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中国新能源汽车研发进展王贺武清华大学汽车工程系2009.7.28提纲战略选择研发进展产业前景中国新能源汽车战略选择2007年，汽车产量888万辆，销售量870万辆，增长均超过22%，预计2009年产量将超过1000万，并在今后几年内成为全球昀大汽车生产国。汽车保有量4229万辆；农用车1400万辆；拖拉机1482万辆；摩托车8709万辆；挂车87万辆；总机动车保有量1.6亿辆。1609180220532383269431603586422905001000150020002500300035004000450020002001200220032004200520062007YearVehiclePopulation10k2072343254445075717288880200400600800100020002001200220032004200520062007YearVehicleoutput10k背景：中国已成为汽车制造大国中国新能源汽车战略选择年2005201020202030保有率（/千人）24.240.294.53214.28汽车保有量（百万）31.6053.48132.06312.85乘用车保有率（/千）16.423.267.72183.04乘用车保有量（百万）21.4430.7594.61267.24背景：中国汽车市场潜力巨大中国新能源汽车战略选择05000100001500020000250003000035000万吨2000200120022003200420052006中国石油产量、进口量及消费量石油产量石油净进口量石油消费量石油对外依存度0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年对外依存度20062006年，我国石油消费量年，我国石油消费量达达3465534655万吨，仅次于美国万吨，仅次于美国，是世界上第二大石油消费，是世界上第二大石油消费国。车用燃油年均增长速度国。车用燃油年均增长速度达到达到12%12%左右，左右，20082008年，车年，车用燃油消耗占国内成品油消用燃油消耗占国内成品油消耗总量的耗总量的60%60%以上。以上。背景：我国车用能耗形势严峻中国新能源汽车战略选择燃料效率CO2排放与大气相当CNG直喷式混合动力纯电动燃料电池混合动力汽油发动机直喷式带式CVT均质直喷式柴油发动机电控双陀螺CurrentGasoline+AT排气污染（HC+Nox）标准12倍1/23倍1/3¾汽车新型能源动力系统技术成为应对汽车能源与环境挑战的根本出路气候变化与石油安全气候变化与石油安全————油耗法规和油耗法规和CO2CO2法规法规————汽车动力电控化与电气化汽车动力电控化与电气化背景：全球节能与新能源汽车产业革命电控发动机电控发动机中国新能源汽车战略选择优化现有的车用能源动力系统优化现有的车用能源动力系统————发展节能汽车发展节能汽车过渡战略过渡战略转型战略转型战略开发新一代车用能源动力系统开发新一代车用能源动力系统————发展新能源汽车发展新能源汽车并并行行互互动动可持续发展的汽车能源动力双重战略双重战略目标：我国汽车能源动力系统发展战略导向中国新能源汽车战略选择汽车动力技术进步提升产业竞争力节能减排能源安全CO2减排减缓气候变化首要目标协同目标目标:多重目标与战略优先级中国新能源汽车战略选择1.建立技术平台，突破关键技术，实现技术跨越2.建立研发平台，形成标准规范，营造创新环境3.