节能与新能源汽车技术路线图

节能与新能源汽车技术路线图第一页，共66页。节能与新能源汽车技术路线图战略咨询委员会2016.10.26第二页，共66页。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第三页，共66页。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服务经济社会发展：发挥汽车产业的国民经济支柱作用，拉动相关产业发展落实汽车强国目标：《中国制造2025》对我国制造业转型升级和跨越发展的顶层设计和整体部署引导产业协调发展：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研究目标聚焦变革，明晰路径引导资源，促进创新凝聚共识，协同行动第四页，共66页。“1+7”路线图节能与新能源汽车技术路线图总报告纯电动和插电式混合动力汽车技术路线图节能汽车技术路线图智能网联汽车技术路线图燃料电池汽车技术路线图汽车制造技术路线图动力电池技术路线图轻量化技术路线图于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。第五页，共66页。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第六页，共66页。汽车技术正向着低碳化、信息化、智能化方向发展传统动力总成技术：汽油机、柴油机、替代燃料及变速器等混合动力技术:不同构型及混合度新能源技术:电动汽车技术、插电式混合动力汽车技术、燃料电池汽车枝术等共性技术：小型化、轻量化、低阻技术、电控优化等……车联网枝术设计/制造/服务一体化……自动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动计划》日本:《日本汽车战略2014》第七页，共66页。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。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中国汽车产销规模连年第一，己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105.83经济持续增长三四线城市需求海外出口发展问题需要技术进步规模效应推动技术发展关键领域取得技术进步自主品牌研发能力己有长足进步，但仍有不足节能汽车：发动机基本掌握。变速器持续开发，混合动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；互联网企业涉足发动机技术轻量化技术自动变速器技术动力电池技术驱动电机技术燃料电池技术第八页，共66页。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。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示提高，但与国外先进水平仍有差距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工业基础是汽车技术的基石和支柱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汽车产业信息、材料、装备制造……冶金、化工、机械、电子……中国初步形成国外先进经验政府企业高校行业美国USCAR德国国家科技创新体系科技人才研发投入知识积累数量与质量大大进步资深工程师数量严重不足研发投入持续增长投入量与占比都不如国际汽车强企数据库、流程、标准等已较为完善还需继续积累第九页，共66页。经济社会可持续发展要求汽车技术协调发展科技变革与产业重构要求汽车技术创新发展汽车产业是中国国民经济的重要支柱产业汽车产业的发展有重要影响汽车产业是中国工业化与信息化深度融合的重要交汇点汽车是未来中国高端制造业的重要输出点汽车是中国城镇化进程的重要战略支撑节能与新能源汽车双管齐下借力信息化、智能化技术应用更加高效、安全的交通体系升级汽车信息化、智能化的应用与融合发展效率与安全是交通体系的升级方向产业战略定位提出汽车技术加速发展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能源问题日益严重环境形势迫在眉睫效率：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第十页，共66页。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需要结合中国汽车产业与技术形势，明确中国汽车技术的发展方向在科技变革影响下，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不相同复杂的汽车产业及技术汽车对社会的巨大影响低碳化信息化智能化上游下游汽车产业与技术涉及多个领域，技术种类繁多、相互交织、彼此影响，复杂性极高设计制造使用回收……关联产业社会影响机械钢铁……销售金融……能源环境交通出行……第十一页，共66页。