件,降低成本,形成满足整车需要的系列化批量产品。具体指标高压储气系统技术指标气瓶水容积(L)60工作压力(MPa)35承压能力试验水压52.5MPa,保压30秒不渗漏,容积残余变形量5%最小爆破压力(MPa)80.5应力比2.35寿命800次氢气(35MPa)充放循环成本比进口产品低50以上高压供气系统技术指标工作压力(MPa)35抗震能力满足国家相关车用标准成本比进口产品低50以上4.5 基础设施技术研究1)氢气制备主要研究内容 焦炉粗煤气湿组分的干气化 焦炉煤气的高温脱硫与净化 焦炉煤气中119、甲烷的部分氧化重整 重整后气体的CO变换 整体流程的系统优化 实验室小型试验装置和工程化示范装置的研制 目标利用高温焦炉粗煤气的物理显热和化学能,完善对相关技术的突破、集成优化和创新,形成一条焦炉煤气经济规模制氢的新流程。建立示范工程装置,并为产业化规模制氢提供高效成熟的成套技术,为社会提供稳定规模和具有价格竞争优势的氢能源。具体指标 开发100400Nm3 H2/h工业示范装置,并实现工程化,在钢铁企业示范运行。2)加氢站系统建设主要研究内容 重点研究氢气制备、储存、运输、加注技术,掌握氢气加注机制造、氢气压缩机制造、氢气中杂质的现场分析等关键技术,研制小型重整和净化装置,并探索实现二氧化碳120、的分离储存或利用。 建设天然气重整制氢、甲醇重整制氢、电解水制氢和氯碱或其它工业副产氢示范运营氢气加注站2-3座以上,承担国家电动汽车专项研发过程中燃料电池汽车道路试验和示范运行的燃料加注任务。 通过加氢站的示范运行,提高公众对燃料电池汽车的认知和接受程度;建立氢能等新能源宣传教育中心,广泛开展与氢能源、氢能源汽车和示范运行等相关的科普教育宣传活动;鼓励、支持并吸引国内外能源、化工企业参与和投资,促进我国燃料电池汽车产业的健康有序发展。加氢站指标 建设一个示范加氢站,加氢站的加气压力35MPa、储氢容量2000Nm3,具备完善的安全监控和远程诊断功能。3)充电站系统建设主要研究内容 进一步完善121、充电机的充电性能,探讨与电池相匹配的充电方式、使充电机具有最佳的充电控制,缩短充电时间,同时最大限度延长电池的使用寿命; 提高充电机的功率因数和效率、降低充电机噪声,以适应充电机的大规模应用所带来的电网污染、噪声污染等问题;目标 研制电动汽车用充电机,满足城市及奥运示范项目需要。电动汽车充电系统监控网络的建设,对各种充电机的运行情况进行实时监控,实现故障的及时处理,从而保证各种电动车辆的正常高效运作。完善充电机测试系统,能测试充电机的主要技术指标,建立充电机测试平台。组建充电机监控网络,具有数据显示、故障告警、数据统计等功能。4)代用燃料加注站设备研究开发l CNG母子站成套设备的研究开发主要122、研究内容开发大型CNG加气母站需要的大排量压缩机和大流量加气机、车载移动加气子站(VRA)用大容积气瓶、车载移动式加气子站(VRA)用压缩机;制定产品生产制造工艺和产品技术规范,通过母子站实际运行,考核产品性能和可靠性,形成产品的批量生产能力。 具体指标母站大排量CNG压缩机排量3000m3/h,无故障运行时间8000h,能耗和噪声达到国外同类产品的技术水平;大流量加气机的加气速率3000m3/h,误差0.5%F.S;大容积气瓶容积2000L,设计使用寿命15年;车载移动式加气子站液压式压缩机,系统功率30kW气子站的残留CNG气体量300m3。上述产品技术水平(含能耗、噪声)达到国外同类产品123、的水平,完成产品生产工艺和装备,建立产品质量保证体系,取得国家产品生产许可,产品价格较国外同类产品底20%;形成批量生产能力,验收时必须有一套投入商业化运行,运行时间不少于100小时。提供包括上述各项指标的检测报告。l LNG/LCNG汽车加注站专用设备的研究开发及产业化主要研究内容开发LNG车/站用气瓶超低温阀门,LNG站用低压低温液态泵,LCNG站用高压低温液压泵和高压蒸发器;进行产品设计与制造工艺开发;通过加气站实际运行,考核产品性能和可靠性,制定产品技术规范,形成产品的批量生产能力。具体指标LNG超低温阀门泄漏率:2%/天;LNG汽车加气站低压低温液压泵无故障工作时间12000h;LC124、NG汽车加气站高压低温液态泵额定工作压力30MPa,无故障工作时间12000h;蒸发器工作压力35MPa,蒸发量1000m3/h。取得国家生产许可资质,形成批量生产能力,验收时必须有一套投入商业化运行,运行时间不少于100小时提供包括上述各项指标的检测报告。5 公共支撑平台5.1 节能与新能源汽车政策环境研究主要研究内容 在国际WTO框架下,结合国内市场经济环境,针对汽车高科技创新、产业化和市场化各个环节,深入研究政府对企业合理支持的支撑点和着力点。 建立科学的评价体系,对各类节能与新能源汽车进行全生命周期评价,对能源和动力系统的战略选型进行评价研究,选择激励政策的切入点。 按照节能与新能源汽125、车所处的不同阶段,分别开展研究工作: 着重研究燃料电池汽车科研开发环节所涉及的各类政策,包括所需先进仪器、设备、材料和关键零部件的进口税收政策等; 重点研究纯电动汽车、混合动力汽车和代用燃料汽车工程化研发和市场导入期的经济补贴和税收支持政策; 节能与新能源汽车示范和推广相关地区性政策和国家推进政策的研究; 充电站和加气站网络等基础设施建设相关配套政策研究; 节能与新能源汽车关键零部件发展相关激励政策研究。 研究实施各类宣传和普及教育工作,增强政府层面和广大公众对汽车节能环保技术的认知度,提高全民节能和环保意识,加速节能与新能源汽车市场环境的形成。目标根据节能与新能源汽车等各种节能环保型汽车的特126、点,以及各自所处的科研、示范运行和商业化不同阶段的需求,开展相关激励政策和发展战略的研究,利用技术经济学方法,进行综合评估,提出科学合理的政策建议,推动节能与新能源汽车的科技进步、产业化和商业化,促进我国汽车工业科技创新体系的形成,增强自主创新的能力,提高我国汽车行业的国际竞争力。