零部件及基礎設施關鍵技術
電動汽車與傳統汽車的最大區別在于其動力系統平臺以及涉及的關鍵零部件來自于傳統汽車行業之外,技術的難點首先表現在開發汽車級高度集成性、可靠性、性價比和質量穩定性的電驅動零部件體系。從“十五”開始,在國家863計劃電動汽車重大科技專項強有力的引領和“三縱三橫”研發布局的組織下,我國車用鎳氫和鋰離子電池、車用燃料電池、車用電機等對電動汽車性能有決定性影響的零部件領域取得重要進展。從基礎研究到關鍵技術研發,再到產業化準備均已全面展開,并形成了國際上規模最大的電動汽車零部件產業。在基礎技術方面接近國際先進水平,部分指標具有一定優勢。
我國動力蓄電池在性能、工藝、安全性和電池管理技術方面取得顯著進步,目前正在形成大規模配套產能
“十五”863計劃電動汽車重大科技專項實施,明顯帶動我國大功率車用動力蓄電池技術進展,攻克了一些產業化關鍵技術,開發出6.5Ah、8Ah、27Ah、40Ah、80Ah、100Ah等系列車用動力電池品種,電池各項性能明顯呈現逐年上升的趨勢,用4～5年的時間,從無到有,縮短了落后國際先進水平10余年的差距,一些電池的主要性能達到了同類型電池的國際先進水平。
“十一五”期間,又在“十五”研究成果基礎上,加強了以產業化為目標的電池系統及關鍵原材料的產業化技術研發,形成了用于混合動力汽車的高功率型電池和用于純電動汽車的高能量型電池產品化成套技術。在鎳氫電池方面,開發出用于HEV的6Ah-40Ah系列產品,鎳氫蓄電池功率密度達到了1173W/kg,能量密度超過50Wh/kg,單車最大運行里程已超過15萬公里,已經批量用于混合動力轎車和混合動力客車;在鋰離子電池開發方面,開發出用于純電動汽車的50-100Ah系列產品,鋰離子動力電池能量密度超過110Wh/kg,功率密度接近500W/kg。高能量型動力電池在奧運會、世博會電動汽車大規模應用中得到了驗證,已經初步具備支撐電動汽車開展大規模商業化示范運行的技術和產業條件。
目前,我國已形成了以長三角、珠三角及京津地區為核心的動力電池產業集群帶,同時帶動了電池關鍵原材料及基礎研究的快速進展。中國已成為被世界電動汽車業普遍看好的車用動力電池研發、生產、應用基地。
我國已成為世界上少數幾個掌握車用百千瓦級燃料電池發動機研發、制造以及測試技術的國家之一
“九五”結束時,我國燃料電池已具備純氫純氧燃料電池技術,但并非車用;經過“十五”“十一五”863計劃的支持,完成了從系統方案到燃料電池關鍵材料、部件的幾代技術發展,完成了氫-空氣加壓與中低壓燃料電池發動機系統,全面達到了預期目標,為客車與轎車提供了燃料電池發動機系統,在北京與上海進行了實際運行。逐漸形成了以大連化學物理研究所與上海神力科技有限公司為代表的車用燃料電池發動機的兩大研發團隊,成為我國燃料電池發動機研發的主力。
我國已成為世界上少數幾個掌握車用百千瓦級燃料電池發動機研發、制造以及測試技術的國家之一,自主品牌的燃料電池在額定功率下發動機的氫燃料效率≥50％,重量比功率≥160W/Kg。
“十一五”期間,我國燃料電池關鍵基礎技術取得突破,開發出了高活性、抗聚集的電催化劑以及高比表面積、抗氧化的擔體,打破了國際大公司壟斷局面;開發出了與國際商品化水平相當的增強型復合自增濕質子交換膜,研制出了性能已達國際目前水平的高導電性/高穩定性炭紙,解決了雙極板的抗腐蝕和導電性,絲網印刷膜電極技術基本成熟,CCM膜電極已經實現小面積產品的出口。
我國車用電機產品技術在功率密度,控制精度,系統集成,冷卻系統方面取得長足的進步,某些性能達到世界先進水平,形成了批量配套能力
在車用驅動電機開發方面,經過863計劃兩個五年計劃的持續支持,在“三縱三橫”研發與產業化布局的帶動下,我國永磁同步電機、交流異步電機和開關磁阻電機產品實現了系列化,功率范圍覆蓋200千瓦以下的民用范圍,電機重量與功率比超過1300瓦/千克,最高效率超過93％,達到國際先進水平;國內電機企業2010年前已具備近30萬輛電動汽車的配套能力。
上海電驅動90kW車用永磁驅動電機系統在功率密度、峰值效率以及高效區等方面均達到國際先進水平,并具有原材料和產品成本比較優勢。上海大郡批量生產的90kw車用牽引電機峰值轉矩達到210Nm,系統最高效率超過93%。南車時代的大功率永磁同步電機通過集成優化設計,電機軸向長度降低10%,重量降低15%,溫升降低10K。輕量化的電機已裝車考核2萬公里,運行正常。電機控制器的體積降低15%,重量降低20%。中紡銳利研發的開關磁阻電機的噪聲較“十五”降低了12%,電機低速轉矩脈動大大降低,實現10rpm滿載穩定運行;電機額定溫升降低25K;電機堵轉轉矩提高26%,同時電機產品的可靠性得到提高。
建立國家創新體系,營造電動汽車發展的
良好環境