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第十二页，共66页。发展愿景：社会和产业两个维度。产品方向节能汽车智能网联汽车新能源汽车技术趋势低碳化智能化信息化汽车技术进步能源环境的友好发展安全高效的智能交通社会资源的顺畅移动和谐健康的汽车社会产品品质不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互为支撑发展愿景社会愿景产业愿景总目标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科技成果，并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动化转型汽车产业碳排放总量先于产业规模，在2028年提前达到峰值第十三页，共66页。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。第十四页，共66页。2016202020252030第十五页，共66页。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第十六页，共66页。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，降低对石油的依赖。第十七页，共66页。发展目标技术路径发展重点乘用车新车平均油耗：2015年7.97L/100km2020年：5.0L/100km2025年：4.0L/100km2030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%节能汽车市场占有率：2020年：30%2025年：40%2030年：50%节能乘用车：提高发动机热效率优化动力总成匹配降低传动损失减少整车能量损耗混合动力发动机专用化提高混合动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动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动机热管理技术变速器自动化、高效化及核心零部件技术低摩擦技术研究增压器与应用技术先进燃油喷射系统研究48V系统开发混合动力发动机技术混合动力机电耦合技术第十八页，共66页。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。提升电子电器节能效果大力发展48V系统电动空间、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%动力总成升级优化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%推动车辆轻量化、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动力2020年占比达到8%，油耗4L/100km2025年占比提升至20%，油耗3.6L/100km2030年占比提升至25%，油耗3.3L/100km第十九页，共66页。持续推进轻量化动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%发动机热管理技术、自动变速器等，热效率52%朗肯循环等实现50%热效率目标替代燃料分担适度推动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空气动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没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成熟后逐步应用逐步发展混合动力系统构型、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。第二十页，共66页。第二十一页，共66页。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，降低对石油的依赖。总体思路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。第二十二页，共66页。