上汽集团-轻量化技术和新能源汽车-131106x

新能源汽车和轻量化技术-1-上海汽车集团股份有限公司凌天钧2013.11.6一、中国汽车工业面临的形势二、新能源汽车发展现状与规划三、上汽轻量化技术现状四、复合材料在新能源车上的应用目录-2-一、中国汽车工业面临的形势二、新能源汽车发展现状与规划三、上汽轻量化技术现状四、复合材料在新能源车上的应用目录-3--4-一、中国汽车工业面临的形势能源Energy中国汽车保有量不断增长，汽车燃油消耗量不断上升，预计2020年将达2.5亿吨，石油对外依存度不断提高，预计2030年将达70%环境Environment2009年，中国道路交通部门能源消耗导致的CO2排放量约为4亿吨，占全国CO2排放总量的8%。我国政府承诺到2020年中国单位GDPCO2排放比2005年下降40%~45%。城市大气中82%CO、48%NOX、58%HC和8%微粒来自汽车尾气。能源和环境正成为世界汽车产业发展的两大重要影响因素。汽车保有量不断增长，汽车燃油消耗量也不断上升，能源安全已成为行业发展的制约因素。汽车尾气已成为CO2和城市大气污染物排放的主要来源之一，严重影响环境，并危害人类身体健康，汽车产业发展面临严峻的环保压力。资料来源：《2011年国内外油气行业发展报告》能源安全：减少能源使用需求，发展可持续交通2012年底，我国汽车保有量超过了1.2亿辆；据预测，2021年我国汽车保有量将达到2.8亿辆；按当前油耗水平，2021年我国汽车油耗将超过5亿吨！甚至超过了2010年我国石油消耗总量；我国目前石油对外依存度已达56.2%。预计2030年将达70%；石油需求预计2020年将达2.5亿吨。方法千人汽车拥有量（辆）总保有量（亿辆）年产销规模（万辆）201520212015202120152021国际经验推算117-119210-2151.5-1.62.9-3.02600-27003900-4000国内经验推算100-104205-2081.4-1.52.7-2.82400-25003700-3800Logistic模型1142161.5-1.62.9-3.0－－中国汽车需求中长期预测-5-环境保护：到2050年全球排放总量需降低50%2010年，全球有约8.5亿辆汽车,消耗了约55%的原油产量,其CO2排放量占到了全球总排放量的15%；到2050年，预期全球约有30亿辆汽车；为使全球温升控制在2℃以内，全球总排放量必须降低50%；为此，汽车排放量必须降为现在的1/6，即从180g/km降到30g/km；-6-燃料消耗量L/100km年份资料来源：国家标准《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》（征求意见稿）编制说明主要国家和地区油耗限制水平走势油耗限制日趋严格，到2015年，中国汽车企业平均燃料消耗量的百公里油耗将限制到6.9L。-7-节能减排的两大途径一是开发新能源汽车；二是传统汽车的动力系统优化及整车轻量化。轻量化+新能源成为汽车工业节能减排的重要手段和发展趋势。-8-一、中国汽车工业面临的形势二、新能源汽车发展现状与规划三、上汽轻量化技术现状四、复合材料在新能源车上的应用目录-9--10-燃油燃气替代燃料氢气电能燃油汽车能源多元化单一的汽车能源最终能源是氢能和电能电能能源多样化——车用能源发展趋势新能源汽车关键零部件示意图电力电子电空调电动转向动力电池系统电驱变速箱EDU/电机-11-驱动电气化——汽车驱动发展趋势主要国家新能源汽车发展规划与措施中国日本美国德国规划名称节能与新能源汽车产业发展规划日本新一代汽车战略2010奥巴马的新能源政策国家电动汽车发展计划车型EV、PHEVHEV、EV、PHEV、FCV、清洁能源汽车PHEVEV、PHEV目标2015年50万辆2020年500万辆2020年：占新车销售的50%2015年：100万辆(?)2020年：100万辆开发资助方向动力电池、电机、电控动力电池、FCV、清洁柴油汽车动力电池、PHEV、燃料电池动力电池、EV金额40亿人民币2300亿日元334亿美元5.6亿欧元消费补贴时间2011年~2012年2009年~2012年2008年~2014年2010年起额度•EV最高6万元/辆•PHEV最高5万元/辆•节能汽车3千元/辆•重量税、购置税全免•EV补贴与传统汽车差价的50%•所得税抵免2500~7500美元；•每个消费者基础设施补贴2000美元。