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实现“三纵三横”关键技术突破

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零部件及基础设施关键技术

电动汽车与传统汽车的最大区别在于其动力系统平台以及涉及的关键零部件来自于传统汽车行业之外,技术的难点首先表现在开发汽车级高度集成性、可靠性、性价比和质量稳定性的电驱动零部件体系。从“十五”开始,在国家863计划电动汽车重大科技专项强有力的引领和“三纵三横”研发布局的组织下,我国车用镍氢和锂离子电池、车用燃料电池、车用电机等对电动汽车性能有决定性影响的零部件领域取得重要进展。从基础研究到关键技术研发,再到产业化准备均已全面展开,并形成了国际上规模最大的电动汽车零部件产业。在基础技术方面接近国际先进水平,部分指标具有一定优势。

我国动力蓄电池在性能、工艺、安全性和电池管理技术方面取得显著进步,目前正在形成大规模配套产能

“十五”863计划电动汽车重大科技专项实施,明显带动我国大功率车用动力蓄电池技术进展,攻克了一些产业化关键技术,开发出6.5Ah、8Ah、27Ah、40Ah、80Ah、100Ah等系列车用动力电池品种,电池各项性能明显呈现逐年上升的趋势,用4～5年的时间,从无到有,缩短了落后国际先进水平10余年的差距,一些电池的主要性能达到了同类型电池的国际先进水平。

“十一五”期间,又在“十五”研究成果基础上,加强了以产业化为目标的电池系统及关键原材料的产业化技术研发,形成了用于混合动力汽车的高功率型电池和用于纯电动汽车的高能量型电池产品化成套技术。在镍氢电池方面,开发出用于HEV的6Ah-40Ah系列产品,镍氢蓄电池功率密度达到了1173W/kg,能量密度超过50Wh/kg,单车最大运行里程已超过15万公里,已经批量用于混合动力轿车和混合动力客车;在锂离子电池开发方面,开发出用于纯电动汽车的Ah系列产品,锂离子动力电池能量密度超过110Wh/kg,功率密度接近500W/kg。高能量型动力电池在奥运会、世博会电动汽车大规模应用中得到了验证,已经初步具备支撑电动汽车开展大规模商业化示范运行的技术和产业条件。

目前,我国已形成了以长三角、珠三角及京津地区为核心的动力电池产业集群带,同时带动了电池关键原材料及基础研究的快速进展。中国已成为被世界电动汽车业普遍看好的车用动力电池研发、生产、应用基地。

我国已成为世界上少数几个掌握车用百千瓦级燃料电池发动机研发、制造以及测试技术的国家在日本、美国等获得了进展之一

“九五”结束时,我国燃料电池已具备纯氢纯氧燃料电池技术,但并非车用;经过“十五”“十一五”863计划的支持,完成了从系统方案到燃料电池关键材料、部件的几代技术发展,完成了氢-空气加压与中低压燃料电池发动机系统,全面达到了预期目标,为客车与轿车提供了燃料电池发动机系统,在北京与上海进行了实际运行。逐渐形成了以大连化学物理研究所与上海神力科技有限公司为代表的车用燃料电池发动机的两大研发团队,成为我国燃料电池发动机研发的主力。

我国已成为世界上少数几个掌握车用百千瓦级燃料电池发动机研发、制造以及测试技术的国家之一,自主品牌的燃料电池在额定功率下发动机的氢燃料效率≥50％,重量比功率≥160W/Kg。

“十一五”期间,我国燃料电池关键基础技术取得突破,开发出了高活性、抗聚集的电催化剂以及高比表面积、抗氧化的担体,打破了国际大公司垄断局面;开发出了与国际商品化水平相当的增强型复合自增湿质子交换膜,随着太阳能电池效力的提升研制出了性能已达国际目前水平的高导电性/高稳定性炭纸,解决了双极板的抗腐蚀和导电性,丝印刷膜电极技术基本成熟,CCM膜电极已经实现小面积产品的出口。

我国车用电机产品技术在功率密度,控制精度,系统集成,冷却系统方面取得长足的进步,某些性能达到世界先进水平,形成了批量配套能力

在车用驱动电机开发方面,经过863计划两个五年计划的持续支持,在“三纵三横”研发与产业化布局的带动下,我国永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机产品实现了系列化,功率范围覆盖200千瓦以下的民用范围,电机重量与功率比超过1300瓦/千克,最高效率超过93％,达到国际先进水平;国内电机企业2010年前已具备近30万辆电动汽车的配套能力。

上海电驱动90kW车用永磁驱动电机系统在功率密度、峰值效率以及高效区等方面均达到国际先进水平,并具有原材料和产品成本比较优势。上海大郡批量生产的90kw车用牵引电机峰值转矩达到210Nm,系统最高效率超过93%。南车时代的大功率永磁同步电机通过集成优化设计,电机轴向长度降低10%,重量降低15%,温升降低10K。轻量化的电机已装车考核2万公里,运行正常。电机控制器的体积降低15%,重量降低20%。中纺锐利研发的开关磁阻电机的噪声较“十五”降低了12%,电机低速转矩脉动大大降低,实现10rpm满载稳定运行;电机额定温升降低25K;电机堵转转矩提高26%,同时电机产品的可靠性得到提高。

