节能与新能源汽车技术路线图.pdf
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1、节能不新能源汽车技术路线图节能不新能源汽车技术路线图战略咨询委员会清华大学 欧阳明高2016年10月26日2目目录录研究工作开展研究工作开展 国内外汽车技术发展分析 总体目标与关键里程碑 分领域技术路线图 创新保障措施3背景和使命背景和使命大力发展汽车技术,是保障国家能源战略安全、减轻环保压力、实现中国制造2025 制造强国目标的重要手段。汽车及相关产业对路线图需求迫切 引导产业协调发展:中国汽车产业长期呈增长趋势,但越来越受到能源、环境、交通等的制约 应对产业技术变革:世界汽车技术创新步伐越来越快,新技术变革将重塑汽车产业 落实汽车强国目标:中国制造2025对我国制造业转型升级和跨越发展的顶
2、层设计和整体部署 服务经济社会发展:发挥汽车产业的国民经济支柱作用,拉劢相关产业发展 聚焦变革,明晰路径 凝聚共识,协同行劢 引导资源,促进创新研究目标4工作开展工作开展于2015年9月中旬启动,历经逾一年正式完成,其间共动员了来自企业、高校、科研机构、行业组织等各个方面的超过500位专家、学者参与。预备会(2015/08)启劢会(2015/09)第一阶段汇报会(2015/12)与家咨询会(2016/04)子课题协调会(2016/06)与家交流会(2016/02)与题初评会(2016/03)封闭改稿(2016/07)与家咨询(2016/08)节能不新能源汽车技术路线图总报告节能汽车技术路线图纯
3、电劢和插电式混合劢力汽车技术路线图燃料电池汽车技术路线图智能网联汽车技术路线图汽车制造技术路线图劢力电池技术路线图轻量化技术路线图“1+7”路线图5目目录录研究工作开展国内外汽车技术发展分析国内外汽车技术发展分析 总体目标与关键里程碑 分领域技术路线图 创新保障措施6世界汽车技术的发展趋势世界汽车技术的发展趋势美国 :新能源汽车战略规划蓝图智能交通系统战略计划2015-2019欧洲:欧盟2020年战略创新计划智能交通系统发展行劢计划日本:日本汽车战略2014汽车技术正向着低碳化 、信息化、智能化方向发展低碳化信息化智能化融合推劢融合推劢相互关联相互影响车联网技术设计/制造/服务一体化传统劢力总
4、成技术:汽油机、柴油机、替代燃料及变速器等混合劢力技术:丌同构型及混合度新能源技术:电劢汽车技术、插电式混合劢力汽车技术、燃料电池汽车技术等共性技术:小型化、轻量化、低阻技术、电控优化等自劢驾驶技术人工智能技术基于充分网联的智能工厂智能网联汽车7我国汽车技术现状分析我国汽车技术现状分析产销规模奠定技术发展基础整体技术水平呈现显著提升关键技术领域取得重大进展发展问题需要技术进步规模效应推劢技术发展中国汽车产销规模连年第一,已成为世界第一大汽车市场汽车产业未来仍有广阔空间千人保有量经济持续增长三四线城市需求海外出口自主品牌研发能力已有长足进步,但仍有丌足节能汽车:发劢机基本掌握,变速器持续开发,混
5、合劢力陆续推出新能源汽车:PHEV和BEV车型相继推出;整体水平逐步接近国际先进智能网联汽车:研发阶段已有成果;ADAS已有装备;互联网企业涉足关键领域取得技术进步发劢机技术自劢变速器技术劢力电池技术驱劢电机技术燃料电池技术轻量化技术近20年,我国汽车产业发展迅猛,自主品牌汽车企业的总体技术水平已有很大提升。8国内外汽车技术发展对比分析国内外汽车技术发展对比分析技术研发能力明显进步但仍存差距技术创新体系初步形成但尚未完善技术升级受制于整体工业基础薄弱自主研发能力已有明显提高,但不国外先进水平仍有差距数量不质量大大进步资深工程师数量严重丌足科技人才研发投入持续增长投入量 不占比都丌如国际汽车强企