建立产品平台，培育产业生态，促进产业发展电机技术动力系统技术平台技术目标：建立节能与新能源汽车技术平台体系实现从汽车生产大国到汽车技术强国的跨越中国新能源汽车战略选择节能目标：我国汽车节能技术发展目标中国新能源汽车战略选择CO2-排放汽油，柴油原油CO2CO2排放减少排放减少氢/电燃料太阳能核能风能等可再生能源合成燃料，GTL、BTL、CTL合成气(H2,CO)煤生物质时间时间车用能源转型是一个长期的过程，可能要持续一个世纪CNGCNG天然气新能源目标：推进我国交通能源转型中国新能源汽车战略选择目标：中国特色煤基车用能源比较分析与选择050100150200250A0级汽油车A0级纯电动A00级纯电动A000级纯电动每公里碳排放/g2008电力结构2020电力结构0%5%10%15%20%25%30%35%甲醇FT柴油二甲醚天然气电能量效率煤基路径0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%M100DMECTL电能温室气体排放TTWWTT电动化是利用煤基燃料的最佳途径中国新能源汽车战略选择我国汽车节能与新能源发展综合目标到2020年，实现节约和替代石油燃料一亿吨以上。中国新能源汽车战略选择技术路线图：中国汽车能源动力技术路线常规公路交通（商用车、轿车）液体燃料（汽、柴油为主与替代燃料掺混，逐步发展到生物燃料）＋内燃发动机（尤其是直喷压燃式发动机）＋燃油车和混合动力车,逐步发展到可充电式混合动力电动车1.1.城市公路交通气体燃料（天然气为主与其他气体燃料掺混，逐步发展到氢气）＋内燃机,逐步过渡到燃料电池发动机＋燃气汽车及其混合动力车,逐步发展到燃料电池电动车2.2.大众个人交通电燃料（煤电为主，逐步增加可再生能源电力比例）＋电池/电机动力系统＋纯电动车3.3.中国新能源汽车战略选择技术路线图－混合动力汽车模块化电控发动机电控发动机混合动力发动机混合动力发动机充电式混合动力充电式混合动力中国新能源汽车战略选择技术路线图－纯电动轿车小型化小排量燃油轿车增程式小型电动轿车小型化纯电动轿车轻型电动车微型电动轿车小型化纯电动轿车（锂电池+轮毂电机+电动化底盘+家用电源充电）通过小型化实现规模商业化中国新能源汽车战略选择技术路线图－燃料电池汽车平台化燃料电池汽车平台燃气汽车能源系统平台燃气汽车能源系统平台混合动力汽车动力系统平台混合动力汽车动力系统平台电动汽车底盘系统平台电动汽车底盘系统平台燃料电池汽车平台通过平台化适应能源多元化中国新能源汽车战略选择四轮小型电动车电动摩托车电动自行车电池/电机驱动系统小型纯电动轿车内燃机/电机总成小型并联混合动力轿车(BSG/ISG)先进的内燃机动力系统(30%-40%节油潜力)两电机间无离合器两电机间有离合器混联(包含plug-in)串联(包含plug-in增程式)油-电混合汽/柴油发电机氢-电混合燃料电池发电机气-电混合气体燃料发电机技术路线图：汽车动力技术集成与一体化小型化模块化平台化一体化中国新能源汽车战略选择提纲中国新能源汽车研发进展战略选择研发进展产业前景燃料电池汽车混合动力汽车纯电动汽车动力电池系统电机驱动系统能源管理模块燃料电池发动机整车标定和匹配燃料电池整车技术DC/DC变换器动力电池系统电机驱动系统能源管理模块整车标定和匹配纯电动车整车技术电动汽车关键零部件工业政策、法规、标准、基础设施研究动力电池系统电机驱动系统能源管理模块发动机和传动整车标定和匹配混合动力整车技术机电耦合技术ISA/ISG技术多能源动力总成控制系统电机驱动系统和控制单元动力电池和电池组管理系统第一阶段：三纵三横、整车牵头布局：国家“十五”电动汽车重大专项中国新能源汽车研发进展整车动力系统集成技术整车产品开发关键零部件技术共性基础技术公共支撑平台建设燃料电池汽车动力平台混合动力汽车动力平台混合动力汽车动力平台燃料电池和动力蓄电池电机系统和驱动控制控制器和电动辅助系统混合动力汽车动力系统平台纯电动汽车动力系统平台燃料电池发动机、动力蓄电池、超级电容驱动电机、电机传动系总成、发动机新材料、新部件、共性技术、基础设施相关技术燃料电池汽车动力系统平台各类整车产品技术标准检测试验政策法规示范运营产业融资知识产权技术信息代用燃料汽车关键技术布局：国家节能与新能源汽车重大项目中国新能源汽车研发进展第二阶段：三纵三横、动力平台为核心产业化支撑平台建设（标准、法规、融资等）（2.1）清洁燃油汽车混合动力车可回家充电混合动力车燃