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解读电动汽车“十二五”专项规划
作者: 吴憩棠 来源: 汽车与配件 日期: 2012年第15期

在《节能与新能源汽车产业发展规划》(2011~2020年)尚未出台前,国家科技部公布了《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》(摘要)。

科技部《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》(以下简称《规划》(征求意见稿)于2010年8月3日公布,历经多次修改补充,于2011年年底正式公布《规划》,但未正式公布全文,现正式公布了《规划》(摘要)。

根据公布的《规划》(摘要)和《规划》(征求意见稿)比较,在重点技术发展方向、发展战略指导原则、技术路线、实施途径等方面基本相同。现将《规划》(摘要)与《规划》(征求意见稿)不同点加以解读。

《规划》提出,发展电动汽车是提高汽车产业竞争力,保障能源安全和发展低碳经济的重要途径。未来5年将是电动汽车研发与产业化的战略机遇期。“十二五”期间,国家科技计划将加大力度,持续支持电动汽车科技创新,把科技创新引领与战略性新兴产业培育相结合,组织实施电动汽车科技发展专项规划。

电动汽车发展的形势与需求

《规划》提出,从国际发展趋势看,随着技术的不断创新与突破,面对金融危机、油价振荡和日益严峻的节能减排压力,2008年以来,以美国、日本、欧盟为代表的国家和地区相继发布实施了新的电动汽车发展战略,进一步明确了产业发展方向,明显加大了政策扶持力度。

从技术层面看,混合动力汽车技术逐步成熟,已进入产品市场竞争期,率先实现产业化,正成为汽车市场销售新的增长点。纯电动汽车蓄电池技术进步加速,整车产品更加接近消费者需求;世界主要汽车制造商加快了纯电动汽车量产步伐;插电式混合动力车作为一种具有纯电动和混合动力双重特征的电动汽车技术成为全球新的研发热点;以蓄电池租赁为代表的纯电动汽车商业模式创新取得进展。燃料电池及燃料电池汽车技术近年来取得突破性进展,国际上各大汽车集团持续投入开展燃料电池汽车研发,燃料电池汽车整车成本显著下降,性能指标已接近商业化水平。

经多年探索实践,国际汽车产业界达成了电动汽车产业化战略共识:在技术路线上,近期(2010~2015年),在依靠传统内燃机汽车技术改进和推进车辆小型化实现降低排放的同时,为满足更为严格的节能减排法规目标要求,应尽快推进混合动力技术的应用,并发展小型纯电动汽车和插电式混合动力车;中期(2015~2020年),在混合动力技术得到广泛应用的基础上,增加汽车动力系统电气化程度,加大小型纯电动汽车和插电式混合动力汽车推广力度;在2020年之后,纯电驱动技术将逐步占据主导地位,通过发展纯电动汽车和燃料电池汽车,实现大幅度降低排放。在车型应用方面,纯电动、混合动力和燃料电池三种类型的电动汽车技术各自具有最优的适用车型。对短途出行需求,可采用小型纯电动汽车;对长途出行需求,主要采用混合动力汽车、插电式混合动力汽车或者燃料电池汽车。

《规划》(摘要)明确提出了在“十二五”期间尽快推进混合动力汽车产业化。现阶段鼓励混合动力汽车率先产业化,是我国汽车行业节能减排自主创新能力的必由之路,无法跨越。我国高度重视电动汽车技术的发展。经过两个五年计划的科技攻关以及奥运会、世博会、“十城千辆”等示范工程的实施,我国电动汽车从无到有,在关键零部件、整车集成技术以及技术标准、测试技术、示范运行等方面都取得重大进展,初步建立了电动汽车技术体系,已申请专利3000余项,颁布电动汽车国家和行业标准56项,建成30多个新能源汽车技术创新平台。

截至2011年10月,我国共推广节能与新能源汽车13085辆,其中混合动力汽车6943辆,占50%以上。经过最近几年持续示范运行,混合动力客车的节能减排效果明显,形成了具有中国特色的混合动力客车发展体系,最接近产业化。