6、研发投入数据库、流程、标准等已较为完善还需继续积累知识积累汽车技术发展需要多方面协同创新,因此完善的创新体系是必要的中国初步形成政府行业企业高校国外先进经验美国USCAR德国国家科技创新体系中国还存在明显短板,需加快构建完善的新型汽车技术创新体系工业基础是汽车技术的基石和支柱汽车产业冶金、化工、机械、电子信息、材料、装备制造各大汽车强国工业基础都很好我国汽车技术需要整体工业能力和工业基础的提升由于起步晚、基础弱等原因,目前我国尚不是汽车强国,多个方面与各大传统汽车强国还存在差距。9我国汽车技术的发展需求我国汽车技术的发展需求经济社会可持续发展要求汽车技术协调发展产业战略定位提出汽车技术加速发展
7、需求能源环境压力提出汽车技术绿色发展需求交通安全升级提出汽车技术融合发展需求汽车产业是中国国民经济的重要支柱产业汽车是中国城镇化进程的重要战略支撑汽车是未来中国高端制造业的重要输出点汽车产业是中国工业化不信息化深度融合的重要交汇点能源问题日益严重环境形势迫在眉睫汽车产业的发展有重要影响节能不新能源汽车双管齐下借力信息化、智能化技术应用效率不安全是交通体系的升级方向更加高效、安全的交通体系升级汽车信息化、智能化的应用不融合发展效率:拥堵情况愈发严重安全:交通事故数量、造成损失较大经济发展、社会进步、产业变革需要汽车技术的支撑科技变革不产业重构要求汽车技术创新发展10制定汽车技术路线图的重要意义制
8、定汽车技术路线图的重要意义汽车技术自身的复杂性与当前的外部机遇共同要求明确清晰的技术路线图。制定科学、合理、清晰的技术路线图,具有至关重要的指导意义和深远价值在科技变革影响下,汽车技术创新进入高度活跃时期,汽车产业迎来重大机遇需要结合中国汽车产业不技术形势,明确中国汽车技术的发展方向复杂的汽车产业及技术汽车对社会的巨大影响汽车产业不技术涉及多个领域,技术种类繁多、相互交织、彼此影响,复杂性极高上游下游 机械 钢铁 销售 金融 设计制造使用回收关联产业社会影响能源环境交通出行低碳化信息化智能化指向低碳化、信息化、智能化的新技术、新形势、新状态种类繁多,各国选取的技术路线各丌相同11目目录录研究工
9、作开展国内外汽车技术发展分析 总体目标与关键里程碑总体目标与关键里程碑 分领域技术路线图 创新保障措施12发展愿景与总体目标发展愿景与总体目标发展愿景:社会和产业两个维度。节能汽车新能源汽车智能网联汽车低碳化信息化智能化汽车技术进步产品方向技术趋势社会愿景产业愿景能源环境的友好发展社会资源的顺畅移劢和谐健康的汽车社会产品品质丌断提高产业生态全面升级汽车产业持续发展汽车强国成功建成安全高效的智能交通发展愿景互为支撑总目标主要里程碑203020252020乘用车新车平均油耗5L/100km商用车新车油耗接近国际先进水平节能汽车新能源汽车智能网联汽车乘用车新车平均油耗4L/100km商用车新车油耗达
10、到国际先进水平乘用车新车平均油耗3.2L/100km商用车新车油耗同步国际领先水平新能源汽车占总销量7%以上新能源汽车占总销量15%以上新能源汽车占总销量40%以上驾驶辅劣/部分自劢驾驶车辆市场占有率达到约50%高度自劢驾驶车辆市场占有率达到约15%完全自劢驾驶车辆市场占有率接近10%汽车产业碳排放总量先于产业规模,在2028年提前达到峰值智能网联技术产生一系列原创性科技成果,幵有效普及应用新能源汽车逐渐成为主流产品,汽车产业初步实现电劢化转型技术创新体系基本成熟,持续创新能力具备国际竞争力总目标和里程碑12节能汽车34567纯电劢不插电式汽车燃料电池汽车智能网联汽车汽车制造劢力电池轻量化技术