5.2 技术标准研究1) 电动汽车技术标准研究主要研究内容 现有的纯电动汽车和混合动力汽车相关标准的广泛的试验评价和研究修订,特别加强电动汽车安全性和电磁兼容性标准的研究; 混合动力汽车相关标准的研究制定,特别是重型混合动力汽车排气污染物试验方法、安全性、电磁兼容性试验方法标准的研究; 燃料电池汽车整车、系统部件、基127、础设施等标准研究与制定; 我国典型城市行驶工况的广泛试验验证和完善; 汽车网络、总线、通讯协议的标准和测试规范的研究制定。目标形成纯电动汽车、混合动力汽车及相关零部件与基础设施方面完整的标准体系,支撑着两类汽车产业化和商业化。其中,纯电动汽车相关标准达到国际领先水平,混合动力汽车相关标准达到国际先进水平,力争在重型混合动力汽车标准方面形成我国自己的特色;在燃料电池汽车及其相关零部件与基础设施方面,形成基本完整的标准体系,支撑燃料电池汽车的规模化、商业化试验示范。相关标准综合技术水平达到国际先进水平,关键领域体现创新,参与燃料电池电动汽车的国际标准化竞争,形成相关标准领域的国际竞争力。2) 代用128、燃料汽车技术标准制定主要研究内容针对代用燃料汽车的发展与技术进步的需要,完善代用燃料汽车技术标准体系;研究制订代用燃料汽车关键零部件(LNG加注口、DME加注口,CNG/LPG喷嘴,DME车用储罐)技术标准;研究制订代用燃料汽车(DME,甲醇汽油,生物柴油)密封材料标准;研究制订汽车代用燃料(DME,甲醇汽油,生物柴油)标准;补充完善代用燃料(DME,LNG)汽车、发动机产品定型试验规程;研究并制定代用燃料加注站(LNG, LCNG,DME)技术规范;研究制订代用燃料汽车维修保养技术规范。目标完善代用燃料汽车技术标准体系,提出上述各项技术标准的报批稿。5.3 检测评价方法研究5.3.1 电动汽129、车检测评价方法研究5.3.1.1 整车测试方法研究主要研究内容 纯电动、混合动力和燃料电池乘用车的被动安全性试验方法和检测技术研究; 轻型混合动力汽车能耗、排放试验方法的验证和试验能力的完善; 燃料电池汽车(尤其是燃料电池混合动力汽车)能耗试验方法和检测技术研究; 重型纯电动汽车的能耗试验、重型混合动力汽车能耗与排放试验方法和检测技术研究; 整车通讯网络系统的综合试验评价方法的研究。目标形成纯电动汽车和混合动力汽车整车综合试验评价能力,满足我国标准化测试和产品研发需要,覆盖相关国际标准;在评价方法、测试手段方面达到国际先进水平,部分处于国际领先水平;力争在重型混合动力汽车整车经济性、污染物排放130、特性等方面形成自己特色;基本形成燃料电池汽车试验评价能力,支撑燃料电池汽车研发和商业化示范运行。测试方法和测试手段达到国际先进水平,力争在燃料电池汽车整车测试评价方面形成自己的特色;形成混合动力系统和燃料电池动力系统的标准化测试评价能力。具体指标 建成能够进行电动汽车整车测试和评估的试验能力,覆盖现行相关国家标准规定的评价试验方法; 按照项目形成的评价方法,以国内开发车型和国际先进车型进行试验评价,并与国际测试水平对比分析,验证所形成的试验评价能力; 所形成的评价方法和试验能力具有国际先进水平。5.3.1.2 燃料电池测试方法研究 主要研究内容建立燃料电池关键材料与组件、燃料电池组与模块、系统131、关键部件与发动机系统的测试平台与测试方法,主要包括以下内容: 燃料电池材料及组件测试评价:膜电极催化剂担量、碳纸与扩散层性能参数、质子交换膜性能参数、MEA性能、双极板性能参数的测试评价方法研究和测试能力建设; 燃料电池组/模块测试评价:先进的电池组/模块性能、电池组寿命快速评价、燃料电池组状态的在线/离线诊断方法与检测等; 燃料电池系统部件测试评价:完善鼓风机/空压机测试平台、发动机系统关键部件寿命考核、燃料电池发动机ECU、CVM、CAN等控制部件仿真测试等; 燃料电池发动机测试评价:完善已有燃料电池发动机测试台;燃料电池发动机测试平台的完善、燃料电池发动机部件高/低温实验台、燃料电池发动132、机电堆与系统部件振动试验方法研究和试验平台。目标与我国燃料电池发动机技术发展阶段相对应,在已有燃料电池测试平台和测试规范的基础上,跟踪国际发展趋势,进一步完善测试功能,健全评价体系,能够对燃料电池发动机、燃料电池堆和单片燃料电池各层次进行较全面性能评价。具体指标 燃料电池发动机测试功率200kW、电池组或模块测试功率50kW;单片燃料电池测试电流600A; 形成燃料电池耐久性考核前后膜电极和双极板等微、宏观变化的评价能力; 燃料电池堆低温试验仓温度-40以下; 燃料电池发动机高温试验环境温度不低于50; 燃料电池发动机振动试验强度符合测试规范要求; 形成车用燃料电池性能评价体系包括对燃料电池发133、动机、燃料电池堆和单片燃料电池的性能评价方法和测试规范。5.3.1.3 动力电池及超级电容器测试方法研究研究内容在“十五”测试技术研究工作的基础上,按照重大项目的需求,进一步完善电池单体测试评估内容,重点开展电池模块和电池组及其管理系统的综合测试评估技术的研究,建立相关测试方法和规范,主要包括以下内容(含超级电容器): 动力电池关键材料测试技术研究:材料的物理特性(如比表面、粒度及其分布、振实密度、表面形貌等)、化学特性(如化学组成、杂质含量、结构及其热稳定性等)以及电化学特性(如比容量、循环寿命、倍率特性等)等参数的测试评价方法研究、标准制定和测试能力建设; 动力电池关键特性基础技术研究:开134、展荷电状态(SOC)影响因素的研究,提出修正因子予以验证;开展使用寿命(Calendar life)的影响因素研究,确定使用寿命的快速评价方法;研究恒功率充放电效率的影响因素,特别是与电池固有内阻(1kHz交流电阻)及其变化的关系,确定恒功率充放电效率以及内阻跟踪测试的要求与评价方法等; 电池模块综合性能测试评价技术研究:开展功率特性、温度特性、贮存特性、力学特性等评价方法研究,开展电池均匀一致性评价技术研究;开展动力电池恒功率充放电(含低温启动功率)、工况下的循环寿命和使用寿命(Calendar life)测试评估,建立数据库,进行相关仿真技术研究,逐步建立可靠性评价体系;建立完整的试验研究135、平台及相关测试标准和程序; 电池模块滥用特性测试评价技术研究:开展模块过充电、短路、挤压、振动、碰撞等滥用条件下的测试评价方法研究,建立完整的试验研究平台及相关测试标准和程序; 电池组测试评价技术研究:根据电池模块确定的综合性能要求(包括功率特性、寿命特性、温度特性等),对电池组进行评价研究,特别是研究其电池单体综合性能的均匀一致性;同时结合电池组的要求,开展管理系统的测试评价研究,建立起完整的电池组综合评价体系和测试研究平台。