•流通税5年免税注：HEV-混合动力汽车；EV-纯电动汽车；PHEV-插电式混合动力汽车；FCV-燃料电池汽车-12-国内新能源汽车相关政策政策名称实施日期1《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》2009-07-012《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》2011-03-143《节能与新能源汽车产业发展规划》（2012~2020年）2012-06-284《新能源汽车产业技术创新工程财政奖励资金管理暂行办法》2012-10-135《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》2013-09-176《关于开展1.6升及以下节能环保汽车推广工作的通知》2013-10-1-13-•9月17日，国家四部委联合发布了《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》，历经近9个月的真空期，新一轮新能源汽车补贴方案终于正式出炉；•新政定调为：“新一轮的国家支持政策目标是激发企业技术创新和地方推动市场的积极性，促进我国新能源汽车顺利的走向成熟；”•2013年至2015年继续开展新能源汽车推广工作。符合条件的纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车都将纳入中央财政补贴范围；对比此前的政策内容，新一轮新能源汽车补贴方案有几个较为明显的变化：*根据纯电动乘用车续驶里程不同分成三类，直接引导车企在延长续航里程方面做出努力：-80公里以上、150公里以下每车补贴3.5万；-150公里以上、250公里以下每车补贴5万；-250公里以上每车补贴6万元；7月12日，国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，会议要求，政府公务用车、公交车要率先推广使用新能源汽车，并同步完善配套设施；国家发展新能源车主旨在促进汽车产业技术升级、产业转型，提升产业竞争力同时，新能源汽车也面临巨大的挑战和困难。无论从技术上、工程上还是政策上都与国际先进水平有很大的差距。-16-上汽新能源汽车发展里程-17-超越系列FCV凤凰一号FCV2001压缩天然气客车CNG2003二甲醚客车DME2005上海牌FCV轿车2006君越HEV轿车上海牌HEV轿车超级电容客车SC2007领驭FCV轿车插电式FCV轿车2008HEV客车2009EV客车FCV客车荣威750HEV轿车20102011新君越HEV轿车天越EV轿车赛欧EV轿车荣威E50EV轿车2012赛欧SPRINGOEV轿车*CNG:压缩天然气DME:二甲醚SC:超级电容FCV:燃料电池汽车HEV:混合动力汽车荣威550插电强混轿车总体目标十二五末，上汽达到国内新能源汽车20%市场占有率。通过实施节能和新能源汽车战略，快速降低公司平均燃油消耗值，达到国家2015年和2020年平均燃油消耗量限值目标。发展思路重点加快推进混合动力和电动汽车产业化，同时推动燃料电池汽车研发升级和示范运行。敢闯世界新技术起跑线，在开放条件下，以我为主，充分利用国际国内资源，产学研相结合，在新能源汽车关键技术领域提高核心研发能力，培养研发团队，并形成本土零部件供应链，为在汽车工业下一轮竞争中形成核心能力做好充分准备。