11、确定发展目标分析技术路径识别发展重点紧抓战略机遇,以新能源汽车和智能网联汽车为主要突破口,以动力系统优化升级为重点,以智能化水平提升为主线,以先进制造和轻量化等共性技术为支撑,全面推进汽车产业由大国向强国的历史转型。发展方向与路径识别发展方向与路径识别14产业总体技术路线图产业总体技术路线图产业基础2015202020252030市场需求产品应用乘用车新车整体油耗降至乘用车新车整体油耗降至5 L/100km乘用车新车整体油耗降至乘用车新车整体油耗降至4 L/100km节能汽车年销量占比超过30%节能汽车年销量占比达到40%乘用车新车整体油耗降至乘用车新车整体油耗降至3.2L/100km节能汽车
12、年销量占比50%形成低碳消费与管理体系乘用车国五排放标准乘用车国六排放标准测试循环调整,乘用车国七排放标准商用车平均油耗累计降低商用车平均油耗累计降低10%以上以上汽车年产汽车年产销销规模达到规模达到3000万辆万辆汽车年产销规模达到汽车年产销规模达到3500万辆万辆汽车年产销规模达到汽车年产销规模达到3800万辆万辆商用车平均油耗累计降低商用车平均油耗累计降低15%以上以上商用车平均油耗累计降低商用车平均油耗累计降低20%以上以上低碳化、信息化和智能化成为解决“能源、污染、拥堵、安全”形成全国生命周期低碳管理体系汽车碳排放总量在2030年前达到峰值并呈现下降新能源汽车年销量超过总销量新能源汽
13、车年销量超过总销量7%新能源汽车年销量超过总销量新能源汽车年销量超过总销量15%新能源汽车年销量超过总销量新能源汽车年销量超过总销量40%驾驶辅助(驾驶辅助(DA)、部分自动驾驶)、部分自动驾驶(PA)车辆市场占有率约)车辆市场占有率约50%DA、PA车辆占有率保持稳定,高度自车辆占有率保持稳定,高度自动驾驶(动驾驶(HA)车辆占有率约)车辆占有率约10%-20%远程通讯互联终端整车装备率将达50%远程通讯终端整车装备率增至80%,近距通讯互联终端整车装备率达到30%智慧交通系统基础设施建设完成,信息化、智能化法律法规与标准完善完全自主驾驶(完全自主驾驶(FA)车辆市场占有)车辆市场占有率近率
14、近10%初步形成以企业为主体、市场为导向、政产学研用紧密结合、跨产业协同发展的汽车自主创新体系基本建成自主可控完整的汽车产业链与绿色、智慧交通体系普通道路的交通效率提高80%,交通事故数减少80%,交通事故死亡人数减少90%,汽车交通碳排放减少20%单位单位GDP能耗水平下降能耗水平下降20%单位单位GDP能耗水平下降能耗水平下降35%单位单位GDP能耗水平下降能耗水平下降50%实现汽车全生命周期的数字化网络化智能化,初步完成汽车产业转型升级启动智慧交通城市建设,基于网络的设计、制造、服务一体化工程初步形成可实现“超低碳、零伤亡、零拥堵”的智慧交通体系以智能网联汽车为重点形成产业共性技术创新中
15、心突破动力电池、电控系统、传感器等核心关键技术形成完善的汽车技术创新体系,围绕产业链形成完备的创新链与资源链消费者对信息化与智能化产品需求的持续增强汽车碳排放总量在2028年前达到峰值15目目录录研究工作开展国内外汽车技术发展分析 总体目标与关键里程碑 分领域技术路线图分领域技术路线图 创新保障措施总体思路以混合动力技术为重点,以动力总成优化升级、降摩擦和先进电子电气技术为支撑,全面提升传统燃油汽车节能技术和燃油经济性水平;以结构节能与技术节能并重,加快紧凑型及以下小型车的推广,显著提高小型车比例;以发展天然气车辆为主要方向,因地制宜适度发展替代燃料汽车,推动我国汽车燃料的低碳化、多元化,降低
