任務(wù)3 新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)和關(guān)鍵技術(shù)

《新能源汽車(chē)概論》任務(wù)3

新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)與關(guān)鍵技術(shù)建議課時(shí)：4學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）了解三縱。（2）了解三橫。教學(xué)目標(biāo)一、新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)二、新能源汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)學(xué)習(xí)目錄新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)從培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)角度看，發(fā)展電氣化程度比較高的電動(dòng)汽車(chē)是我國(guó)新能源汽車(chē)技術(shù)術(shù)的發(fā)展方向和重中之重。要在堅(jiān)持節(jié)能與新能源汽車(chē)“過(guò)度與轉(zhuǎn)型”并行互動(dòng)、共同發(fā)展的總體原則指導(dǎo)下，規(guī)劃電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。1、確立“純電驅(qū)動(dòng)”的技術(shù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略我國(guó)的純電驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線(xiàn)是在2009年提出的，正式發(fā)布于2012年，當(dāng)年3月，科技部“十二五”《電動(dòng)汽車(chē)科技發(fā)展規(guī)劃》正式提出確立“純電驅(qū)動(dòng)”技術(shù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，同時(shí)，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃2012-2020》也再次確認(rèn)了這一戰(zhàn)略。2、堅(jiān)持“三縱三橫”的研發(fā)布局從2000年至2015年的十五年間，由工信部、科技部、財(cái)政部等國(guó)家?guī)状蟛课谛履茉雌?chē)領(lǐng)域已累計(jì)投資近200億元，基本確立了電動(dòng)汽車(chē)“三縱三橫”基本技術(shù)體系的形成，如圖1-3-1所示。新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)

圖1-3-1燃料電池系統(tǒng)新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中的插電式混合動(dòng)力車(chē)型與國(guó)外品牌相比，在電動(dòng)機(jī)、變速器以及整車(chē)能量控制管理系統(tǒng)上還有差距，易出現(xiàn)動(dòng)力模式切換不平順、油耗偏高等問(wèn)題。同時(shí)國(guó)內(nèi)在售的電動(dòng)汽車(chē)中大部分以現(xiàn)有車(chē)型的平臺(tái)進(jìn)行研發(fā)，其底盤(pán)一體化程度不高，整車(chē)輕量化程度需要進(jìn)一步加強(qiáng)。在電驅(qū)動(dòng)總成方面，國(guó)內(nèi)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成化程度很低，發(fā)動(dòng)機(jī)及機(jī)電耦合裝置的技術(shù)較國(guó)外相比很薄弱，關(guān)鍵技術(shù)依然被國(guó)外企業(yè)壟斷。同時(shí)，國(guó)際主流的電機(jī)峰值功率達(dá)到3.8KW/kg，我國(guó)生產(chǎn)的大多在2.8-3.0KW/kg，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器功率密度為5-8KW/L，低于12-17KW/H的國(guó)際先進(jìn)水平。在電池系統(tǒng)方面，由于電池成組的開(kāi)發(fā)以簡(jiǎn)單機(jī)械、電器連接為主缺乏完整的分析和熱管理檢測(cè)，導(dǎo)致電池制造成本偏高、比能量偏低、一致性程度不高；其次國(guó)內(nèi)多數(shù)BMS系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單，其SOC、SOH及SOF的算法精度不高，極易發(fā)生故障。新能源汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)1、“三縱”的關(guān)鍵技術(shù)（1）混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)①對(duì)中度混合動(dòng)力方面，突破混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)，深化發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)研究，解決動(dòng)力源工作狀態(tài)切換和動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制，以及能源優(yōu)化管理，掌握整車(chē)故障診斷技術(shù)，進(jìn)一步提高整車(chē)的可靠性、耐久性、性?xún)r(jià)比，開(kāi)發(fā)出高性?xún)r(jià)比、具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、可大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)系列產(chǎn)品。②對(duì)深度混合動(dòng)力方面，突破混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型技術(shù)，能量管理協(xié)調(diào)控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)深度混合動(dòng)力新構(gòu)型；開(kāi)發(fā)出高性?xún)r(jià)比、可大規(guī)模批量生產(chǎn)的深度混合動(dòng)力轎車(chē)和商用車(chē)產(chǎn)品。