經過”863”連續兩個五年計劃的支持,我國幾百家汽車企業、電機/電池等零部件企業、大學及科研院所等共同構建了“三縱三橫”矩陣式產業化技術研發布局,通過有組織、大規模、高強度的持續研發,我國基本建立了適合中國基礎特點的、能結合有效產學研力量與發達國家實力雄厚企業抗衡的國家創新體系,搭建了具有自主知識產權的電動汽車動力系統技術研發平臺,初步構成了關鍵零部件的配套研發體系。科技項目執行中已申請專利2881項(其中發明專利1635項),研究頒布電動汽車國家和行業標準56項,已有180余款各類電動汽車進入中國汽車產品公告。已建成30個以上新能源汽車國家重點實驗室等國家級技術創新平臺,并建立了車用電池、電機、整車和基礎設施檢測能力,有助于我國更好地掌握電動汽車核心技術,進一步推進戰略性新興產業的發展。
組織建立一批公共檢測試驗平臺
建立了電動汽車整車測試能力,動力蓄電池測試基地,車用驅動電機測試基地,燃料電池發動機測試基地,這些公共測試技術平臺配置了具有國際先進水平的檢測、記錄、分析設備和相關軟件,建立了必要的靜、動態檢測條件。通過近幾年進行的動力蓄電池、燃料電池發動機、驅動電機等關鍵零部件的檢測和評價,為專項不斷優化整車和關鍵零部件組合、競爭擇優提供了依據,又為國內一些科研生產單位提供了試驗檢測手段,起到了國家技術平臺的作用。
形成一批研發與產業化基地
針對產業化、技術轉型及科技跨越的需求,在國家863計劃重大科技項目的帶動下,各級組織建立了不同形式科技創新聯盟,推動關鍵技術開發及產品產業化進程。以整車企業為龍頭,以關鍵零部件企業為支撐,結成產學研戰略聯盟和整車—零部件技術鏈產業聯盟,建立了我國自主的電動汽車產業鏈,初步形成了研發、生產配套體系,提升了我國電動汽車的整體核心競爭力;同時,還在北京、重慶、廣東、吉林、湖北、安徽等地建立了一批電動汽車區域產業技術創新聯盟,建立了中汽協T10電動汽車產業聯盟、國有企業電動汽車產業聯盟等,積極推動新能源汽車產業的發展。
一汽集團、東風集團、上汽集團、長安汽車(000625,股吧)集團、奇瑞汽車公司等汽車企業積極參與電動汽車重大科技專項,面向市場、自主創新,研發了電動汽車整車技術,創立了電動汽車自主品牌,成為我國第一代電動汽車的產業化基地。
力神、萬向、比克、中信、科霸、中炬、春蘭、銀通等我國動力蓄電池企業的產業化投入和生產配套能力顯著增強;南車時代、湘潭電機、上海電驅動、大洋電機(002249,股吧)、中紡銳利、北京精進電機等電機企業在電動汽車驅動電機產業化方面總投資超過15億元。一批電動汽車零部件高新技術企業積極配合整車單位,自主研發適合整車需求的關鍵零部件產品,并抓住機遇主動出擊,與整車企業建立了產業聯盟。
隨著“十城千輛”工程的實施,電動汽車能源供給基礎設施的潛在機會開始受到重視,我國國家電網公司、南方電網公司、中國普天集團、中海油集團等幾大國企,圍繞國家新能源汽車發展戰略積極介入,近兩年在電動汽車能源供給體系方面累計投入將達到20億元以上。
帶動形成技術標準體系
我國的電動汽車標準體系是在1998年開始啟動的,隨著國家“十五”、“十一五”展開大規模的科技創新與研究開發,經歷了前期從國際標準和國外先進標準的采標、對標到現在自主研究和制修訂標準的發展過程。科技部從“十五”開始,不僅投入幾千萬元科技經費立項直接支持電動汽車整車、零部件和基礎設施標準的制修訂工作,還組織參與重大科技專項相關產品技術的研發單位協助進行電動汽車標準的研究制定。
目前,在相關部門、標準制定單位以及廣大電動汽車研發單位的密切配合下,我國電動汽車標準體系已基本建立,已經發布實施、現行有效的國家和行業標準共有56項;近期將要完成的標準有55項,其中包括新制訂標準44項、修訂標準11項;另外,經過行業推薦和專家評審,在未來4年需要制修訂的電動汽車標準超過200項。這些標準覆蓋了純電動汽車、混合動力電動汽車、燃料電池電動汽車、電動汽車關鍵系統和零部件、電動汽車能源供給基礎設施、電動摩托車和電動輕便摩托車以及基礎通用等方面。伴隨著我國新能源汽車戰略性新興產業的興起,我國正在建立起世界上覆蓋范圍最廣、數量最多的一個電動汽車標準體系。
科技與財政聯動,科研與示范結合
針對電動汽車的發展處于從科研轉入產業化關鍵時期的特點,圍繞863計劃電動汽車重大科技項目成果的轉化,創造性地建立了電動汽車科技成果產業化“財政-科技聯動”新機制,組織實施“十城千輛”節能與新能源汽車示范推廣試點工程。通過加大國家政策扶持力度,開展電動汽車大規模示范,培育市場、提高產品認知度、進行產品進入市場前的可靠性、安全性考核,有計劃、分階段推動科技成果向產品轉換。
經過兩個五年計劃的科技攻關以及奧運、世博、“十城千輛”示范平臺的應用拉動,中國電動汽車從無到有,技術處于持續進步狀態,建立起了具有自主知識產權的電動汽車全產業鏈技術體系,全國各地示范運行各類電動汽車超過1萬輛,示范運行里程超過2億公里,累計載客90億人次以上,電動汽車關鍵技術總體水平和應用規模位于國際前列,部分領域實現突破性進展。2010年9月,國務院常務會議正式將新能源汽車產業作為加快培育和發展的7大戰略性新興產業之一。科技創新引領了我國新能源汽車戰略性新興產業的形成,科技與經濟結合,充分發揮了第一生產力的作用。
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