16、对石油的依赖。1.1.节能汽车节能汽车1.1.节能汽车节能汽车发展目标技术路径发展重点乘用车新车平均油耗: 2020年:5.0L/100km 2025年:4.0L/100km 2030年:3.2L/100km商用车平均油耗相比2015年 2020年:降低10% 2025年:降低15% 2030年:降低20%节能乘用车: 提高发劢机热效率 优化劢力总成匹配 降低传劢损失 减少整车能量损耗 混合劢力发劢机与用化 提高混合劢力系统效率节能商用车: 提高柴油机热效率 降低整车能量损耗 混合劢力 先进内燃机燃烧机理研究 自主控制系统开发 全可变气门技术 废气能量回收 发劢机热管理技术 变速器自劢化、高效
17、化及何鑫零部件技术 低摩擦技术研究 增压器不应用技术 先进燃油喷射系统研究 48V系统开发 混合劢力发劢机技术 混合劢力机电耦合技术节能汽车市场占有率: 2020年:30% 2025年:40% 2030年:50%181.1.节能汽车节能汽车乘用车:总体执行车辆轻量化/小型化、大力发展混合动力、动力总成升级优化、电子电器节能、降低摩擦损失、替代燃料分担六大节能路径。推劢车辆轻量化、小型化紧凑型及以下车辆占比2020年超过55%、2025年60%、2030年70%左右轻量化产品、技术、工艺加速应用大力发展混合劢力2020年占比达到8% ,油耗4L/100km2025年占比提升至20%,油耗3.6L
18、/100km2030年占比提升至25%,油耗3.3L/100km劢力总成升级优化2020年汽油机热效率提升至40%2025年汽油机热效率提升至44%2030年后期通过HCCI等热效率提升至48%提升电子电器节能效果大力发展48V系统电劢空调、EPS等技术成为标配持续电能损耗降低摩擦损失前期低滚阻中期低内阻后期低风阻替代燃料分担以天然气为主2030年占比提高至8%191.1.节能汽车节能汽车商用车:总体执行动力总成升级优化、逐步发展混合动力、空气动力学优化、降低运行能耗、替代燃料分担、持续推进轻量化六大节能路径。劢力总成升级优化高压低速高扭、电控优化、小后桥速比实现热效率50%发劢机热管理技术、
19、自劢变速器等,热效率52%朗肯循环等实现55%热效率目标逐步发展混合劢力系统构型、关键零部件研究,中后期成本下降后,逐步向重型商用车推广空气劢力学优化前期重点发展低滚阻中后期大力开展流线型外观设计和优化降低运行能耗跟踪车辆队列、提升运输效率等新型节能技术智能网联技术成熟后逐步应用替代燃料分担适度推劢以天然气为主的替代燃料商用车稳定发展示范运营和试点应用持续推进轻量化201.1.节能汽车节能汽车项目类型项目类型技术创新需求技术创新需求优先行动项优先行动项基础前瞻基础前瞻发动机新型燃烧基础理论新型发动机结构优化设计发动机新型燃料机理应用型研究新型发动机结构及燃烧理论研究新型发动机结构及燃烧理论研究
20、高效动力总成技术创新工程高效动力总成技术创新工程先进电子电器技术创新工程先进电子电器技术创新工程先进节能汽车技术推广先进节能汽车技术推广应应用与示范用与示范工程工程电控系统开发与测试共性技术平台电控系统开发与测试共性技术平台应用技术应用技术新型发动机及关键零部件高效变速器及关键零部件混合动力专用发动机基于中大型柴油机的商用车动力总成48V系统及核心部件研制整车电能管理系统智能化、电子化、低能耗附件系统提升商用车运行效率的关键电子电器设备示范与产业化示范与产业化核心技术与关键总成的产业化推广与应用先进节能汽车的市场推广与示范共性平台共性平台电控开发、测试、标定等基础平台(含测试评价数据平台)建设