目标与我国动力电池技术研发阶段相对应,跟踪国际发展趋势,形成动力电池及超级电容器单体、模块与电池组(含管理系统)实用化综合性能评价体系,测试内容覆盖动力电池及超级电容器136、的行业标准和国家标准,并根据整车单位要求对动力电池和超级电容器进行较全面的性能评价。具体指标 测试能力覆盖容量6-100Ah,比功率200W/kg至3000W/kg(或更高)的动力电池和超级电容器; 电池模块测试电压范围10-100V,测试电流范围10-500A; 电池组测试电压范围10-500V,测试电流范围10-500A; 寿命测试具有恒电流与恒功率脉冲充放电能力(4C-20C); 温度特性测试范围为-40-+80; 安全性和力学特性按照行业或国家标准进行; 具备电池模块和电池组(包括管理系统)综合评价能力。 通过研究,形成包括电池模块和电池组(含管理系统)在内的动力电池综合性能评价方法和137、测试规范。5.3.1.4 电机测试方法研究主要研究内容 驱动电机系统动态性能测试平台和检测技术研究; 电机控制器的环境适应性评价方法研究,温度和振动测试技术研究; 可靠性和寿命评价方法研究; 电动汽车电机驱动系统的噪声测试试验方法研究; 电动汽车电机驱动系统电磁兼容测试方法研究。目标在“十五”已有成果的基础上,完善和提升电动汽车驱动电机及其控制系统的测试评估能力,建立适合各类电动汽用车驱动电机及其控制系统的性能(含动态性能)测试、可靠性与耐久性测试、噪声测试、环境适应性测试等测试手段,建立和完善相关测试方法与测试规范体系。为专项电机项目提供完整的第三方客观评估测试。具体指标 动态性能:功率范围138、覆盖车用电机需求,具有动态路况加载模拟功能; 环境适应性:温度、湿度和振动等环境测试条件满足测试需求; 噪声:背景噪声低于35dB(A),测试频率范围20020000Hz; 可靠性和寿命:提出可靠性和寿命的测试规范。5.3.2 代用燃料汽车公共测试平台建设主要研究内容建立代用燃料汽车(LNG,DME)专用零部件测试平台;代用燃料汽车站用设备(LNG,LCNG,DME)测试平台;新型汽车燃料性能测试平台;开展相关的测试方法研究,制定测试规范,建立测试的硬件环境和管理制度,形成试验检测和综合评价能力。具体指标完成上述公共测试平台的软硬件建设,取得国家试验室认可机构资质认定。5.4 知识产权与产业技139、术创新投资研究5.4.1 知识产权研究主要研究内容 针对重节能与新能源汽车的技术链进行国内外专利分析; 研究建立国家动态的节能与新能源汽车相关专利库和分析方法; 研究重大项目专利平台的共享机制。 目标通过有效实施知识产权战略,建立我国节能与新能源汽车及相关专业的专利数据库及专业化平台,形成专利专业人员与项目研发团队的协作机制和重大项目专利服务平台,建立节能与新能源汽车及关键零部件全技术链的知识产权保护体系。具体指标 建立节能与新能源汽车专利动态数据库; 完成重大项目相关专利剖析的研究报告,为避免知识产权纠纷和专利保护提供借鉴; 形成研究国家大型科技项目知识产权共享机制。5.4.2 产业技术创新140、投资研究研究内容: 研究科技、经济结合的投入机制; 研究地方配套和企业产业化投入模式; 研究启动“节能与新能源汽车发展基金”。目标:以节能与新能源汽车重大项目的实施为契机,探索科技与经济结合的具体模式。由金融机构、汽车企业和行业单位共同建立“节能与新能源汽车发展基金”,形成专业化的科技投资支撑平台,在整车由新产品开发进入量产时,及时提供地方和企业启动资金以及充足、优惠的短期贷款和长期开发性贷款;由整车企业和“基金”共同扶持国内的关键零部件供应商,整车单位牵头建设供应链,降低风险,参与全球竞争;“基金”与电动汽车重大项目的具体执行过程动态结合,保证研发与金融资金同步跟进,按节点评议和专家决策投入141、充足的资金。5.5 示范运行和推广应用5.5.1 电动汽车示范运行和推广应用主要研究内容 深入开展示范运营中车辆和基础设施运行数据的采集、统计分析和评价; 建立符合要求的制氢、储氢、加氢网络系统和符合要求的动力电池成组使用、更换及均衡充电网络系统; 通过不同的示范运行方式,进行商业运营模式研究和综合效益分析,提出推广电动汽车运行的相关政策建议,为商业化运营积累经验; 研究2008北京奥运和2010上海世博节能与新能源汽车示范运行总体方案和实施办法; 进行节能与新能源汽车科普宣传。目标进一步加强已有示范城市工作,扩大示范规模,完成技术验证和运行经济性分析报告。以示范区建设为先导,推动有关节能与新142、能源汽车政策人员、法规和基础设施建设;建立示范运行必需的设备维护、培训、运行和管理等方面的规章,积累商业化运营经验,扩大公众认知认同程度。在相关示范城市建设不同制氢、供氢系统和网络,充电站系统和网络。为奥运会和世博会提供节能与新能源汽车。研制出定型车型,批量生产示范车队用车,完成相关配套设施研究与建设工作,开展示范运行与考核;建立协调机制,集成配套,加强与北京奥组委、上海世博局和地方相关政府在项目规划、实施方案等方面的配合;利用社会资金和全国的力量,扩大节能与新能源汽车车队规模,向世界展示中国节能与新能源汽车的开发成果。