③對(duì)插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)方面，掌握插電式混合動(dòng)力構(gòu)型及專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)；突破高效機(jī)電耦合技術(shù)、輕量化、熱管理、故障診斷、容錯(cuò)控制與電磁兼容技術(shù)、電安全技術(shù)；開(kāi)發(fā)出高性?xún)r(jià)比、可滿(mǎn)足大規(guī)模商業(yè)化示范需求的插電式混合動(dòng)力轎車(chē)和商用車(chē)系列產(chǎn)品。新能源汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)（2）純電動(dòng)汽車(chē)以小型純電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)作為純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化突破口，開(kāi)發(fā)純電動(dòng)小型轎車(chē)系列產(chǎn)品(包括增程式)，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化示范；開(kāi)發(fā)公共服務(wù)領(lǐng)域純電動(dòng)商用車(chē)并大規(guī)模商業(yè)示范推廣；加強(qiáng)插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)力度，開(kāi)發(fā)系列化插電式混合動(dòng)力轎車(chē)和商用車(chē)系列產(chǎn)品。小型純電動(dòng)汽車(chē)方面，針對(duì)大規(guī)模商業(yè)化示范需求，開(kāi)發(fā)系列化特色純電驅(qū)動(dòng)車(chē)型及其能源供給系統(tǒng)，并探索新型商業(yè)化模式。實(shí)現(xiàn)小型純電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)突破，重點(diǎn)掌握電氣系統(tǒng)集成、動(dòng)力系統(tǒng)匹配和整車(chē)熱一電綜合管理等技術(shù)。開(kāi)發(fā)出舒適、安全、性?xún)r(jià)比高的小型純電動(dòng)轎車(chē)系列產(chǎn)品。純電動(dòng)商用車(chē)方面，重點(diǎn)研究整車(chē)NVH、輕量化、熱管理、故障診斷、容錯(cuò)控制與電磁兼容及電安全技術(shù)。新能源汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)（3）燃料電池汽車(chē)面向高端前沿技術(shù)突破需求，基于高功率密度、長(zhǎng)壽命、高可靠性的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)突破新型氫-電-結(jié)構(gòu)耦合安全性等關(guān)鍵技術(shù)，攻克適應(yīng)氫能源供給的新型全電氣化技術(shù)，底盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)，研制出達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的燃料電池電動(dòng)轎車(chē)和客車(chē)，并進(jìn)行示范考核;掌握車(chē)載供氫系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件的自主開(kāi)發(fā)，掌握下一代燃料電池電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)，研制下一代燃料電池電動(dòng)轎車(chē)和客車(chē)產(chǎn)品，并進(jìn)行運(yùn)行考核。為了加速推進(jìn)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化進(jìn)程，科技部已經(jīng)啟動(dòng)了“十三五”電動(dòng)汽車(chē)科技規(guī)劃的制定?！笆濉彪妱?dòng)汽車(chē)科技規(guī)劃將緊跟電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和新能源新材料等新型經(jīng)濟(jì)發(fā)展，把握關(guān)鍵重點(diǎn)，在下一代電動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、新能源汽車(chē)的智能化技術(shù)和安全等重點(diǎn)領(lǐng)域開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)。在動(dòng)力電池方面，要加強(qiáng)新材料的研究與應(yīng)用，如開(kāi)展高電壓材料、副離層材料，硅碳負(fù)極板等多元新材料的研究和電極、電解質(zhì)的研究來(lái)提高電池性能;要研發(fā)高功率極片、芯結(jié)構(gòu)的電池組，盡早實(shí)現(xiàn)專(zhuān)利布局;在正負(fù)極、鋰離子生產(chǎn)方面提質(zhì)量、降成本進(jìn)行基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。新能源汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)2、“三橫”的關(guān)鍵技術(shù)（1）電機(jī)面向混合動(dòng)力大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化需求，開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)/電機(jī)總成(發(fā)動(dòng)機(jī)十ISG/BSG)和機(jī)電耦合傳動(dòng)總成(電機(jī)十變速器)，形成系列化產(chǎn)品和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支撐。面向純電驅(qū)動(dòng)大規(guī)模商業(yè)化示范需求，開(kāi)發(fā)純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)系列，同步開(kāi)發(fā)配套的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組(APU)系列，為實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模商業(yè)示范提供技術(shù)支撐。