【正文】 ● 提高 制動能量回收率的系統(tǒng)技術(shù)研究 ， (2)動力總成控制模塊的研制 ● 控制模塊及其匹配標(biāo)定技術(shù)； ● 建立多節(jié)點(diǎn)的動力系統(tǒng)分布式控制網(wǎng)絡(luò)及接口技術(shù)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)； (3)動力總成系統(tǒng)性能測試平臺的建立 ● 動力總成系統(tǒng)性能測試平臺的開發(fā)技術(shù)； ● 測試、評估用軟、硬件的開發(fā)。在此基礎(chǔ)上，形成動力總成集 成和匹配的自主設(shè)計(jì)能力 (包括開發(fā)、應(yīng)用和完善電動汽車虛擬設(shè)計(jì)工具 )； ● 解決模塊集成過程中各種與系統(tǒng)有關(guān)的問題。 (2) 動力總成控制模塊的研制 ● 燃料電池汽車動力總成控制 器的開發(fā)：基于燃料電池汽車動力總成的能量管理系統(tǒng)，開發(fā)適用于不同結(jié)構(gòu)的燃料電池汽車動力總成控制器，建立接口技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。示范內(nèi)容包括：每個城市建立一支公共交通示范車隊(duì)和一支電動汽車出租示范車隊(duì)。 （ 3）內(nèi)燃機(jī)起動機(jī)／發(fā)電機(jī)一體化裝置 (ISA／ ISG)技術(shù) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與匹配 應(yīng)用于發(fā)動機(jī)的節(jié)能技術(shù) 內(nèi)燃機(jī)起動機(jī)／發(fā)電機(jī)一體化裝置 (I SA／ ISG)的機(jī)電能量耦合系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù) （ 1）內(nèi)燃機(jī)技術(shù) 與 HEV整車匹配的高效率發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù)； 低污染發(fā)動機(jī)排放控制技術(shù)； （ 2）內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng) 面向混合動力系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)電控軟件； 帶 I SA／ ISG 的內(nèi)燃機(jī)機(jī)電能量耦合控制系統(tǒng)。 2． 1 混合動力 電動汽車整車開發(fā)及其整車匹配標(biāo)定技術(shù) 主要研究內(nèi)容 確定整車總體方案，確定整車的控制策略，分解對各系統(tǒng)的要求； 研究混合動力電動汽車最佳機(jī)電耦合方案； 研制能滿足系統(tǒng)要求的發(fā)動機(jī)、電動機(jī) /發(fā)電機(jī)、變速器等總成及控制器； 通盤考慮整車信息和控制網(wǎng)絡(luò)，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)化車輛控制器和總線系統(tǒng)，建立整車運(yùn)行傳感和反應(yīng)體系，保證整車性能指標(biāo)； 整車制動回饋系統(tǒng)的研究； 20 建立混合動力整車測試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和評估體系； 整車的匹配標(biāo)定； 車體輕量化研究與設(shè)計(jì)； 整車的集成與綜合控制； 整車、系統(tǒng)、總成及關(guān)鍵零部件的試驗(yàn)與評估； 整車的 示范試驗(yàn)及定型。 （ 2） 燃料電池發(fā)動機(jī) 高度集成的甲醇制氫技術(shù)及微通道重整反應(yīng)器的研究； 低功耗、低噪聲且?guī)芰炕厥展δ艿目諝鈮嚎s機(jī)； 空氣的增濕技術(shù)； 燃料電池發(fā)動機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與集成； 燃料電池發(fā)動機(jī)的容錯控制與 檢測技術(shù)； 燃料電池發(fā)動機(jī)的控制技術(shù)； 車用甲醇制氫燃料電池氫源的檢測平臺； 燃料電池發(fā)動機(jī)的動態(tài)模擬測試平臺。 