当前,我国电动汽车发展已进入关键时期,既面临重大的发展机遇,也面临着严峻的挑战。我国电动汽车发展中还存在很多需要解决的问题,例如核心技术还不具竞争优势,企业投入不足,政府的协调统筹潜力还没有充分发挥等。总体看,我国电动汽车研发起步不晚,发展不慢,但由于传统汽车及相关产业基础相对薄弱、投入不足,差距仍在,中高端技术竞争压力越来越大。因此,必须加大攻坚力度,推动我国汽车工业向创新驱动转型,抢占技术制高点,培育新能源汽车战略性新兴产业,引领产业变革,确保我国汽车行业可持续发展。

在国家重大需求方面:

1.产业升级的需求。我国已成为全球最大的汽车生产和消费国,面临着节能减排的严峻挑战。我国继2006年超过日本成为全球第二大汽车生产国之后,在2009年又超过美国成为第一大汽车生产和消费国。2010年、2011年产销汽车均超过1800万辆。随着汽车保有量的快速增长,道路交通消耗的燃料量也将持续上升,导致石油消费进入快速增长期,石油对外依存度不断攀升。为了使我国2020年乘用车燃油经济性达到国际同期水平,平均油耗应降至5L/100km以内,采用混合动力为代表的重大汽车节能技术势在必行。同时,以混合动力技术为龙头,可以带动传统汽车节能减排技术的综合集成与全面进步。

2.技术转型的需求。从国家战略性新兴产业看,发展电动汽车是我国汽车工业技术转型和培育战略性新兴产业的历史机遇。从车用能源角度看,电可以作为我国车用主体替代能源之一。预计到2020年和2030年我国汽车中乘用车保有量将会达到1.5亿辆和2.5亿辆的规模,这些车辆全部使用电力驱动情况下所使用总电量分别为电网总发电量的6%和7%。电动汽车大规模应用后,可在电网负荷低谷时段常规充电,对电网起到“填谷”作用,提高发电设备的综合利用率,起到节能减排的效果。

我国发展电动汽车具有独特的资源和市场优势。我国具有电动汽车相关材料资源优势,在锂离子动力蓄电池、永磁电机等电动汽车关键零部件的核心材料方面具有资源优势(如稀土、锂等)。我国具有巨大的、多元化的汽车市场优势,而且在电动汽车基础设施建设方面有后发优势。我国城镇化、城市化过程中,电动汽车充电站等基础设施建设具有较大的发展空间。

3.科技跨越的需求。我国在电动汽车关键零部件高端技术方面总体上尚未形成竞争优势。在蓄电池成组技术、燃料电池发动机技术、车用电机、电力电子集成技术、强混合动力机电耦合技术等方面,与国际先进水平仍有一定差距。

同时,我国在整车动力系统发展方面面临着国际新一轮低碳科技竞争压力。针对能源及环境的压力,各国纷纷制定了更加严格的汽车CO2排放法规目标,促进了低碳技术的发展与竞争。从排放标准来看,汽车厂商仅仅依靠传统车的技术进步无法满足排放限值,必须依靠技术革新。从技术的潜力分析结果来看,将CO2排放降低40%以上的技术途径主要集中在深度混合动力、插电式混合动力、纯电动和氢能燃料电池技术。

电动汽车的技术路线

电动汽车按动力电气化水平分为两类:一类是全部或大部分工况下主要由电机提供驱动功率的电动汽车(称为“纯电驱动”电动汽车,例如纯电动汽车、插电式混合动力汽车、增程式混合动力汽车以及燃料电池电动汽车);另一类是动力蓄电池容量较小,大部分工况下主要由内燃机提供驱动功率的电动汽车(称为常规混合动力汽车)。从培育战略性新兴产业角度看,发展电气化程度比较高的“纯电驱动”电动汽车是我国新能源汽车技术的发展方向和重中之重。要在坚持节能与新能源汽车“过渡与转型”并行互动、共同发展的总体原则指导下,规划电动汽车技术发展战略。

