新能源汽车及其电驱动发展现状与趋势

新能源汽车及其电驱动发展现状与趋势l美国总统奥巴马上台后马上部署实施总额为48亿美元（其中，24亿美元为国拨）的电池与电动车研发与产业化计划，提出到2015年普及100万辆插电式电动汽车；l日本把发展电动汽车作为“低碳革命”的核心内容，并计划到2020年普及以电动汽车为主体的“下一代汽车”达到1350万辆；l德国政府也于2009年8月发布了以纯电动车和插电式电动车为重点的《国家电动汽车发展计划》。各国行动计划的共同特点是政府直接介入，组织能源、交通、制造等多部门联合推动，研发投入、产业布局、政策优惠多管齐下，促进电动车与动力电池、新能源、智能电网等产业的交叉融合与综合发展，打造新兴战略产业链。国际最新趋势：政府计划国际最新趋势：政府计划美国电动汽车战略：以石油安全为第一目标，重点发展美国电动汽车战略：以石油安全为第一目标，重点发展PHEVPHEV国际最新趋势：政府计划日本发展战略日本发展战略::以产业竞争力为第一目标，全面发展三种电动车以产业竞争力为第一目标，全面发展三种电动车目前，混合动力车已居轿车单车型销量第一。同时约有2.2万辆EV/PHEV进行示范，11个示范城市，2009年已售2000辆纯电动汽车。国际最新趋势：产业动向丰田电动车发展战略：全系列混合动力车型巩固技术优势丰田电动车发展战略：全系列混合动力车型巩固技术优势Size5-doormediumsizedhatchbackCapacity5AdultsRange100miles(USLA4)TopSpeed~88mphBatteryLaminatedLi-ion(ManufacturedbyAESC)Capacity24kWh/over90kWMotorHigh-responsesynchronousACMotor80kW/280NmITSystemIntegratedcommunicationsystem雷诺雷诺--日产公司电动汽车：纯电动车新设计与新商业模式日产公司电动汽车：纯电动车新设计与新商业模式国际最新趋势：产业动向国际最新趋势：政府计划德国电动汽车战略德国电动汽车战略国际最新趋势：政府计划德国电动汽车战略德国电动汽车战略德国大众公司发展战略德国大众公司发展战略国际最新趋势：产业动向德国奔驰公司发展战略：实施电驱动系统模块化德国奔驰公司发展战略：实施电驱动系统模块化国际最新趋势：产业动向国际最新趋势：产业动向市区低速短途环城中速中距离城际间高速公路高速长途私人用车公共交通国内重大需求：国家战略n2009年3月，胡锦涛总书记听取政协专家代表关于我国汽车动力系统转型和产业发展的战略建议汇报,为我国新能源汽车研发与产业化指明了发展方向。n2009年6月，贾庆林主席、刘延东国务委员考察新能源汽车。指出新能源汽车是应对能源环境问题和应对金融危机、发展经济的结合点，为我国新能源汽车发展确立了战略定位。n2009年8月，李克强等中央领导专门考察并听取了关于我国纯电动汽车发展情况的汇报，作了具有针对性的重要指示。为我国新能源汽车战略重点与技术路线的选择制定了总体原则。n2009年9月，温家宝总理召开座谈会，将电动汽车确立为我国战略性新兴产业之一。在2010年政府工作报告中明确提出积极推进新能源汽车取得实质性进展。13我国正在成为全球最大的汽车生产和消费国，面临节能减排的重大挑战。u按目前发展趋势，我国2020年的汽车年产销量将超过2500万，甚至达到3000万，保有量将达到2亿辆左右，甚至有可能超过美国，车用燃油消费量将超过3亿吨，甚至达到3.5亿吨（相应的石油消费量达到5亿吨），总体石油对外依存度将超过70%；u按照十一五减排20%的要求，2010年我国乘用车平均排放应达到151.6g/km,相当于6.48L/100km;到2020年，我国要实现燃料经济性与国际水平接轨，汽车油耗水平应达到5升/百公里。