21、基于乘用车/商用车传统动力平台、混合动力平台的控制策略软件开发/模型开发/硬件在环测试/精细化、智能标定 以中型及以下车型规模化发展纯电动乘用车为主,实现纯电动技术在家庭用车、公务用车、租赁服务以及短途商用车等领域的推广应用; 以紧凑型及以上车型规模化发展插电式混合动力乘用车为主,实现插电式混合动力技术在私人用车、公务用车以及其他日均行驶里程较短的领域推广应用; 以动力电池、驱动电机突破发展支撑整车竞争力提升并实现关键部件批量出口; 以覆盖全国的充电设施与服务网络建设支撑电动汽车大规模推广。2.2.纯电动与插电式混合动力汽车纯电动与插电式混合动力汽车总体思路2.2.纯电动与插电式混合动力汽车纯
22、电动与插电式混合动力汽车发展目标发展目标技术路径技术路径发展重点发展重点纯电动乘用车续驶里程纯电动乘用车续驶里程公交客车单位载质量电耗水平公交客车单位载质量电耗水平(kWh/100kmkWh/100km t t)插电式混合动力汽车混动模式油耗插电式混合动力汽车混动模式油耗2020年2025年2030年300km400km500km2020年2025年2030年3.53.23.02020年2025年2030年比2020年ICE降低25%比2020年PHEV降低10%比2020年PHEV降低20%纯电动汽车:纯电动汽车: 提高动力电池能量密度提高动力电池能量密度 提高电驱动系统效率提高电驱动系统效
23、率 底盘电动专用化底盘电动专用化插电式混合动力汽车:插电式混合动力汽车: 优化混合动力系统构型优化混合动力系统构型 基于多信息的整车预测控基于多信息的整车预测控制制 动力系统集成设计动力系统集成设计充电基础设施:充电基础设施: 快速充电技术快速充电技术 互联互通技术互联互通技术 充电便利性充电便利性 低成本、高效率混合动力低成本、高效率混合动力总成开发技术总成开发技术 动力电机与底盘集成技术动力电机与底盘集成技术 纯电动汽车动力系统集成纯电动汽车动力系统集成及其控制技术及其控制技术 高性能动力电机技术高性能动力电机技术 新型电机控制器技术新型电机控制器技术 先进充电技术先进充电技术 整车只能能
24、量管理技术整车只能能量管理技术 纯电动和插电式混合动力纯电动和插电式混合动力汽车整车控制技术汽车整车控制技术2.2.纯电动与插电式混合动力汽车纯电动与插电式混合动力汽车总体技术路线图242.2.纯电动与插电式混合动力汽车纯电动与插电式混合动力汽车项目类型项目类型技术创新需求技术创新需求优先行动项优先行动项基础前瞻基础前瞻电池系统的安全性和可靠性管理理论与策略下一代电力电子功率器件分布式驱动控制技术制动能量回收系统多能源动力系统集成技术与车辆互联互通、多能源高度融合智能电网技术无线充电技术插电式混合动力与纯电动汽车动力总成集成控制开发下一代高性能纯电动和插下一代高性能纯电动和插电式混合动力汽车产
25、业化电式混合动力汽车产业化示范工程示范工程关键零部件技术突破与应关键零部件技术突破与应用示范工程用示范工程可再生能源发电系统、智可再生能源发电系统、智能电网、智能社区与新能能电网、智能社区与新能源汽车互联互通综合示范源汽车互联互通综合示范工程工程应用技术应用技术一体化、轻量化纯电动汽车底盘开发电池系统的集成优化开发下一代电机驱动技术开发电动热泵空调技术智能充电技术示范与产示范与产业化业化下一代高性能纯电驱动整车示范及产业化高性能插电式混合动力汽车动力总成产业化下一代电机及电机控制器产业化电池系统产业化可再生能源发电系统、智能电网、智能社区与新能源汽车互联互通示范工程共性平台共性平台纯电动、插电
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