发展目标技术路径发展重点纯电动乘用车续驶里程：2020年：300km2025年：400km2030年：500km公交客车单位载质量电耗水平（kWh/100km*t)2020年：3.52025年：3.22030年：3.0插电式混合动力汽车混动模式油耗：2020年：比2020年ICE降低25%2025年：比2020年PHEV降低10%2030年：比2020年PHEV降低20%纯电动汽车：提高动力电池能量密度提高电驱动系统效率底盘电动专用化插电式混合动力汽车：优化混合动力系统构型基于多信息的整车预测控制动力系统集成设计充电基础设施：快速充电技术互联互通技术充电便利性低成本、高效率混合动力总成开发技术动力电机与底盘集成技术纯电动汽车动力系统集成及其控制技术高性能动力电机技术新型电机控制器技术先进充电技术整车只能能量管理技术纯电动和插电式混合动力汽车整车控制技术第二十三页，共66页。第二十四页，共66页。第二十五页，共66页。总体思路近期（5年内)以中等功率燃料电池与大容量动力电池的深度混合动力构型为技术特征，实现燃料电池汽车在特定地区的公共服务用车领域大规模示范应用;中期(十年内)以大功率燃料电池与中等容量动力电池的电电混合为特征，实现燃料电池汽车的较大规模批量化商业应用；远期(十五年内)以全功率燃料电池为动力特征，在私人乘用车、大型商用车领域实现百万辆规模的商业推广；以可再生能源为主的氢能供应体系建设与规模扩大支撑燃料电池汽车规模化发展第二十六页，共66页。发展目标技术路径发展重点燃料电池车发展规模：2020年：5000辆2025年：5万辆2030年：百万辆燃料电池堆比功率2020年：2kW/kg2025年：2.5kW/kg2030年：2.5kW/kg燃料电池堆耐久性：2020年：5000小时2025年：6000小时2030年：8000小时燃料电池关键材料技术电堆技术系统集成与控制技术动力系统开发技术燃料电池汽车的设计与集成技术提高功率密度提高耐久性降低成本提高载氢安全新型燃料电池核心材料先进燃料电池电堆关键辅助系统零部件技术高性能燃料电池系统混合型燃料电池动力系统制氢运氢储氢及加氢基础设施第二十七页，共66页。第二十八页，共66页。第二十九页，共66页。第三十页，共66页。总体思路近期以自主环境感知为主，推进网联信息服务为辅的部分自动驾驶（即PA级）应用；中期重点形成网联式环境感知能力，实现可在复杂工况下的半自动驾驶（即GA级）；远期推动可实现V2X协同控制、具备高度/完全自动驾驶功能的智能化技术。第三十一页，共66页。发展目标技术路径发展重点2020年初步形成智能网联汽车自主创新体系。启动智慧城市相关建设。有条件自动驾驶及以下级(DA、PA、CA)新车装备率50%交通事故减少30%，交通效率提升10%，油耗与排放降低5%2030年基本建成智能网联汽车产业链与智慧交通体系。DA、PA、CA、HA(高度自动驾驶)/FA〔完全自动驾驶)新车装备率达80%汽车交通事故减少80%，普通道路的交通效率提升30%，油耗与排放均降低20%加速发展感知、定位、通信技术同步发展多源信息融合技术推进智能网联汽车相关标准推动道路交通等设施的信息化和智能化智能网联汽车环境感知系统搭建智能电动汽车集成控制技术车载V2X无线通信技术的应用智能网联汽车信息安全检测与防护关键技术机器视觉深度认知技术云网一体化技术研究及应用智能网联汽车测试评价体系与测试环境建设动态高精度地图综合研究第三十二页，共66页。车载平台基础设施发展愿景口安全大幅降低交通事故和交通事故伤亡人数口效率显著提升交通效率口节能减排有效降低交通能源消耗和污染排放口舒适和便捷提高驾驶舒适性，解放驾驶员口人性化使老年人、残疾人等都拥有驾车出行的权力车辆设施关键技术信息交互关键技术基础支撑技术环境感知技术智能决策技术控制执行技术V2X通信技术云平台与大数据技术信息安全技术高精度地图高精度定位标准法规与测试评价第三十三页，共66页。网联协同决策与控制联网辅助信息交互联网协同感知驾驶辅助（DA）部分自动驾驶（PA）有条件自动驾驶（CA）完全自动驾驶（HA/FA）2016.2017.2018.2019.2020.2022.2025+自适应巡航自动紧急制动车道保持辅助泊车车道内自动驾驶换道辅助全自动泊车高速公路自动驾驶城郊公路自动驾驶协同式队列行驶交叉口通行辅助车路协同控制市区自动驾驶无人驾驶网联化智能化第三十四页，共66页。第三十五页，共66页。总体思路近中期在优化现有体系锂离子动力电池技术满足新能源汽车规模化发展需求的同时，以开发新型锂离子动力电池为重点，提升其安全性、一致性和寿命等关键技术，同步开展新体系动力电池的前瞻性研发。中远期在持续优化提升新型锂离子动力电池的同时，重点研发新体系动力电池，显著提升能量密度，大幅降低成本，实现新体系动力电池实用化和规模化应用。第三十六页，共66页。发展目标技术路径发展重点单体能量密度（Wh/kg）：2016年7月能量密度≥110Wh，循环寿命≥2000次电池系统成本（元/Wh）加大新体系电池的研发提升关键材料及关键装备水平提高电池的安全性，寿命和一致性加速动力电池标准体系建设和电池回收再利用技术研究动力电池新材料新体系动力电池安全性及长寿命技术动力电池设计及仿真技术动力电池及其关键材料产业化技术动力电池系统及控制技术动力电池测试分析技术及标准体系动力电池梯级利用及资源回收技术第三十七页，共66页。