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摘要：本文结合混凝土泵车臂架的焊接生产实践，介绍了采用合适的组对顺序、焊接顺序、焊接方法、工艺参数来减少臂架焊接缺陷的方法。关键词：组对顺序；焊接方法；焊接变形；焊接顺序1世界汽车技术总体趋势与进展1.1世界汽车技术总体发展趋势在科技变革与产业重构的背景下，世界汽车技术呈现了“低碳化、信息化、智能化”发展趋势。“低碳化、信息化、智能化”成为世界主要汽车强国、主要车企共同的战略选择。1.2汽车节能技术不断优化主要技术应用：发动机，进排气优化、提高压缩比、结构优化、降低内阻、增压直喷、清洁柴油机、小排量涡轮增压等；变速器，多档AT、DCT、CVT等自动变速器技术水平和装车率不断提高；混合动力，不同混合度、不同构型混合动力车型的推出；专用发动机、机电耦合装置等关键技术先进（尤其日本）；其他，轻量化技术、低阻力技术和电子控制系统优化等。1.3新能源汽车技术快速发展纯电动汽车发展现状：技术发展较快，产业规模迅速提升。发展趋势：专用车身、底盘结构设计，人机交互信息化程度提高，安全性提高，电池及电驱动系统技术提升。插电式混合动力汽车发展现状：技术逐步成熟，逐步进入规模化阶段。发展趋势：多种技术路线并存，发动机高压缩比、高热效率及轻量化发展，机电耦合结构更加紧凑，混动工况油耗降低。12AUTOTIME燃料电池发展现状：乘用车开始向部分区域私人用户销售，初步进入商业化阶段。1.4汽车智能网联技术渐成热点：新一轮科技变革使汽车智能、网联技术成为热点。智能化技术：现状趋势：低等级驾驶辅助技术已比较成熟，得到较大范围的应用；以传感技术、信息处理、通信技术、智能控制为核心，以车路、车车协同系统和高度自动驾驶为发展重点。具体应用：1级、2级自动驾驶产品实现商业化，预计2022年左右，可能推出3级、4级自动驾驶产品。主要进展：车道内自动行驶；自动纵向跟随；转向避撞；多车道自动驾驶……网联化技术技术：现状趋势：基本处于网联辅助信息交互阶段，向基于V2V、V2X的网联协同控制决策发展。具体应用：作為智能交通体系的先导性研究，由政府组织推进。主要进展：基于车车/车路通信的安全应用；交通数据获取和管理；网联汽车标准研究；基于V2X协同通信的车辆驾驶辅助系统……其中，美国网联化技术较强，在智能网联汽车全产业链均有较强实力；日本智能交通技术应用较为领先，自动驾驶技术水平稳步推进；欧洲汽车电子零部件供应商优势明显，其自主式自动驾驶技术相对领先。2我国汽车技术现状与国际比较2.1我国汽车产业技术现状2.1.1产销规模奠定技术发展基础产业规模大，中国汽车产销量至2022年分别达到2450.3万辆和2459.8万辆，连续七年居世界第一；2022年的42324.2亿元，在全国工业总产值中占比已超过4%。未来空间广，国民经济将持续增长，汽车保有量尚未饱和，为城市集群发展提供助力，海外出口有巨大潜力。产销规模对技术进步的作用：规模化效应的拉动效果：中国拥有全球最大市场和产能，将产生明显的产业集聚效应，使全球优质资源向中国倾斜。对技术进步的要求更高：产业发展中所遇到的各种问题成倍放大、更加严重，唯有依靠技术的加速进步来予以有效解决。2.1.2整体技术水平显著提升，整体技术水平提升。节能汽车：新车能效水平稳步提升，产品性能和品质不断优化。乘用车新车平均油耗下降：2022年（7.77L/100km）、2022年（7.38L/100km）、2022年（6.98L/100km）。新能源汽车：纯电动乘用车续驶里程、可靠性、安全性、动力性水平不断提高，经济性和综合效益水平持续优化（北汽E系列，续驶里程从160-200-260公里）；插电式乘用车车型，整车主要技术指标与国际先进水平基本相当（比亚迪秦）；基于燃料电池轿车和客车动力系统技术平台，开发出3款燃料电池客车、5款燃料电池轿车，完成了多次示范。智能网联汽车：部分高校和企业在在环境感知、人的行为认知及决策、基于车载和基于车路通信的驾驶辅助系统的研究开发取得了积极进展；开发的自适应巡航控制系统、行驶车道偏离预警系统、行驶前向预警系统等样机，逐步进入产业化阶段。2.1.3关键技术领域实现突破发动机热效率达到36%，逐步接近国际先进水平。VVL/VVT、涡轮增压、缸内直喷等新技术应用比例明显提高。变速器技术进步明显；MT已接近国外先进水平，6AT、7DCT等应用比例不断提高，8AT、CVT实现自主。动力电池，能量密度显著提升，2022年100瓦时/千克，目前140瓦时/千克（磷酸铁锂），180瓦时/千克（三元）。驱动电机，功率范围满足从乘用车到大型公交车的需求；峰值功率密度达到2.8～3.0kW/kg，接近国际先进水平。