气汽车燃气混合动力燃料电池汽车小型电动车纯电动汽车可车载充电的电动车电池/电机/电控先进内燃机机电耦合动力装置电池/电机/电控燃气发动机燃料电池发动机电池/电机/电控电池/电机驱动系统车载充电装置汽柴油清洁化混合燃料液体代用燃料燃气系统与加气站气体混合燃料氢能技术地面充电技术地面充电设施研发支撑平台建设（测试、信息、专利、规划、监理）（2.2）整车动力能源（1.1.1）（1.1.2）（1.1.3）（1.2.1）（1.2.2）（1.2.3）（1.3.1）（1.3.2）（1.3.3）（1.1）（1.2）（1.3）第三阶段：三纵三横、动力模块为重点布局：国家节能与新能源汽车重大项目中国新能源汽车研发进展动力电池系统结构与关键技术CELLBLOCKMODULEBMSSYSTEM圆柱、方形、聚合物功率型、能量型正极：磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料负极：石墨、硬碳、钛酸锂连接技术散热技术密封技术阻燃技术安全保护信号采集保护控制均衡系统显示系统通信系统充电控制DC/DC充电系统AC/DC通信系统CELLModule:电源模块，包括电池组、电池热管理系统，电池监控信号系统、密封防水、阻燃等功能，免维护设计。PowerSystems：包括电源管理系统、充电机及充电管理系统、电池组模块等。BMS：电源管理系统，对各电池或电池模块进行管理，包括安全保护、电量及电池状态监控及显示、电池均衡控制。Cell:单体电池CellBlock:单体电池串并连接体，设计上考虑电池连接的可靠性，电池集流等。电池/电机/电控：车用动力电池系统技术进展中国新能源汽车研发进展我国6-6.5AhHEV用镍氢电池的进展趋势电池/电机/电控：车用动力电池系统技术进展中国新能源汽车研发进展EV用锂离子蓄电池•我国EV用动力锂离子蓄电池的能量密度和功率密度与德国、法国等先进国家的产品水平相当，但在循环寿命（常规条件）上还有差距。1151471108412001100790600020406080100120140160德国VARTA法国Saft我国锰锂系列我国铁锂系列能量密度(Wh/Kg)0200400600800100012001400功率密度(W/Kg)能量密度(Wh/kg)循环寿命电池/电机/电控：车用动力电池系统技术进展中国新能源汽车研发进展676070951811150023001220020406080100法国SAFT(7Ah)日本日立(12Ah)韩国LG(6Ah)中国(15Ah)能量密度(Wh/Kg)040080012001600200024002800功率密度(W/Kg)能量密度功率密度HEV用锂离子蓄电池•我国HEV用高功率锂离子蓄电池的综合性能取得了长足的进步，缩小了与国外先进水平的差距，已初步满足实用化要求。电池/电机/电控：车用动力电池系统技术进展中国新能源汽车研发进展电池/电机/电控：车用电机系统技术进展中国新能源汽车研发进展具有中国特色的永磁电机系统产品平台关键技术与新产品开发取得新进展混合励磁电机系统双机械端口电机的电力无级变速系统（EVT）ISG电机-内燃机一体化构型电池/电机/电控：车用电机系统技术进展中国新能源汽车研发进展29当前攻关重点：车用电力电子控制器集成技术•基于DSP的多功能全数字控制电路小型化与EMC技术•叠层母排与电解电容/膜电容模块化结构设计技术•电力电子集成控制器的高换热系数的热管理技术•电力电子集成模块多参量（电气参数、温度场）实验测试方法电池/电机/电控：车用电机系统技术进展中国新能源汽车研发进展新能源动力控制系统关键技术电池/电机/电控：电子控制系统技术进展中国新能源汽车研发进展燃料电池发动机控制系统VCU分布式主控制器(24V供电)燃料电池发动机主控制器FCS单片电压测量子系统水热管理子系统空气和氢气控制子系统电子电器子系统DC/DC控制系统DCC电池管理系统BMS电机控制系统MCU数据采集系统DAQ氢气压力和温度检测系统HPSABS车身控制系统网