第三十八页，共66页。第三十九页，共66页。第四十页，共66页。总体思路近期重点发展超高强钢和先进高强钢技术，实现高强钢在汽车应用比例达到50%以上；中期重点发展第三代汽车钢和铝合金技术，实现铝合金覆盖件和铝合金零部件的批量生产和产业化应用；远期重点发展镁合金和碳纤维复合材料技术，实现碳纤维复合材料混合车身及碳纤维零部件的大范围应用。第四十一页，共66页。发展目标技术路径发展重点2030年高强钢应用比例大幅增加单车用铝量超过350kg单车使镁合金45kg碳纤维使用量占车重5%整车比2015年减重：2020年：10%2025年：20%2030年：35%轻质材料的应用新的制造技术和工艺先进的结构优化或设计方法大力推进高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料等在汽车上的应用轿车车身的轻量化轿车动力传动的轻量化底盘轻量化技术高强钢的材料与工艺提升轻质材料的部件制作工艺研究轻质材料典型部件的标准化、系列化研究复合材料工艺及高效制备轻质材料部件的设计与工艺模拟技术第四十二页，共66页。第四十三页，共66页。2015年2020年2025年2030年第四十四页，共66页。第四十五页，共66页。总体思路以“绿色制造、智能制造、优质制造、快速制造”为发展主线，全面提质增效降耗；以铝合金、镁合金和碳纤维复合材料为重点，逐步掌握轻量化材料制造技术；以动力总成及新能源汽车电驱动系统为突破口，显著提升轴齿等加工制造技术，实现制造装备的数字化、智能化。第四十六页，共66页。发展目标技术路径发展重点后不良率比2015年下降：劳动生产率年均增长：单位GDP能耗比2015年下降：传统制造技术新材料制造技术新总成及零部件制造技术智能化制造技术轻量化车身制造技术轻量化底盘制造技术动力总成精密制造技术新能源汽车电驱动系统制造技术数字化制造技术3D打印技术智能制造技术绿色制造技术第四十七页，共66页。车身覆盖件制造技术路线图——铝合金、镁合金车身覆盖件制造技术发展目标冲压技术连接技术2016年——2020年2021年——2025年2026年——铝、镁合金整车质量占比15%,1.2%以上建立铝合金零件冷冲压设计标准，车身铝合金板件制造技术可实现率50%开发出适合钢/铝和侣/镁缝焊和点焊的接头强度控制技术:接头疲劳强度超过常规电阻点焊接头的50%以上，生产成本比电阻点焊节约40%铝、镁合金整车质量占比20%,2%以上铝、镁合金整车质量占比30%,4%以上形成全铝车身零部件的冲压成型技术车身铝合金板件制造技术可实现率100%车身镁合金板件制造技术可实现率10%形成高效的钢/铝、铝/铝、侣/镁、镁/镁的连接新技术其接头疲劳强度为电阻点焊的2倍，成本接近或略低于电阻焊点成本形成更为可靠和高效的钢/铝、铝/铝、铝/镁连接新技术。接头疲劳强度为电阻点焊的2倍以上，成本接近或略低于电阻点焊成本;第四十八页，共66页。第四十九页，共66页。第五十页，共66页。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第五十一页，共66页。为保证汽车产业技术路线图的有效实施，需发挥制度优势，动员各方面力量，完善政策措施，建立灵活高效的实施机制，营造良好的发展环境。一、成立国家汽车强国建设领导小组二、打造新型汽车产业创新体系四、组建国家职能网联汽车创新中心三、创新方式充分发挥财政资金的引导和杠杆效应八、建立高品质汽车产品管理体系与技术标准体系七、加快国有汽车企业管理和考核体制改革六、建立基于车辆能效的奖惩体系五、多措并举培育优势领域与领跑者企业第五十二页，共66页。按本路线图，中国汽车产业从油井到车轮的CO2排放总量将从2028年呈现下降若2025年前实现从高碳电网向低碳电网转型，汽车产业CO2将在2026呈现下降将为中国承诺的2030年CO2排放达到峰值做出亿吨级贡献第五十三页，共66页。谢谢大家！上海清盛汽车技术有限公司第五十四页，共66页。附录资料第五十五页，共66页。据透露，目前普遍采用的是有机电解质动力锂离子电池。在大型的储能系统中，传统锂电池成本高，对生产条件要求高，并且由于有机电解质的物理化学性质，存在较大安全隐患。这也是目前电能汽车这样的新能源产品得不到大规模推广的主要阻碍。吴宇平课题组的这项成果对发展新型的低成本、易大规模生产、安全环保的蓄电池体系提供了可能。据称，新型的水锂电采用水溶液作为电解质，阻燃性增强，使电池在使用过程中不易发烫发热，安全性能高;用高分子材料和无机材料制成复合膜，能将电池的能量损耗降到5%以下。第五十六页，共66页。第五十七页，共66页。与美国汽车工程师学会的分级类似，我国ICV主要分为驾驶支援辅助DA、部分自动化PA、有条件自动化CA、高度自动化HA和完全自动化FA五个阶段