燃料电池，百辆级燃料电池汽车动力系统平台与整车生产能力；完成国际上第一例客车用氢-电系统的台车碰撞试验。轻量化，刚强度钢：整车质量的50%左右铝合金：6%-10%镁合金：1.5千克/车。2.2国际比较分析2.2.1技术研发能力明显进步但仍存差距研发投入：研发投入逐年提高；但投入总量与投入占比不及国外。科技人才：数量与质量大大进步，国家及行业对汽车科技人才培养的重视程度日益提升；但资深工程师数量严重不足，整体人才结构偏向年轻化，经验普遍欠缺。知识积累：在基础数据库、技术规范、标准、开发流程等方面已有一定积累，但与西方汽车产业与技术100多年的积累相比，仍有差距。2.2.2技术创新体系初步建立但有待完善国家层面：战略规划，发布了《国家中长期科技发展规划纲要（2022-2022）》《中国制造2025》等纲领性文件；创新环境，不断完善汽车产业标准法规与政策体系，营造“互联网+”和“大众创新、万众创业”等创新环境；计划引领，对关键技术领域持续组织实施了连续的国家科技计划、创新工程等大规模联合研发。行业层面：形成了产业技术创新联盟等新机制，促进产业内、跨产业协同创新和合作；组织了研发服务平台、共性基础研究平台等服务于行业发展。企业层面：创新主体地位得到充分肯定，加强技术攻关成为多数主流企业的共识。科研机构层面：科研成果及成果转换明显增加。突出问题：关联度低，产学研相结合的程度偏低，科研成果转换率不足；市场失灵，大投入、高风险、投资回收期长的基础研究和重大关键共性技术领域的投入不足；角色缺位，一是国家级、公立、非营利性汽车科研机构的长期缺位；二是承担创新项目具体管理的专业机构/组织的缺位。2.2.3技术升级受制于整体工业基础薄弱工业基础是汽车技术发展的基石，我国在基础材料、基础零部件、基础工艺和产业技术基础上差距较大。我国工业基础薄弱，附加值高的零部件、元器件被牢牢掌控在国外供应商手中。3我国汽车技术发展需求分析3.1我国汽车技术发展需求分析总体而言，未来经济社会可持续发展、新一轮科技变革和产业重构对汽车产业技术创新产生了重大需求。加快推进“低碳化、信息化、智能化”进程。3.2经济社会可持续发展要求汽车技术协同发展3.2.1产业发展战略定位提出汽车技术加速发展需求汽车产业的重要战略定位：国民经济的重要支柱产业，产销规模庞大，在国家经济增长中发挥了重要作用；中国经济进入“稳增长”下的重要经济增长支撑。支撑未来高端制造业总体发展的先导，推进“中国制造2025”、建設制造强国的龙头和抓手；带动时代汽车引领整个制造业抢占未来战略制高点的核心地位。工业化与信息化深度融合的重要交汇点，规模庞大的汽车产业涉及面广、集成度高、资金技术人才高度密集，是未来我国两化深度融合的最强需求、最佳载体和最大平台。城镇化进程的战略支撑，汽车的特性与未来中小城镇星罗棋布于若干中心大都市周围的城市集群规划相得益彰，可有力推动城镇化进程建设。3.2.2能源环境制约因素倒逼汽车技术绿色发展随着汽车保有量快速增长，能源、环境等一系列汽车社会问题日趋严重，需要通过汽车产业和技术的发展来应对和解决。3.2.3交通体系升级提出汽车技术融合发展需求我国汽车保有量的迅速增长，使交通拥堵与行车安全两大汽车社会问题尤为显著。3.3科技变革和产业重构要求汽车技术创新发展3.3.1新一轮科技变革指明汽车技术发展方向新一轮科技变革推动汽车产业升级，最终将实现汽车“智能制造”与智能汽车产品双向并行、共同发展，从而对汽车产业与技术产生深远影响。3.3.2产业生态重构创造汽车技术全新可能科技变革背景下，汽车产业生态发生巨大变化，促使汽车的生产方式、产品形态、合作模式和商业模式等各个方面发生根本改变，需要相关技术的发展作为应对。3.3.3核心技术成为把握重大历史机遇的关键科技变革和产业重构给我国汽车工业发展带来了巨大机遇，掌控核心技术是至为关键的重要因素之一。4我国汽车技术发展愿景与目标4.1发展愿景随着汽车技术不断向低碳化、信息化、智能化方向发展，最终实现社会和产业的和谐发展。社会愿景：能源环境的友好发展、社会资源的顺畅移动、安全高效的智能交通、和谐健康的汽车社会。产业愿景：汽车产业持续发展、汽车强国成功建成、产业生态全面升级、产品品质不断提高。4.2总体发展目标和关键里程碑总目标：汽车产业碳排放总量先于国家承诺和产业规模，在2028年率先达到峰值；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；智能网联技术产生一系列原创性科技成果，并有效普及应用；技术创新体系基本成熟，持续创新能力具备国际竞争力。主要里程碑：节能汽车，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；乘用车新车平均油耗4L/100km商用车新车油耗达到国际先进水平；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，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。