5.5.2 代用燃料汽车示范运行和推广应用主要研究内容 深入开展示范推广中143、车辆和基础设施运行数据的采集、统计分析和评价; 开展车辆及加注设施安全技术研究; 建立符合要求的、与车辆规模相匹配的燃料加注系统; 通过在城市内和城市间的示范运行与一定规模的推广应用,进行推广模式、政策制度研究和综合效益分析,提出发展代用燃料汽车的相关政策建议,为更大规模推广积累经验; 进行代用燃料汽车科普宣传。目标实现LNG、DME等新型代用燃料汽车的小批量示范运行和燃气汽车在城市间的示范运行,完成技术验证和运行经济性分析报告。以示范工程建设为先导,推动代用燃料汽车推广政策、技术法规和基础设施建设;建立示范运行必需的设备维护、人员培训、运行和管理等方面的规章,积累商业化运营经验,扩大公众认知144、认同程度。扩大代用燃料汽车种类和应用范围,实现区域化推广。重点推广应用城市(地区)数量由“十五”期间的19个增加到25个,2010年全国代用燃料汽车的保有量从目前的30万辆,增加到80-100万辆。在示范城市和典型地区(城市间)建立代用燃料加注网络。5.6 信息数据库建设与咨询服务主要研究内容 建设和完善节能与新能源汽车有关政策、标准、技术、产品、市场等方面的专业数据库,建设技术信息服务、数据库的链接、信息交流、网络会议等各类专业化网络服务平台; 对国际先进的节能与新能源汽车进行技术数据分析,建立动态专业知识数据库; 组织开展国内外技术咨询、技术交流与培训;组织开展节能与新能源汽车的市场推广和145、技术成果转化;开展节能与新能源汽车的科普宣传活动,提高公众的认知。目标加强项目管理、信息交流、成果推广工作,达到现代化信息服务水平和标准;完成网络服务平台建设,形成科学普及窗口;建立专业知识数据库,为专项整车和零部件研发提供必要的数据信息,形成知识数据共享平台;建立满足节能与新能源汽车快速发展所需要的技术咨询和服务体系。制定发展战略与规划指引发展方向公共支撑平台支持研发与产业化核心技术攻关突破核心技术效果评估和战略研究评价实施效果、研究发展方向示范运行促进产品验证、市场导入推广应用和销售实现节能与环保目标五、项目拟采取的技术路线依据国家对汽车产业和汽车能源结构多元化的战略要求和国家中长期科技发146、展规划,确定本项目实施的总目标。项目实施过程中同步建立标准、政策和法规、检测评价、信息数据库、知识产权等公共支撑平台,以此为节能与新能源汽车的发展创造必要的环境基础。以企业为主体,联合高校和科研机构组成团队,进行节能与新能源汽车关键技术攻关,突破关键核心技术,建立动力系统技术平台,完成产品开发,实现产业化。开展节能与新能源汽车的示范运行,促进产品验证和市场导入,为大量推广应用和产品销售积累经验。根据产品技术的成熟程度和市场需求情况,逐步进行节能与新能源汽车的推广应用和区域化发展,实现节能与环保目标;对节能与新能源汽车实施以来已取得的经济、环保、能源替代等效果进行评价,总结经验,跟踪国内外发展动147、向,研究制定节能与新能源汽车发展新战略,为下一步的发展和逐步实现中长期发展目标提供依据。六、项目年度任务安排1 项目总体安排2006年 4月发布指南,6月启动首批项目;2007年 课题检查;2008年 完成课题择优滚动,并启动必要新课题;2009年 课题评价,择优追加支持;2010年 完成最终验收。2 动力系统技术平台、整车产品、关键部件和共性基础技术2006年 启动课题;2007年 完成已启动课题的评审,对整车培育课题进行评审和筛选,择优增大支持力度,完成新申请课题立项;2008年 完成项目滚动,完成所立项目的中期评审,对创新项目遴选、立项培育、支持;2009年 所有整车项目完成定型,开始产148、业化准备,动力平台技术形成综合能力,关键部件产业链基本形成,共性技术取得重要突破;2010年 整车实现总体规划目标,动力平台技术趋于完善,关键部件产业链能够支撑规模化生产的需要,共性技术研究工作更加深入,完成最终验收。3 公共支撑平台建设1)政策环境2006-2007年进行车用能源评价和分析模型研究,在WTO框架下分析适合我国电动汽车发展的相关政策研究;2008-2009年交通能源动力系统情景分析研究,协调相关部门制定示范城市政策,研究制定电动汽车产业化的激励政策研究;2010年实现规划目标。2)技术标准2006-2007年完善纯电动汽车、混合动力汽车和代用燃料汽车标准制定,完成电池标准审批发149、布工作,启动燃料电池汽车标准研究工作;2008-2009年研究制定混合动力汽车动力系统的评价试验方法,形成完整体系,完成燃料电池汽车及关键部件急需标准;2010年形成我国节能与新能源汽车较完善标准体系和国际竞争力。3)检测评价2006-2007年补充完善纯电动汽车、混合动力汽车、代用燃料汽车和相关零部件的测试能力,研究制定寿命快速评价方法,开展测试工作;2008年建成较完善的燃料电池汽车和相关关键部件测试能力,开展测试工作;20092010年形成基本齐全整车和关键零部件检测评价体系,开展全面测试工作,提供公正报告,获得国家级资质。4)知识产权与产业技术创新投资研究20062007年完善知识产权150、数据库建设,分析建立节能与新能源汽车知识产品保护体系。研究地方配套和企业投入模式;研究启动“节能与新能源汽车发展基金”,建立科技与济结合的投入机制;20082010年进行专利培训工作,建立知识产权保护热线服务平台,形成电动汽车专利知识保护网,尝试建立产学研联盟。落实各方投入,形成产业规模;“基金”全面介入电动汽车发展。5)示范运行20062007年,完成“十一五”节能与新能源汽车区域试点布局,完成车辆选型、设计、制造,建立示范试验车队,进行配套基础设施建设;在2007年底以前,提供北京奥运会用车。20082009年,完成技术和管理体系、网点布局建设,探索不同示范模式,2009年底以前,提供上海151、世博会用车。2010年,总结运行模式和数据分析,提高公众认知程度。