-18-新能源乘用车产品计划两条腿走路，内外结合，快速打造自己的新能源整车产品-19-产品计划混合动力轿车纯电动轿车插电式轿车技术方案中混纯电动插电强混首款车型荣威750荣威E50荣威550节油效果20%100%50%投产时间2010年底2012年11月2012年底小批量2013年11月上市累计销量＞800辆＞300辆——荣威E50纯电动轿车-20-基本参数外形尺寸（长×宽×高）(mm)3569×1551×1540轴距(mm)2305整备质量(kg)1080性能参数最高车速(km/h)1200~50km/h加速时间(s)＜5.50~100km/h加速时间(s)14.660km/h等速续驶里程(km)180安全等级C-NCAP4级充电时间慢充(220V-240V)6小时快充(380V)30分钟由10%充至80%电量电机类型永磁同步电机峰值功率(kW)52电池类型磷酸铁锂电池总能量(kWh)18荣威550插电强混轿车-21-基本参数外形尺寸（长×宽×高）(mm)4624×1827×1479轴距(mm)2705整备质量(kg)1699性能参数纯电动续驶里程(km)58(NEDC)综合油耗（NEDC）（L/100Km)2.3发动机类型1.5VCT电池类型磷酸铁锂锂离子电池总能量(kWh)11.8荣威750中混轿车-22-基本参数外形尺寸（长×宽×高）(mm)4846×1765×1422轴距(mm)2849整备质量(kg)1602性能参数最高车速(km/h)2050~100km/h加速时间(s)10.9百公里油耗(L)(NEDC综合工况)7.5(同比节油20%)发动机类型1.8T混合动力高效节能发动机最大功率(kW)118最大扭矩(Nm)215电机类型三相异步交流电机峰值功率(2s)(kW)20电池类型磷酸铁锂锂离子电池容量(Ah)4额定电压(V)115燃料电池轿车储氢装置空压机燃料电池电堆-23-基本参数外形尺寸（长×宽×高）(mm)4865×1765×1422轴距(mm)2849整备质量(kg)1975性能参数最高车速(km/h)≥1500~100km/h加速时间(s)≤15续驶里程(km)≥250百公里氢燃料消耗量(kg)≤1.2电机类型永磁同步电机峰值功率(kW)88燃料电池类型质子交换膜额定功率(kW)55电池类型锂离子电池电池容量(Ah)8成本、性能和基础设施--成为新能源汽车发展的主要瓶颈成本基础设施•购买成本高•电池更换成本高•基础设施尚不完善，限制了车辆行驶范围•充电时间长性能•行驶里程无法与传统车相比、需提高产品安全，可靠性，使用寿命-24-一、中国汽车工业面临的形势二、新能源汽车发展现状与规划三、上汽轻量化技术现状四、复合材料在新能源车上的应用目录-25-（8）提高碰撞安全性（减小10%惯性能量）（1）提升燃油效率（每加仑汽油增加2英里行程）（2）降低排放污染（降低油耗6%）（3）增加特色（可增加更舒适功能）（7）提升操控稳定性（底盘反振力量减弱，减少噪音和振动）（5）提升制动性能（制动安全距离可减少10英尺）（6）提升耐久性（降低零件疲劳）（4）增强加速性能（0至60英时/小时的加速所需时间可缩短0.5秒）10%MASSReductionOffers（减重10%效益）汽车轻量化意义汽车轻量化不仅节能减排，而且改善整车操作性能、动力性能和安全性能。-26-实现整车轻量化的基本路径轻质材料•复合材料•高强钢•轻合金•…先进制造工艺•激光拼焊板（TWB）•连续变截面板（TRB）•空心连续变截面钢管（TRT）•自冲铆接（SPR）•….结构优化设计•等强度设计(用足设计极限)•形状拓扑优化•集成化设计•…汽车轻量化轻质材料、结构优化设计和先进制造工艺的应用是实现汽车轻量化的基本途径，三者相辅相成、缺一不可。-27-轻量化实施典型案例—欧洲-28-SteelothersteelgradesDC03/04/06DX54DX56HC180B,HC180YHC220B,HC220YHC260B,HC220YHC300B,HC300LAHC340LAHC380LAHC400THC420LAHD680CAluminumAlMg3,5MnAlMg3,5Mn0,5AlMg4,5Mn0,4AlMg0,4Si1,2AlSi0,6Mg0,5AlMgSiAlMgSi1CastingPlasticsotherkindsofplasticthermoplasticresinthermosettingplasticcarbonfiberOthersot