4．燃料電池發(fā)動機(jī)及其控制系統(tǒng) 燃料電池發(fā)動機(jī)的研究內(nèi)容包括： (1)燃料電池發(fā)動機(jī)的虛擬設(shè)計(jì)與優(yōu)化； (2)燃料電池發(fā)動機(jī)的優(yōu)化集成技術(shù)； (3)燃料電池發(fā)動機(jī)的性能、動態(tài)特性的測試與評估。 關(guān)鍵技術(shù) ● 多能源控制策略和控制邏輯； ● 燃料電池汽車的總布置優(yōu)化； ● 動力總成匹配和標(biāo)定及燃料電池汽車安全系統(tǒng)； 18 ● 原型車的設(shè)計(jì)、試制和 優(yōu)化； ● 燃料電池汽車整車性能 (可靠、安全、動力、經(jīng)濟(jì)、舒適、穩(wěn)定性等 ) 的綜合優(yōu)化與集成。 本專項(xiàng)中，燃料電池汽車、混合動力 電動汽車和純電動汽車等三種車型的研發(fā)都是從整車的角度出發(fā)，由整車的設(shè)計(jì)參數(shù)提出對零部件的要求，同時(shí)建立一個嚴(yán)密的電動汽車整車開發(fā)程序，以使設(shè)計(jì)出來的整車達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。為我國在 5— 10 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)電動汽車的產(chǎn)業(yè)化奠定技術(shù)基礎(chǔ)。當(dāng)前，加入 WTO 已迫在眉睫，只有技術(shù)創(chuàng)新才能求得生存和發(fā)展，才能形成中國汽車工業(yè)的國際競爭力。針對我國實(shí)際情況，我國政府也制定了汽車排放的控制目標(biāo)：現(xiàn)階段達(dá)到歐洲 90 年代初期水平，到 20xx 年達(dá)到歐洲 90 年代中、后期水平， 20xx 年實(shí)現(xiàn)與國際水平同步。內(nèi)燃機(jī)排出的微粒物 (PM)，一般小于 2 微米，吸入體內(nèi)會引發(fā)氣管炎，肺炎及心臟病等，微粒中的多環(huán)芳烴，如苯并 (a)芘是致癌物質(zhì)，直接威脅人的生命。國家統(tǒng)計(jì)資料顯示，北京等大城市中心地帶低空區(qū)域的大氣污染物主要來自汽車排放。利用煤、天然氣等化石燃料制取如甲醇、乙醇等有機(jī)液體燃料作為車用 PEMFC 氫源，或直接制取氫、凈化后供給 PEMFC，都能利用我國工業(yè) 現(xiàn)有的技術(shù)，開辟我國煤、天然氣資源長期、穩(wěn)定、規(guī)模、清潔利用的新途徑。 我國石油的需求、產(chǎn)量與缺口 (億噸 ) ┌────┬──────┬─────┬─────┐ │ 年份│ 20xx │ 20xx │ 20xx │ ├────┼──────┼─────┼─────┤ │ 需求│ 2． 4 │ 2． 8 │ 3． 6 │ ├────┼──────┼─────┼─────┤ │ 生產(chǎn)│ 1． 6 │ 1． 78 │ 1． 89 │ ├────┼──────┼─────┼─────┤ │ 缺口│ 0． 7+0． 3 │ 1． 02 │ 1． 71 │ └────┴──────┴─────┴─────┘ 電動汽車可以大幅度提高燃料的利用效率，特別是以氫能燃料電池為動力的新一代電動汽車將最終解決石油燃料的替代問題。大量石油進(jìn)口不僅給我國外匯平衡造成沉重的負(fù)擔(dān)，而且還危及我國的能源安全。 三、國內(nèi)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需求分析 節(jié)能與環(huán)保成為當(dāng)今世界汽車發(fā)展的兩大主題，汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及我國汽車工業(yè)所面臨的現(xiàn)狀迫使我們必須尋求新的發(fā)展道路，電動汽車的發(fā)展為我國提供了一次機(jī)遇，我們要抓住機(jī)遇，下決心把發(fā)展電動汽車實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化作為我國汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略性舉措。