智能网联汽车，驾驶辅助/部分自动驾驶车辆市场占有率达到约50%；高度自动驾驶车辆市场占有率达到10%-20%；完全自动驾驶车辆市场占有率接近10%。4.3发展方向和路径选择紧抓战略机遇，以新能源汽车和智能网联汽车为主要突破口，以能源动力系统升级转型为重点，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，全面推进汽车产业的低碳化、信息化、智能化和高品质。5我国汽车技术发展的重点任务根据汽车技术发展愿景和目标，分别针对七大领域，确定发展目标、分析技术路径，识别发展重点，并以此支撑路线图形成。5.1节能汽车发展目标：乘用车新车平均油耗，2022年，5.0L/100km；2025年，4.0L/100km；2030年，3.2L/100km；商用车平均油耗累计比2022年降低，2022年，10%；2025年，15%；2030年，20%。技术路径分析：节能乘用车，提高发动机热效率、动力总成匹配、降低传动损失、减少整车能量损耗、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、能量回收、混合动力。发展重点：先进内燃机燃烧机理研究、增压器与应用技术、先进燃油喷射系统研究、全可变气门技术、废气能量回收、控制系统开发、变速器节能技术及核心零部件开发技术研究、低摩擦技术研究、48V系统开发。5.2纯电动和插电式混合动力汽车（1）发展目标：纯电动乘用车续驶里程，2022年300km，2025年400km，2030年500km。公交客车单位载质量电耗水平（kWh/100km.t），2022年3.5，2025年3.2，2030年3.0。插电式混合动力汽车混动模式油耗水平比传统车降低，2022年25%，2025年再降5%，2030年再降5%。（2）技术路径分析：提高动力电池能量密度、提高电驱动系统效率、减少整车能量损耗、轻量化设计、提高多种动力源的集成应用能力、优化混合动力系统构型和控制策略。（3）发展重点：多能源动力系统集成技术、驱动电机技术、电机控制器技术、先进充电技术、混合动力专用发动机技术、高效机电耦合变速器技术。5.3燃料电池汽车（1）发展目标：2022年到2030年逐步由示范运行向大规模推广应用发展。燃料电池车发展规模：2022年万辆，2025年10万辆，2030年百万辆。质量比功率（kW/kg）：2022年2，2025年2.5。耐久性（小时）：2022年5000，2025年6000，2030年8000。（2）技术路径分析：提高功率密度、提高耐久性、降低成本、提高载氢安全。（3）发展重点：燃料电池核心材料及关键部件技术；乘用车/商用車用燃料电池系统关键技术；乘用车/商用车燃料电池动力系统及整车集成技术。5.4智能网联汽车（1）发展目标：完全掌握驾驶辅助、部分自动驾驶、高度自动驾驶等核心技术、关键零部件技术和共性技术。制定中国智能网联汽车标准。促进交通效率提高80%以上、交通效率提升30%以上、油耗排放降低20%以上。（2）技术路径分析：以感知、定位、信息等技术为基础，以信息融合技术为核心，以车辆协同控制为载体，完善智能网联相关技术标准，加强核心零部件的研发，逐步推进智能网联汽车的发展。（3）发展重点：集成控制技术研究、车载V2X无线通信技术的应用研究、智能网联汽车信息安全检测与防护关键技术研究、机器视觉深度认知技术、云网一体化技术、环境感知系统搭建、动态高精度地图综合研究、测试评价体系与测试环境建设。5.5动力电池技术（1）发展目标：为了支撑新能源汽车的发展，需要持续提升电池单体能量密度和降低单体成本。（2）技术路径分析：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。（3）发展重点：动力电池新材料新体系研究、动力电池安全性及长寿命技术研究、动力电池系统及控制技术、动力电池仿真技术、动力电池测试分析技术、动力电池梯级利用及资源回收技术。5.6汽车轻量化技术（1）发展目标：到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%。（2）技术路径分析：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。（3）发展重点：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、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、轻质材料部件的设计与工艺模拟技术。