1.确立“纯电驱动”的技术转型战略顺应全球汽车动力系统电动化技术变革总体趋势,发挥我国的有利条件和比较优势,面向“纯电驱动”实施汽车产业技术转型战略,加快发展“纯电驱动”电动汽车产品。实施这一技术转型战略,要依靠自主创新,坚持自主发展,突破电动汽车核心瓶颈技术;同时要充分利用国际资源,进一步提升我国汽车共性基础技术水平,服务于“纯电驱动”的技术转型战略。

2.坚持“三纵三横”的研发布局,我国电动汽车研发在“三纵三横”的技术创新战略指导下,经过“十五”“三纵三横、整车牵头”和“十一五”“三纵三横、动力系统技术平台为核心”两阶段技术攻关,取得了重大技术突破,形成了中国特色的电动汽车研发体系。“十二五”期间,继续坚持“三纵三横”的基本研发布局,根据“纯电驱动”技术转型战略,进一步突出“三横”共性关键技术。在“三纵”方面,纯电动汽车、增程式混合动力汽车和插电式混合动力汽车作为纯电驱动汽车的基本类型;燃料电池汽车作为纯电驱动汽车的特殊类型继续独立作为一“纵”;混合动力汽车主要为常规混合动力汽车。在“三横”方面,“蓄电池”包括动力蓄电池和燃料电池;“电机”包括电机系统及其与发动机、变速器总成一体化技术等;“电控”包括“电动转向”、“电动空调”、“电动制动”和“车网融合”等在内的电动汽车电子控制系统技术。

电动汽车的规划目标

到2015年,在整车、关键零部件、公共平台等29个技术创新方向上实现关键技术突破,全面掌握核心技术,预期申请电动汽车核心技术专利达3000项以上,在30个以上城市进行规模化示范推广,在5个以上城市进行新型商业化模式试点应用,为实现电动汽车规模产业化、尤其是纯电驱动汽车销量达到同类车型总销量1%左右的重要门槛提供科技支撑,引领电动汽车新兴战略产业跨越发展。

这里提出了纯电驱动汽车(包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车、增程式混合动力汽车等)销量达到同类车型总销量1%左右的目标,是科学的、客观的。从目前我国现有情况下,“十一五”期间示范运行车辆未达到预期目标。如《节能与新能源汽车产业发展规划(2011~2020年)》(征求意见稿)提出到2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达50万辆以上及《汽车产业调整和振兴规划》2011年形成50万辆纯电动汽车、插电式混合动力汽车、普通混合动力汽车等产能,新能源汽车销量占乘用车销售总量5%左右的指标,都是不切合实际,无法达到的目标。

形成整车及零部件研发和产业化体系,建设新能源汽车基础设施、产业标准体系和检验检测系统,新增建成节能与新能源汽车领域技术创新平台25个以上,组建“三纵三链”产业技术创新战略联盟,培育形成一批国际知名、具有自主知识产权的关键零部件与整车企业,使我国跻身节能与新能源汽车产业先进国家行列。

在电动汽车产业化方面,到2015年实现混合动力汽车产业化,开展以小型电动汽车为代表的纯电驱动汽车大规模商业化示范,实现燃料电池汽车在公共服务领域小规模示范考核,攻克深度机电耦合、新型电机驱动技术等前沿技术,研究以燃料电池汽车为代表的下一代纯电驱动动力系统平台。

在此阶段,开展以能量型锂离子动力蓄电池为重点,蓄电池模块化为核心的动力蓄电池全方位技术创新,实现我国车用动力蓄电池大规模产业化突破。到2015年左右,在20个以上示范城市和周边区域建成由40万个充电桩、2000个充换电站构成的网络化供电体系,满足电动汽车大规模商业化示范能源供给需求。

电动汽车的组织与保障

1. 建立“三纵三链”产业技术创新联盟

⑴ 建立以产业链为纽带的混合动力汽车产业技术创新联盟探索以产业链为纽带的研发组织机制,建立整车整机厂牵头,纵向整合零部件企业的产业技术创新联盟,组织承担产业化研发科技创新任务。