“十二五”是以汽车电控化和动力混合化两大技术相结合为标志的产品换代与产业升级期。n巨大的多元化市场n锂离子动力电池价格为3-5元/Wh，低于欧美日（约7-8元/Wh）n稀土永磁电机价格约为目前国际价格的60%1423电可以作为我国汽车主体替代能源产业雄厚，资源丰富市场巨大，成本优势基础设施改造方便，商业模式新颖灵活n从长远看，即使车用能源全部用电能取代，也只占全社会总用电量的10%以内；n电是我国煤基能源汽车应用的各种途径中最为高效清洁的利用方式。即使按照目前我国80%的高煤电比例，同等车重的电动轿车与汽油轿车相比CO2也至少降低30%以上。n适应可再生能源发展并与智能电网结合n世界最大的轻型电动车生产国和市场，保有量超过1.2亿n锂资源储量居世界第二位；n稀土资源世界储量第一位，储量6588万吨；n城市化建设发展空间巨大,多种灵活的充电运行模式n国家电网、普天海油、中国石化等大型国有能源企业积极参与基础设施和网络化能源供给。条件优势“十二五”是将汽车小型化和动力电气化两大潮流相汇合，发展我国小型电动轿车的黄金机遇期。15“十二五”是将能源多元化和动力一体化两大趋势相统一，研究新一代纯电驱动平台，抢占电动汽车技术制高点的科技攻坚期。技术发展路径：技术发展路径：n技术平台“一体化”n车型开发“两头挤”n产业推进“三步走”把电动汽车发展战略从企业战略和行业战略层面上升到国家战略的高度，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，进一步确立“汽车动力电气化”技术转型战略，重点发展电气化程度高的电动汽车，政府直接介入，培育新兴产业，力争实现与国际先进水平基本同步的目标（到2015年左右，电动汽车保有量达到百万辆级）。主要技术路线与战略重点主要技术路线“两头挤”的车型开发战略“两头挤”的车型开发战略形成“两头挤”发展格局，启动规模市场滚动发展，形成下一代纯电驱动汽车技术优势主要技术路线“十城千辆”示范推广工程：在示范城市公共服务领域力争推广2万辆上新能源汽车。电池体系：磷酸铁锂电池/锰酸锂电池/镍氢电池/电容器。锂离子动力电池系统指标：价格：4.5元/Wh左右比能量：80Wh/kg左右循环寿命：600次左右商业模式：政府采购；国家补贴私人购买；电池租赁等新型商业模式。基础设施：电池更换+完善的慢充网络；采用小功率充电（~3kW）,研发快速充电技术。续驶里程:EV:100-150kmPHEV:30-50km电池体系：橄榄石结构、基层状结构和尖晶结构等正极材料。动力模块电池指标：模块成本≤1.5元/Wh模块比能量≥120Wh/kg模块循环寿命≥2000次商业模式：停止国家补贴，保留电池租赁模式，确定主流商业模式，整车销售模式比例逐渐增加。基础设施：建设慢充+快充构成的智能化供电网络，并研发先进车网融合技术（V2X，包括：V2G，V2H，V2V等）。续驶里程：EV:≥160~≥250kmPHEV:50-70km动力电池体系：新型锂电池，金属空气、多电子反应电池等新体系。动力电池单体指标：能量型：比能量≥250Wh/kg(新型)≥400Wh/kg(新体系)功率型：功率密度≥5000W/kg（新体系）电动汽车发展技术路线图主要技术路线十一五863计划《节能与新能源汽车》重大项目“十五”863计划《电动汽车》重大科技专项十二五《电动汽车》重大科技产业化工程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国内新能源汽车研发布局n“十五”期间:“三纵三横、整车牵头”；n“十一五”期间:“三纵三横、动力系统技术平台为核心”。n“十五”期间:“三纵三横、整车牵头”；n“十一五”期间:“三纵三横、动力系统技术平台为核心”。