6)信息数据库建设与咨询服务20062007年完善信息交流数据库功能建设,对各种先进节能与新能源汽车进行数据分析,建成咨询服务体系;20082010年实时补充和维护数据库建设,开展不同层面的技术咨询服务。七、项目的技术、经济效益分析发展节能与新能源汽车,将有效优化交通能源结构,保障我国能源安全;减少排放,保护环境;形成自主知识产权和自主品牌产品,提升产业核心竞争能力,实现我国汽车产业的可持续发展。1 减少燃料消耗、优化交通能源结构改革开放以来,我国经济的快速发展带来了中国汽车工业的振兴与飞跃,而快速增长的汽车保有量会给中国能源供152、应带来巨大的压力,开发应用节能与新能源汽车,可促进汽车燃料的多元化发展,改善能源的消费结构,同时提高能源利用率,降低能源消耗量。这是一个兼顾近期和远期的战略决策。目前我国汽车交通消耗大约7000万吨燃油,占石油总消耗的25%。根据国家中长期科技发展规划的研究结果,如果保持目前的能耗水平,到2010年和2020年汽车交通消耗的燃料将达到1.3亿吨和2.5亿吨。通过汽车节能技术和新能源汽车的推广应用,到2010年我国节能和新能源汽车保有量在120万辆以上,且大部分为燃料消耗量高的公共交通车辆,因此有望能够节约和替代1000万吨的汽柴油消耗;到2020年,代用燃料汽车和电动汽车等节能与新能源汽车将占153、汽车保有量的60%,可以减少大约1亿吨的燃料消耗,从而将汽车燃料消耗从2.5亿吨降低到1.5亿吨。其中燃料替代量约3000万吨,节约量约7000万吨。2 减少排放、保护大气环境汽车的发展同时还面临保护环境和抑制全球气候变化的压力。发展节能与新能源汽车可以有效降低有害气体排放量,明显改善我国大中城市的空气质量,保证汽车与环境的协调发展。纯电动和燃料电池汽车能够实现汽车零排放,混合动力汽车和代用燃料汽车则可以有效降低排放。到2020年,由于节能与新能源汽车的大量推广应用,我国汽车的CO、HC和NOx排放总量将会降低30%以上。由于减少了化石能源,尤其是减少了石油的消耗,大幅度减少了燃烧化石燃料排放154、的CO2等温室气体排放。例如生物质基燃料实现了碳循环利用,天然气基燃料是低碳燃料,燃料电池汽车采用可再生能源制取的氢气如水电、风电等在全生命周期内排放的CO2少;电动汽车采用低谷网电,提高了电力的使用效率,也在一定程度上降低了诸如火力发电的温室气体排放量;混合动力电动汽车由于提高了燃料利用效率,燃料消耗少,排放的CO2排放低。综合研究表明,到2020年,采用节能与新能源技术可以减少70%的汽车CO2排放量。3 自主开发、提升核心竞争能力国家重大科技项目是国家可持续发展战略和企业自主发展的战略结合点。实施节能与新能源汽车重大项目,主动应对汽车工业技术变革,引导汽车企业聚焦节能环保和新能源汽车开发155、,研发具有自主知识产权的汽车产品,提升我国汽车工业在世界市场上的核心竞争能力。通过节能与新能源汽车重大项目的实施,将有利于建立以企业为主体的产学研紧密结合的自主创新体系和公共技术支撑平台,有效进行共性关键技术的攻关,提升整体开发水平,形成零部件产业链,促进企业和产品的可持续发展。通过十五开发,我国节能与新能源汽车的核心竞争力显著提高,在十一五重大项目的推动下,产业技术将进一步提升,并将开始进入产业化阶段。预计到2010年我国节能与新能源汽车的保有量将超过120万辆,其中代用燃料汽车100万辆,电动汽车20万辆,预计对GDP的贡献将达到1500亿元以上。4 带动相关产业发展,促进社会稳定和经济繁156、荣作为支柱产业的汽车工业具有较高的关联性,它的发展将带动相关产业的技术进步和产品的升级换代。钢铁、塑料、橡胶、有色金属、电子仪表和石油化工等相关行业必将随着节能与新能源汽车的发展而快速发展,同时在一定程度上也带动了国防与军工技术的进步。节能与新能源汽车重大项目的核心研究内容在于动力系统技术平台、关键零部件以及共性基础技术。由于动力系统总成是汽车的核心部件,同时也是汽车核心技术的代表。通过节能和新能源汽车的技术研发和产业化,不仅将有力推动汽车能源的多元化和洁净化,实现能源和环境的可持续发展,而且也将通过汽车动力总成的技术革新导致汽车整个零部件供应体系的巨大变革。代用燃料技术将促使传统的内燃机技术157、进行改良,电动汽车产业必将使包括动力电池、电机和各种变换器成为汽车最重要的零部件,而且革命性的燃料电池也会成为重要的汽车动力部件,形成全新的汽车核心零部件供应体系,从而对汽车技术产生深远影响。八、项目的经费需求及来源 “十一五”期间,将建立若干电动汽车动力系统技术平台,完成多项关键零部件和共性基础技术的攻关,以此为依托向汽车企业辐射,形成一批电动汽车和代用燃料汽车产品。建成公共支撑平台为电动汽车开发和产业化服务。“十一五”期间,节能与新能源汽车重大项目总经费预算75亿元。其中,科技部863经费总预算18亿元,企业自筹和各方融资57亿。电动汽车各方总投入65亿,863经费预算16.8亿;代用燃料158、汽车各方总投入10亿,863经费预算1.2亿。九、项目支撑条件及组织措施1 支撑条件l 党和政府高度关注节能与新能源汽车研发和产业化,先后颁布国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要、国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020年)、汽车产业发展政策和节能中长期专项规划等政策性文件,明确提出要发展节能环保汽车。这为我国发展节能与新能源汽车建立了良好的政策环境。l 通过“九五”、“十五”清洁汽车行动和“十五”电动汽车重大专项,建立起较完善的开发和试验手段,取得了一批重大技术成果,申请了近千项国内外专利,有效地提升了我国电动汽车这一核心产品和新兴产业的竞争力。燃料电池汽车研发进入世界先进行列,159、混合动力汽车和纯电动汽车通过了国家标准规定的考核,已有7种车型进入国家汽车产品公告程序,其中4种车型已获得批准,具备了小批量生产能力;燃气汽车总保有量已近30万辆,投入使用的加气站超过500座。