面向下一代純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)，從新材料/新結(jié)構(gòu)/自傳感電機(jī)、IGBT芯片封裝和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)混合集成、新型傳動(dòng)結(jié)構(gòu)等方面著手，開(kāi)發(fā)高效率、高材料利用率、高密度和適應(yīng)極限環(huán)境條件的電力電子、電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)技術(shù)，探索下一代車(chē)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及其傳動(dòng)系統(tǒng)解決方案，滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)可持續(xù)發(fā)展需求。新能源汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)（2）電控系統(tǒng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)控制算法(滿(mǎn)足國(guó)IV以上排放法規(guī))、混合動(dòng)力系統(tǒng)先進(jìn)實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、多部件間的轉(zhuǎn)矩耦合和動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制算法，研制高性能的混合動(dòng)力系統(tǒng)(整車(chē))控制器，滿(mǎn)足混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化技術(shù)需求。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)先進(jìn)的純電驅(qū)動(dòng)汽車(chē)分布式、高容錯(cuò)和強(qiáng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，高效、智能和低噪聲的電動(dòng)化總成控制系統(tǒng)(電動(dòng)空調(diào)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向、制動(dòng)能量回饋控制系統(tǒng))，電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載信息、智能充電及其遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，滿(mǎn)足純電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模示范需要。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)基于新型電動(dòng)機(jī)集成驅(qū)動(dòng)的一體化底盤(pán)動(dòng)力學(xué)控制、高性能的下一代整車(chē)控制器及其專(zhuān)用芯片、電動(dòng)汽車(chē)智能交通系統(tǒng)(ITS)與車(chē)網(wǎng)融合技術(shù)(V2X,包括V2G:汽車(chē)到電網(wǎng)的鏈接；V2H:汽車(chē)到家庭的鏈接；V2V:汽車(chē)到汽車(chē)的鏈接等網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù))，為下一代純電驅(qū)動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支撐。新能源汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)（3）動(dòng)力電池以動(dòng)力電池模塊為核心，實(shí)現(xiàn)我國(guó)以能量型鋰離子動(dòng)力電池為重點(diǎn)的車(chē)用動(dòng)力電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化突破。以車(chē)用能量型動(dòng)力電池為主要發(fā)展方向，兼顧功率型動(dòng)力電池和超級(jí)電容器的發(fā)展，全面提高動(dòng)力電池輸人輸出特性、安全性、一致性、耐久性和性?xún)r(jià)比等綜合性能；強(qiáng)化動(dòng)力電池系統(tǒng)集成與熱-電綜合管理技術(shù)，促進(jìn)動(dòng)力電池模塊化技術(shù)發(fā)展；實(shí)現(xiàn)車(chē)用動(dòng)力電池模塊標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，為支撐純電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式提供保障；瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿技術(shù)，深入開(kāi)展下一代新型車(chē)用動(dòng)力電池自主創(chuàng)新研發(fā)，為電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備；重點(diǎn)研究新型鋰離子動(dòng)力電池；研究新型鋰離子動(dòng)力電池設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)、安全評(píng)價(jià)及安全性新技術(shù)。新體系動(dòng)力電池方面，重點(diǎn)研究金屬空氣電池、多電子反應(yīng)電池和自由基聚合物電池等，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)技術(shù)驗(yàn)證，建立動(dòng)力電池創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)研發(fā)體系。到2015年，為我國(guó)車(chē)用動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力提供科技支撐。通過(guò)新型鋰離子動(dòng)力電池和新體系電池的探索，確立我國(guó)下一代車(chē)用動(dòng)力電池的主導(dǎo)技術(shù)路線(xiàn)。新能源汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)突破燃料電池關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)集成，推進(jìn)工程實(shí)用化，為新一代燃料電池電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化奠定核心技術(shù)基礎(chǔ)。重點(diǎn)推進(jìn)燃料電池的工程實(shí)用化，建立小批量生產(chǎn)線(xiàn)，進(jìn)一步提升燃料電池性能，降低成本，強(qiáng)化電堆與系統(tǒng)的