5.7汽车制造技术（1）发展目标：提高汽车品质、降低能源资源损耗，减少对环境影响，提高生产效率；后不良率比2022年下降。（2）技术路径分析：进一步提升传统制造水平、重点攻关新材料制造和新总成及零部件制造、开展智能制造技术研究。（3）发展重点：超高强板复杂零件低成本冷成形材料、工艺及装备技术；钢/铝/镁/碳纤维连接技术研究；高性能铝合金结构件挤压铸造技术；发动机全工序制造误差流建模与质量控制技术；干式喷漆室研发与应用；汽车智能制造技术；绿色制造技术。6我国汽车技术发展路线图产业总体路线图：汽车产业总体路线图重点产品路线图：节能汽车产品路线图、纯电动和插电式混合动力汽车产品路线图、燃料电池汽车产品路线图、智能网联汽车产品路线图。关键技术突破路线图：节能汽车技术路线图、纯电动和插电式混合动力汽车技术路线图、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。6.1产业总体路线图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。（1）纯电动与插电式混合动力汽车产品路线图：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，实现插电式混合動力技术在私人用车、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）纯电动与插电式混合动力汽车产品路线图（3）氢能燃料电池汽车产品路线图：近期以小功率燃料电池与大容量动力电池的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万辆规模示范应用；中期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区域十万辆规模批量应用；远期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。（4）智能网联汽车产品路线图：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CA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。（1）节能汽车技术路线图：以燃烧技术、降摩擦技术等提高发动机热效率，以多档化高效化提高传动效率、以混合动力进一步降低油耗。（2）纯电动和插电式混合动力汽车技术路线图：通过提高电驱动系统效率和混合动力发动机热效率、提升多能源动力系统集成技术水平，开发高效机电耦合变速器提高纯电动和插电式混合动力汽车燃油经济性。（3）燃料电池汽车技术路线图：以提高燃料电池功率密度和使用寿命，推进商业化进程为目标，开展以电推技术、燃料电池基础材料技术、控制技术、储氢技术为主的基础研究和技术开发。（4）智能汽车技术路线图：通过发展感知、通信、信息融合等技术，以及整车协同控制技术的突破和基础设施的建设，逐步提高汽车智能化水平，推进智能汽车的产业化发展。（5）动力电池技术路线图：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。（6）轻量化技术路线图：近期重点发展超高强钢和先进高强钢技术，实现高强钢在时代汽车汽车应用比例达到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。（7）汽车制造技术路线图：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、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。6.4技术路线图实施效果预估按本路线图进行测算，中国汽车产业从油井到车轮的CO2排放总量将从2028年就呈现下降；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2025年后就呈下降，将为中国承诺的2030年CO2排放达到峰值做出亿吨级贡献。7战略支持和保障措施7.1成立国家汽车强国建设领导小组建立由国务院领导任组长、有关部门参加的国家汽车强国建设领导小组，建立组织协调机制，统筹考虑汽车与国民经济发展、社会生活环境和相关产业间的关联和协调发展。下设若干工作组，具体负责发展战略、产业规划、技术创新、相关政策研究制定、专项实施等重大问题的组织协调。制定国家战略，系统规划，统筹部署，协同推进。7.2打造新型汽车产业创新体系：整合和新建相结合，打造“1+N”形式的网络化、矩阵式的非盈利机构—国家汽车产业联合创新中心，增强对汽