累计已有100多个燃气汽车新车型登录国家机动车新产品公告。l 基本建成了创新支撑平台,包括检测评价、技术标准、产业化基地、示范考核、知识产权服务、信息数据库,为“十一五”自主研发节能与新能源汽车打下了良好的基础。到目前为止,我国已颁布纯电动汽车国家标准20项,混合动力汽车国家标准6项,混合动力汽车测试方法、试验规程报告2项,动力电池标准报批稿3项。代用燃料汽车标准体系基本建立,并成功地规范了有关车型产品160、的生产和使用。l “十一五”以企业为主体的技术创新体系正在形成。我国汽车企业在经历过引进与消化国外先进技术后,为提高核心竞争力,加快自主创新步伐,纷纷将研究开发节能与新能源汽车列为“十一五”期间自主创新的主攻方向。l 我国高科技关键零部件企业、大专院校和科研院所围绕节能与新能源汽车技术的自主创新,与整车研发单位开展了紧密的合作,形成了良好的产学研相结合的科研氛围,为解决节能与新能源汽车发展的共性基础技术的瓶颈问题提供了强大了技术保障。l “十五”期间,我国节能与新能源汽车大规模的研发吸引了一批长期在国外从事汽车研发的高级专家,并培养、锻炼了三千多人技术骨干队伍。为“十一五”重大项目的研发提供了161、人才队伍保障。l “十五”电动汽车重大科技专项和“清洁汽车行动”代用燃料汽车攻关专项的实施,已基本建立起一套比较科学有效的项目管理模式和管理机制,也将为顺利组织“十一五”节能与新能源汽车重大项目的工作,提供了组织管理基础和经验。l “十五”节能与新能源汽车的研发,得到了相关地方政府的关怀和帮助,对于研发课题承担单位给予了资金、政策、示范运营等方面的有力支持,为“十一五” 节能与新能源汽车重大项目的实施形成了优良局部环境。l 在重大项目和国家资金的引导下,企业、民间和国家投资机构看好节能与新能源汽车良好的发展前景和显著的社会经济效益,将为重大项目的发展投入配套资金,可保证节能与新能源汽车发展的资162、金需求。2 组织措施“十一五”节能与新能源汽车重大项目将按照863计划管理办法,坚持市场为导向,整车产品为载体,动力平台为核心,关键部件为突破,共性技术为深化,公共平台为支撑,根据自身研发布局特点,深化组织管理,充分调动资源,择优竞争发展,实施节点控制,加强交流合作,保障重大项目的顺利实施。(1)深化组织管理在“十五”重大专项的基础上深化管理,建立由科技部高新司领导、重大项目总体组负责、重大项目办公室具体组织、监理公司参与监督的四位一体的节能与新能源汽车重大项目组织管理体系。科技部高新司 重大项目总体组监 理 公 司 重大项目办公室 整车产品、动力系统技术平台、关键零部件总成、基础技术集成创新163、课题科技部高新司:领导决策项目重大事项,组织协调部门合作,调整控制发展方向,督促保障课题实施。重大项目总体组:调研规划发展方向,检查指导课题实施,调控重大项目技术路线,贯彻实施三大战略,尝试建立产业联盟。重大项目办公室:为高新司项目管理服务、为课题单位研发服务、具体组织重大项目实施和文档管理,提供动态信息与决策分析,组织公共技术创新平台,开展技术交流、宣传推广与公共关系。监理公司职责:观察了解课题进展、监督检查实施过程、收集分析课题实况、 汇报反馈现实问题。(2)充分调动研发与产业化资源充分利用“十五”已有的较好技术平台和基础,在此基础上突出核心技术的突破和系统优化,不断深化研究内容和产业化的164、要求。“十一五”重大项目体现共性技术的开发与共享,聚焦于动力系统技术平台和关键零部件研发,使得更多的整车企业在“十一五”通过资源共享的方式参与国家项目并从中受益,推动整车与零部件的产业化。同时,通过批量样车和产品车的生产和投入使用,拉动节能与新能源汽车产业技术的实质进展,实现量与质的良性互动。“十一五”重大项目的实施将进一步加强集成创新,建立以动力系统技术平台为核心的整车牵头、关键零部件配合的共同开发模式,建立以关键零部件总成为主导、共性基础技术配合的协同攻关机制。利用组合课题,促进协同开发,在推动节能与新能源汽车产业化的同时解决深层次的技术问题,促进电动汽车技术链与产业链建设。(3)择优竞争165、发展本项目是一个集成技术创新的国家大型科技项目,各关键子项目在研究目标、主要研究内容等方面相互关联而又具有不同的特点,每一个子项(课题)都具有较大的科研难度和失败的风险,因此,承担单位的选择将坚持“优胜劣汰、动态全过程管理”的基本原则。新上课题课题承担单位遴选的方法包括择优委托和公开招标的方式。承担单位遴选程序如下图所示,主要分为两个大的抉择点,第一,通过自由申报、形式审查和公开评标或评审,确定某课题的承担单位。第二,通过科技部、集成课题承担单位、协调课题承担单位之间就集成创新进行充分的技术交流与洽谈,签订三方合同项目自由申报形式审查公开评标或评审确定承担单位技术交流、洽谈,合同准备签订合同项166、目指南公示滚动立项课题在确定滚动实施课题时,将充分考虑“十五”成果的继承性,团队的延续性; 技术方案的创新性和完成研发任务的可行性、可靠性; 技术方案的技术经济性、工艺性可行性、产业化基础。对于执行中课题,将通过节点检查、过程跟踪、过程评审,并依据课题阶段合同进行验收,引入全过程的竞争机制。通过客观评价合同完成情况,实行课题的滚动淘汰机制,保持课题承担单位的先进性和项目成功的可靠性。重大项目坚持采取鼓励竞争的措施,采用A、B角等措施进行N to N择优双向配套。主要课题承担单位的基本条件要求:l 整车产品课题:必须建立在充分的市场研究的基础之上,须由国内整车生产企业牵头承担,必须以自主知识产权167、的整车为基础,该产品必须纳入课题承担企业的产品规划;l 动力系统技术平台课题:须由具有集成能力的国内整车生产企业或相关高科技公司牵头承担,支持能够面向行业和企业多个产品的公共技术平台和研发基地的形成;l 关键零部件课题:主要由具有产业化基础条件的相关零部件企业独立或与高校、研究单位联合承担,重视节能与新能源汽车关键零部件课题的技术进步和承担单位产业化基础能力建设,重视以整车需求为导向的零部件产业链的形成。