对于混合动力汽车,建立整车整机厂牵头——纵向整合零部件企业的产业技术联盟,由整车整机厂负责整车与系统开发、生产,并纵向组织零部件企业进行零部件研发与生产,最终面向用户进行销售和售后服务。

⑵ 建立以价值链为纽带的纯电动汽车跨产业技术创新联盟探索以价值链为纽带的研发组织机制,建立“能源供应商-汽车厂商-蓄电池、电机厂商”跨产业技术创新联盟,组织承担面向大规模商业化示范需求的重点科技创新任务。

对于纯电动汽车(包括插电式混合动力汽车),结合其跨产业、跨行业的特点,融合汽车整车厂、动力蓄电池企业、能源企业、网络运营商企业等方面的资源和力量,以实现电动汽车的商业价值为核心,以价值链为纽带跨行业整合资源,建立新型的产业组织模式。

支持电动汽车技术与商业运营模式的集成创新,鼓励汽车企业、蓄电池、电机等关键零部件企业、能源基础设施企业以及示范应用城市紧密配合,积极探讨电动汽车的新型交通模式和新型商业化模式,实现纯电驱动汽车“技术融合、商业可行、协调发展”新型产业机制的突破,研究和探索整车租赁、蓄电池租赁等新型商业模式。

在电动汽车充换电商业模式方面,专家们共识是电动城市公交车建议以换电为主,对电动乘用车以充电为主。但电力供应商却坚持以换电为主的形式布置城市充换电设置。国家应该进行统一协调,避免不必要的浪费。

⑶ 建立以技术链为纽带的燃料电池汽车等前沿技术创新联盟探索以技术链为纽带的研发组织机制,建立产学研结合、以国家研究基地为骨干、以燃料电池汽车为代表的下一代前沿技术创新联盟,组织承担前瞻研究科技创新任务。

对于以燃料电池汽车为代表的下一代纯电驱动核心技术,结合其整个研发技术链涉及多项基础学科技术、具有更广泛的跨产业性的特点,以技术链为纽带,全面整合技术链各个领域的相关技术环节。建成以国家研究基地为骨干的前沿技术创新联盟,实施技术联合开发、突破高端电驱动技术。

从《规划》(摘要)中可看出,电动汽车组织形式有三种:一种以产业链为纽带的混合动力汽车产业技术创新联盟;一种以价值链为纽带的纯电动汽车跨产业技术创新联盟;一种以技术链为纽带的燃料电池汽车等前沿技术创新联盟。但这些创新联盟在我国能否成功,有待观察。而《规划》(征求意见稿)中未提及这三种组织形式。

电动汽车的重点技术布局

在《规划》(摘要)和《规划》(征求意见稿)中大致相同,分为整车集成技术和关键汽车零部件技术。

在整车集成技术方面分为常规混合动力汽车研发与产业化攻关、小型电动乘用车产业化技术攻关、纯电动商用车产业化技术攻关、插电式混合动力车产业化技术攻关、下一代纯电动汽车动力系统技术平台、燃料电池汽车与动力系统平台技术研发。

在关键零部件重点技术方面分为蓄电池/燃料电池、车用电机、电子控制三部分:

在动力蓄电池方面重点技术有高功率型动力蓄电池系统产业化技术研发;能量型与能量/功率兼顾性锂离子动力蓄电池技术研究;新型锂离子动力蓄电池开发;新体系动力蓄电池技术研究。

在燃料电池方面重点技术有开发面向示范和产品验证的燃料电池系统和研发面向技术突破的下一代燃料电池系统。

在车用电机重点技术方面有开发满足混合动力产业化需求的电机/发动机总成;开发满足纯电驱动车辆大规模示范需求的车用电机;突破下一代纯电驱动系统关键技术。

在电子控制单元重点技术方面是开发面向混合动力汽车产业化的电控技术;开发面向纯电驱动汽车大规模商业化示范的电控技术;研发下一代纯电驱动汽车电控技术。

总之,科技部公示的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》是我国“十二五”期间规划了混合动力汽车、纯电驱动汽车及关键零部件具体目标和具体技术指标,是“十二五”期间需研发的重点。

(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:elizabeth)

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