建立国家创新体系,营造电动汽车发展的

良好环境

经过”863”连续两个五年计划的支持,我国几百家汽车企业、电机/电池等零部件企业、大学及科研院所等共同构建了“三纵三横”矩阵式产业化技2、在测试实验时术研发布局,通过有组织、大规模、高强度的持续研发,我国基本建立了适合中国基础特点的、能结合有效产学研力量与发达国家实力雄厚企业抗衡的国家创新体系,搭建了具有自主知识产权的电动汽车动力系统技术研发平台,初步构成了关键零部件的配套研发体系。科技项目执行中已申请专利2881项(其中发明专利1635项),研究颁布电动汽车国家和行业标准56项,已有180余款各类电动汽车进入中国汽车产品公告。已建成30个以上新能源汽车国家重点实验室等国家级技术创新平台,并建立了车用电池、电机、整车和基础设施检测能力,有助于我国更好地掌握电动汽车核心技术,进一步推进战略性新兴产业的发展。

组织建立一批公共检测试验平台

建立了电动汽车整车测试能力,动力蓄电池测试基地,车用驱动电机测试基地,燃料电池发动机测试基地,这些公共测试技术平台配置了具有国际先进水平的检测、记录、分析设备和相关软件,建立了必要的静、动态检测条件。通过近几年进行的动力蓄电池、燃料电池发动机、驱动电机等关键零部件的检测和评价,为专项不断优化整车和关键即0.1－1%精度零部件组合、竞争择优提供了依据,又为国内一些科研生产单位提供了试验检测手段,起到了国家技术平台的作用。

形成一批研发与产业化基地

针对产业化、技术转型及科技跨越的需求,在国家863计划重大科技项目的带动下,各级组织建立了不同形式科技创故不可能得到最大载荷Pb,因此也得不到强度极限σb新联盟,推动关键技术开发及产品产业化进程。以整车企业为龙头,以关键零部件企业为支撑,结成产学研战略联盟和整车—零部件技术链产业联盟,建立了我国自主的电动汽车产业链,初步形成了研发、生产配套体系,提升了我国电动汽车的整体核心竞争力;同时,还在北京、重庆、广东、吉林、湖北、安徽等地建立了一批电动汽车区域产业技术创新联盟,建立了中汽协T10电动汽车产业联盟、国有企业电动汽车产业联盟等,积极推动新能源汽车产业的发展。

一汽集团、东风集团、上汽集团、长安汽车(000625,股吧)集团、奇瑞汽车公司等汽车企业积极参与电动汽车重大科技专项,面向市场、自主创新,研发了电动汽车整车技术,创立了电动汽车自主品牌,成为我国第一代电动汽车的产业化基地。

力神、万向、比克、中信、科霸、中炬、春兰、银通等我国动力蓄电池企业的产业化投入和生产配套能力显著增强;南车时代、湘潭电机、上海电驱动、大洋电机(002249,股吧)、中纺锐利、北京精进电机等电机企业在电动汽车驱动电机产业化方面总投资超过15亿元。一批电动汽车零部件高新技术企业积极配合整车单位,自主研发适合整车需求的关键零部件产品,并抓住机遇主动出击,与整车企业建立了产业联盟。

随着“十城千辆”工程的实施,电动汽车能源供给基础设施的潜在机会开始受到重视,我国国家电公司、南方电公司、中国普天集团、中海油集团等几大国企,围绕国家新能源汽车发展战略积极介入,近两年在电动汽车能源供给体系方面累计投入将达到20亿元以上。

带动形成技术标准体系

我国的电动汽车标准体系是在1998年开始启动的,随着国家“十五”、“十一五”展开大规模的科技创新与研究开发,经历了前期从国际标准和国外先进标准的采标、对标到现在自主研究和制修订标准的发展过程。科技部从“十五”开始,不仅投入几千万元科技经费立项直接支持电动汽车整车、零部件和基础设施标准的制修订工作,还组织参与重大科技专项相关产品技术的研发单位协助进行电动汽车标准的研究制定。

目前,在相关部门、标准制定单位以及广大电动汽车研发单位的密切配合下,我国电动汽车标准体系已基本建立,已经发布实施、现行有效的国家和行业标准共有56项;近期将要完成的标准有55项,其中包括新那末丈量也不会准制订标准44项、修订标准11项;另外,经过行业推荐和专家评审,在未来4年需要制修订的电动汽车标准超过200项。这些标准覆盖了纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车、电动汽车关键系统和零部件、电动汽车能源供给基础设施、电动摩托车和电动轻便摩托车以及基础通用等方面。伴随着我国新能源汽车战略性新兴产业的兴起,我国正在建立起世界上覆盖范围最广、数量最多的一个电动汽车标准体系。

科技与财政联动,科研与示范结合

针对电动汽车的发展处于从科研转入产业化关键时期的特点,围绕863计划电动汽车重大科技项目成果的转化,创造性地建立了电动汽车科技成果产业化“财政-科技联动”新机制,组织实施“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广试点工程。通过加大国家政策扶持力度,开展电动汽车大规模示范,培育市场、提高产品认知度、进行产品进入市场前的可靠性、安全性考核,有计划、分阶段推动科技成果向产品转换。

经过两个五年计划的科技攻关以及奥运、世博、“十城千辆”示范平台的应用拉动,中国电动汽车从无到有,技术处于持续进步状态,建立起了具有自主知识产权的电动汽车全产业链技术体系,全国各地示范运行各类电动汽车超过1万辆,示范运行里程超过2亿公里,累计载客90亿人次以上,电动汽车关键技术总体水平和应用规模位于国际前列,部分领域实现突破性进展。2010年9月,国务院常务会议正式将新能源汽车产业作为加快培育和发展的7大战略性新兴产业之一。科技创新引领了我国新能源汽车战略性新兴产业的形成,科技与经济结合,充分发挥了第一生产力的作用。