l 共性基础技术和部件课题:主要由相关高校、研究单位或高科技专业公司独立或联合承担;基础技术支持与其他领域的合作,基础部件支持产业链形成;l 公共技术支撑平台:主要由具有公正独立地位的、具有相168、关资质的业内单位独立或联合承担。(4)强化监督与节点检查l 根据课题特点设置节点,由监理公司、集成课题单位和重大项目办公室按照节点考核要求进行课题检查,协调解决课题执行中出现的问题。电动汽车动力系统技术平台关键零部件产品十五整车和零部件产品的深化考核与优化,批量生产产业技术创新支撑20062010200820072009新一代动力系统技术平台及整车产品研发与产业化关键零部件产品研发与产业化由监理部、集成课题单位、项目办按节点管理控制项目组织措施l 组合课题l 协同开发l 节点控制l 梯度延伸整车产品整车产品共性基础技术(5)加强交流合作l 在十五跨部门政策研究协调小组的基础上,由科技部牵头,联169、合国家发改委、财政部、公安部、建设部、环保总局、技术监督局、税务总局等部委和有关只能部门,成立国家层面的“电动汽车产业化工作领导小组”。 l 在整车和动力系统技术平台方面,加强信息沟通,进行检测监督、开发流程等方面的交流,使得更多的整车企业通过资源共享的方式参与国家项目并从中受益,同时推动整车企业间及整车与零部件产业联盟的形成。l 在关键零部件方面,强化责任专家职责,成立行业专题组,与各整车单位加强配合与协调,加强行业技术开发、协调和信息交流工作,引导零部件产品规格化、系列化、产业化建设。l 在基础共性技术研究方面,建立与其他科技计划和行业的协调机制。根据2006年3月-4月分别召开的“节能与170、新能源汽车(整车)发展战略研讨会”、“车用燃料电池发展战略研讨会”、“车用动力蓄电池发展战略研讨会”、“车用驱动电机系统发展战略研讨会”的研讨结果,提出一批建议在“十一五”科技计划其他领域安排的研究内容(见附件1)l 在节能与新能源汽车技术创新公共支撑服务平台方面,通过加强交流与合作,建设和完善节能与新能源汽车有关政策、标准、技术、产品、市场等方面的专业数据库并向重大项目团队成员提供服务;建立知识产权保护热线服务机制,形成研究国家大型科技项目知识产权共享机制;组织开展国内外技术咨询、技术交流与培训;探索科技与经济结合的具体模式,争取金融投资;开展节能与新能源汽车的科普宣传活动,提高公众的认知。171、十、项目主要任务承担单位建议“十一五”节能与新能源汽车重大项目在确定主要任务承担单位时,将充分考虑利用“十五”863电动汽车重大专项研发成果、研发团队以及研发与产业化基地的基础,并按照“十一五”863计划重大项目管理新的要求进行遴选。1 选择承担单位的基本原则 本项目是市场导向的重大科研项目,而产品是关键技术的载体,因此,承担单位的选择将坚持“突出企业创新主体、产学研紧密结合”的基本原则; 本项目是“十五”863计划电动汽车重大专项和攻关计划“清洁汽车行动”的延续,同时,又承载着新的使命,具有新的特点,因此,承担单位的选择将坚持“突出继承与发展相结合”的基本原则,以形成持续发展的创新能力; 本172、项目作为国家科技创新计划,承担单位的选择将坚持“坚持公平、公正、公开”的基本原则,高度重视具有创新能力的新团队的参与,以及新生力量与“十五”团队的强强联合。重视产学研紧密结合和战略联盟; 本项目高度重视技术方案的创新性、技术突破以及完成研发任务的可行性;高度重视技术方案的技术经济性、工艺性以及产业化可能性。2 主要课题承担单位建议及遴选程序依据上述原则和“十一五”863计划改革的基本思路,初步确定“节能与新能源汽车重大项目”主要任务承担单位如下:整车产品技术课题(企业投入为主)核心动力系统技术平台课题关键零部件产品技术课题共性基础技术课题“十五”电动汽车整车和零部件产品的深化考核与优化,批量生173、产产业技术创新支撑;新一代动力系统技术平台及整车和零部件产品研发与产业化上汽集团燃料电池汽车上燃动力公司、同济大学清能华通公司、清华大学1、充分利用“十五”零部件研发与产业化资源:燃料电池发动机:中科院大连化物所上海神力科技公司驱动电机课题:上海安乃达公司上海鲍麦克斯公司北京中纺机电公司北京中科易能公司哈工大动力蓄电池课题:中炬森莱、北理工苏州星恒电源湖南神舟科技江苏春兰集团天津蓝天公司有色金属研究院2、发挥行业力量,培育新兴零部件研发与产业化资源(数家)。针对“十一五”节能与新能源汽车发展的深层次关键瓶颈技术展开联合攻关,扎实推进整车和关键零部件性能、可靠性、耐久性、性价比等产业化技术的提升174、(数家,以子课题或组合课题的形式出现)北京客车总厂东风汽车公司第一汽车集团长安汽车奇瑞汽车公司混合动力汽车东风电动车辆公司一汽集团技术中心长安汽车研究院奇瑞汽车公司研究院北京客车总厂北方华德客车天津汽车股份纯电动汽车北京科凌公司、北理工天津清源公司、中国汽研新兴电动汽车整车产品研发与产业化新兴节能与新能源汽车客车与轿车生产企业(数家)依托现有节能与新能源汽车动力系统技术平台为主:燃料电池汽车混合动力汽车纯电动汽车代用燃料汽车代用燃料汽车发展上汽集团一汽集团东风汽车长安汽车代用燃料汽车国家燃气汽车工程中心代用燃料发动机课题:潍坊柴油机厂、玉柴机器股份、一汽、东风、上柴、大柴等十一、其他需要说明的175、问题1 项目发展机遇在“十一五”期间,在重大项目的实施过程中,电动汽车将面临包括奥运会、世博会在内的多个发展机遇。首先,国际性能源和环境问题的日益突出,汽车作为能源的主要消耗者,面临着动力系统能源转型的重大机遇,而电动汽车已经被国际公认为汽车节能、环保技术和交通能源转型过程中各种技术途径中的重要选择;第二,我国汽车工业的快速发展,能源、环境的压力巨大,而且还有日益加剧的明显趋势,建设节约型社会、和谐社会、以及可持续发展的要求,对节能环保型汽车尤其是电动汽车的发展提供了良好的发展机遇;第三,我国汽车工业自主创新能力建设,提到了历史的高度,以电动汽车为代表的节能与新能源汽车是未来汽车工业的重要发展176、方向,其关键技术是汽车技术的制高点,因此,为节能与新能源汽车重大项目提供了更为广阔的发展空间和历史机遇,同时,也赋予了重要的历史使命。