战略重点电池（动力电池与燃料电池）电机（车用电机及发动机总成）电控（电动汽车电子控制）战略重点电池/电机/电控“三横”重点任务：电池n安全性设计技术n热、电、结构设计等一体化集成技术n大规模生产技术与质量控制n体系nSOC和SOH估算和控制技术n回收与资源再生n标准体系技术n新型锂离子电池设计技术n新型锂离子电池性能预测技术n新型锂离子电池安全性技术n新体系动力电池技术n模块化、标准化设计及组装技术n安全性设计和可靠性技术n流场、温度场设计技术n机械、电气、通讯接口的标准化和规范化技术n寿命预测和加速寿命考核技术n批量化生产技术和品质控制技术燃料电池目标与重点任务混合动力汽车纯电驱动汽车技术转型科技跨越高密度电机系统高性价比电机系统中高级电动轿车新型电机集成系统产业升级混合动力发动机总成车载辅助发电机组机电耦合动力总成减速器/变速器深度耦合动力总成先进电力电子总成电池/电机/电控“三横”重点任务：电机电池/电机/电控“三横”重点任务：电控纯电动汽车大规模商业化示范需求：纯电驱动系统关键技术技术分类关键技术技术指标l中小型车用模块并联技术l低成本电力电子总成产品开发l提高客车电机及其控制系统集成度，降低重量l系列化纯车用电机及其控制系统产品系列，提高产品通用性车型乘用车商用车成本，元/kW4060传统效率，%9898噪声，dB7070生产能力，万台套3010l电机与减速箱/变速箱的一体化结构集成技术l不同轴驱方式（同轴、异轴）的结构设计技术l低成本与低噪声控制技术l规模化生产技术车型乘用车商用车成本，元/kW175270比功率，kW/kg0.230.25发电机效率，%9595生产能力，万台套205l高效发动机与电机集成、封装l专用发动机燃烧与控制技术l发电机最优化控制策略与控制l发电机组降噪设计l可靠性耐久性稳定性控制l批量生产和应用技术研究车型乘用车商用车成本元/kW200300功率密度kW/kg2.72.7系统效率，%949480%高效区，%7575高品质电机系统技术专用减/变速箱车载辅助发电机组开展规模生产工艺攻关和成本控制技术研究，突破产业瓶颈，建设批量生产与供货能力。到2015年形成混合动力汽车用电机系统100万台的研制生产能力，满足国内外市场需求。产业目标电机与发动机总成目标与重点任务Page28研究面向纯电动车的动力总成16位或32位机高性能控制器。开发纯电动车的整车能量管理算法；定义整车网络通讯协议，包括CAN或者TTCAN总线的控制协议和基于GPRS和蓝牙无线技术的远程监控协议；研制基于CCP的控制系统匹配标定和监控软件，研究整车电气系统高压电安全、漏电检测和保护技术，整车故障识别与处理技术、纯电动整车OBD技术。纯电动车分布式控制系统纯电动汽车电控系统完成纯电动车的整车控制器软硬件产品化开发（16位或32位机）；软件规格符合AUTOSAR、IEC-61508和ISO-26262等标准体系；满足标准化大批量生产工艺设计，具有失效模式、故障诊断及容错功能。建立整车控制器和网络测试系统；批量生产整车控制器并配套纯电动车完成大规模示范。n整车安全、环保、节能的试验评价方法及限值标准研究;n关键部件的安全性、可靠性和耐久性评价标准研究；n电机及动力电池等关键零部件系列化型谱相关标准研究;n动力电池系统的互换性相关标准研究;n车辆和充电设备等之间的软硬件接口标准研究；n电动汽车充电、加注等设备标准及场站设施建设规范研究；n适合电动汽车市场化推广和政府管理的整车定义及技术条件研究，包括：混合动力汽车、各种特殊用途纯电动汽车，尤其小型纯电动汽车的定义和分类标准等。“三纵三横”共性基础与支撑平台重点任务配合整车企业混合动力产业化技术要求，将整车集成技术中的混合动力汽车任务一“常规混合动力汽车产业化技术攻关”，关键零部件技术中动力电池技术的任务一“高功率型动力电池系统产业化技术研发”、车用电机技术的任务一“开发满足混合动力产业化需求的电机/发动机总成”、电子控制技术的任务一“开发面向混合动力汽