第四,在重大项目执行期间,有两个重要的历史性发展机遇,第一就是项目中期适逢2008北京奥运会,第二是项目末期2010上海世博会。这两个历史性事件,对重大项目所带来的发展机遇,可以概括为以下三个方面: 为节能与新能源汽车重大项目设定了国际性的阶段目标; 为节能与新能源汽车重大项目的阶段性成果提供了极为难得的示范平台; 在市场导入期,为节能与新能源汽车重大项目技术成果和产品提供了向世界展示和宣传的机会。随着我国新的汽车排放标准的实施,国家陆续制定和出台鼓励生产使用清177、洁、节能和多元化能源结构的汽车的政策,燃油供应趋于紧张、价格上涨的趋势不可逆转,市场对清洁节能的燃气汽车、新型燃料汽车存在巨大的需求。预计项目所涉及的多数技术开发成果将能够得到推广应用,具有良好的市场前景。2 项目实施过程中可能遇到的风险根据“十五”863电动汽车重大专项实施的经验,“十一五”节能与新能源汽车重大项目不存在颠覆性的风险。但是在当前激烈的国际竞争环境中,重大项目的实施过程中,仍然需要做好应对风险的准备。这些风险主要表现在以下四个方面:1)技术研发的风险关键部件核心技术的突破具有较大的难度,时间上也具有不确定性。重大项目既是产品开发,更重要的是关键技术的研发,其技术难度是非常大的。178、一些关键部件核心技术是否能够取得突破,取得突破的时间,对项目最终总体目标的实现,都会产生重要影响。因此,需要对相关技术难点进行深入分析,制定有效的应对方案。但是,总体来说,只要技术路线选择恰当,经过努力,应当能够解决。国际技术资源和关键技术及零部件来源的不确定性,有可能给项目的实施带来一定的风险。本项目的研究开发过程中,既坚持自主创新,也鼓励国际合作,同时,必然要采用国外部分关键零部件或关键材料。因此存在国外技术资源、零部件和材料来源的确定性问题和长期批量供应的稳定性问题,这些问题将对项目研究开发和成果的产业化带来一定的风险。为此,在项目启动初期,就要研究应对预案,在总体技术方案、国际合作对象179、和合作方式等方面,尽可能设计备选方案,同时避免对国际技术资源和零部件的独家依赖性,从而,规避此类风险。关键基础技术和基础材料领域的突破具有较大的难度,有可能给项目的实施、取得高水平成果带来一定的技术风险。实现本项目的总体技术目标,高水平完成项目研究工作,在较大程度上依赖于关键基础技术和基础材料领域的突破。而相关的研究工作能否成功存在不确定性,从而,给项目实施以及最终取得高水平的成果带来一定风险。本项目在规划初期,就对关键基础技术、基础材料等给予了高度重视,同时,积极与相关领域的专项研究紧密配合,集成本项目和相关领域的科研力量,能够规避这一风险。2)知识产权及专利技术的竞争压力由于在节能与新能源180、汽车的研发和产业化方面,发达国家具有先发优势。国外公司在国际和我国国内已经注册了大量的专利,这将使重大项目中各子项目的研发过程中,在技术路线的选择、核心技术方案的确定和专门技术的采用等方面,受到国外技术封锁和知识产权及专利技术的压迫,从而给项目的成功实施提出严峻的挑战。研究国内外的技术专利,保护自己的知识产权工作,必须上升到战略的高度予以重视。3)国外产品激烈竞争的市场压力发达国家在节能与新能源汽车技术方面已经进行了长时间的研究并取得了大量研究成果,部分车型已经形成产业化规模并看准中国潜在的市场。相对而言,我国节能与新能源汽车特别是电动汽车仍然处于起步阶段。发达国家会对节能与新能源汽车的研发和181、产业化施加压力,从而影响重大项目战略目标的实现。因此我国政府和企业必须予以高度重视,研究制定相应的预案。4)我国工业基础较弱,对项目的实施产生一定影响一些基础部件的技术水平、制造水平和产业化能力较弱,对项目的研究和产业化目标都有一定影响。我国自主产权的整车平台的市场竞争力尚不强大,对节能与新能源汽车的市场竞争力也会产生较大影响,从而影响节能与新能源汽车的产业化。因此,一方面应与973、863其它领域的国家科技项目加强合作;另一方面与国内相关企业协作攻关,同时通过国际合作和全球采购等方式,解决目前遇到的问题。另外还应加紧我国工业基础的建设,为我国节能与新能源汽车发展奠定坚实的基础。 附件1 建议182、在“十一五”科技计划其它领域安排的研究内容附件一:建议在“十一五”科技计划其它领域安排的研究内容分类研究内容备注燃料电池发动机部分l 高温低湿度质子交换膜材料研究l 耐腐蚀的金属双极板材料研究材料与元器件l 燃料电池反应机理(膜电极组件的成流机理、结构有序化,衰减机理、延缓腐蚀对策)l 燃料电池流体分配与两相流理论(不同尺度多孔介质内传递与两相流行为、电堆内各单池流体分配与敏感度分析、模块内各电堆间流体分配与动态响应)l 燃料电池环境适应性研究(20摄氏度以下水的存在形式与储存启动的关系,硫化物的中毒机理,颗粒物对扩散层的影响分析)l 燃料电池新材料与新结构探索研究(抗腐蚀廉价金属合金材料及质183、子导体树脂、抗硫化物中毒催化剂和电极结构、超低铂或非铂的电催化剂)基础技术动力蓄电池部分l 锂离子动力蓄电池隔膜l 新型锂盐与电解质l 新一代低成本高性能锂离子动力蓄电池正负极材料l 新一代高性能镍氢动力蓄电池正负极材料l 新一代集流体材料l 动力蓄电池用新型添加剂l 超级电容器用高性能碳材料、新型电解质材料与元器件l 新一类高速电极反应机制及材料,超高功率电池新体系l 动力蓄电池安全性机理与控制技术l 新一代高性价比电池材料l 动力蓄电池电极界面结构与动态均一性研究l 动力蓄电池局域环境影响评价基础技术驱动电机部分l 高温高性能稀土永磁材料研究l 低成本高性能绝缘材料研究l 高性能硅钢片研究l 高速轴承研究l 电力电子模块(IGBT)芯片研究l IGBT绝缘导热陶瓷金属复合材料研究材料与元器件