在中國申請的相關(guān)專利中，純電動和燃料電池方面我國差距不算太大，但在混合動力電動汽車方面則不然，日本主要汽車公司在中國申請了大量專利，值得引起高度重視。不過，盡管國外公司申請了大量的專利， 從專利具體內(nèi)容上看，尚未形成代表技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的成套專利技術(shù)體系，仍處于各種技術(shù)百花齊放的發(fā)展階段，尤其在蓄電池和燃料電池等單項(xiàng)技術(shù)方面還存在較大的創(chuàng)新空間。 ●燃料電池輔助裝置，共計(jì) 25 項(xiàng) 涉及內(nèi)容包括各種閥門、接頭、壓縮機(jī)以及冷卻裝置等。國際上從事車用燃料電池系統(tǒng)和燃料電池汽車研究開發(fā)的主要單位均有多項(xiàng)授權(quán)專利。 DaimlerChysle~Corporation 17 涉及 HEV整車、 HEV動力系統(tǒng)及控制技術(shù)、 HEV 中發(fā)動機(jī)的控制、機(jī)械式自動變速器、電機(jī)的控制方法、純電動和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的切換裝置 DENSOCORP 28 涉及 HEV整車控制器、 HEV整車、 HEV 內(nèi)燃機(jī)控制、動力分配器、蓄電池冷卻、蓄電池充電裝置、空調(diào)和加熱裝置、空壓機(jī) FICHTELamp。 申請人 數(shù)量 專利主要內(nèi)容 AQUEOUSRES 48 HEV 整車，動力分配技術(shù)。以日本居多，其次是美國和歐洲，許多知名的公司均申請了大量的專利。其中，應(yīng)當(dāng)引起重視的是豐田公司申請的車載制氫中的難點(diǎn)問題 —— CO 降低方法的專利。申請內(nèi)容各具特色。諾拉有限公司：聚合物膜燃料電池用氣體擴(kuò)散電極 5)美國 3M 公司：用于膜電極組合件的催化劑及其制備方法 6)能量研究公司：改進(jìn)的雙極板隔離器 7)日本電池株式會社：高分子電解質(zhì)膜、電化學(xué)裝置和高分子電解質(zhì)膜的制造方法 8)日立化成工業(yè)株式會社：燃料電池的帶溝隔板的制造方法 9)賽特技術(shù)有限公司：傳導(dǎo)性的熱固性模塑組合物及其制造方法 10)松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社：燃料電池用電極及其制造方法 11)陶氏化學(xué)公司：燃料電池的薄膜電極組件用的流場結(jié)構(gòu) 12)瓦斯技術(shù)協(xié)會：質(zhì)子交換膜燃料電池雙極性隔板 13)西南研究會 G 燃料電池關(guān)鍵材料與部件 43% 燃料電池組 18% 制氫、貯氫 21% 燃料電池輔助系統(tǒng) 9% 燃料電池動力系統(tǒng)與控制 9% 燃料電池關(guān)鍵材料與部件，共計(jì) 15 項(xiàng) 這些專利涉及燃料電池電極、電解質(zhì)隔膜、雙極板等方面，包括設(shè)計(jì)、制作與材料制備方法，其中有七項(xiàng)專利涉及雙極板結(jié)構(gòu)、材料及 其制作方法。其中 與車用燃料電池技術(shù)相關(guān)的專利主要有 34 項(xiàng)。 在中國申請的燃料電池技術(shù)專利狀況 在國家專利局，對 1986 年 5 月至 20xx 年 3 月期間授權(quán)的國內(nèi)專利進(jìn)行檢索，共查得燃料電池技術(shù)相關(guān)專利共計(jì) 164 項(xiàng)，情況分析如下： 2． 1 總體情況 國內(nèi)申請者申請了 41 項(xiàng)，主要為職務(wù)發(fā)明，由單位申請。還有電控氣動式和電動式機(jī)械式自動變速器及自動離合器方面的專利技術(shù)。 混合機(jī)構(gòu)與裝置，共計(jì) 5 項(xiàng) 國外公司申請 4 項(xiàng)，國內(nèi)單位申請 1 項(xiàng)。 電池及其能量管理系統(tǒng)，共計(jì) 14 項(xiàng) 國外公司申請 6 項(xiàng)，國內(nèi)單位申請只有 2 項(xiàng)。 電機(jī)及其控制系統(tǒng)，共計(jì) 19 項(xiàng) 國外公司申請 4 項(xiàng)，國內(nèi)單位申請 3 項(xiàng)。 1． 2 申請內(nèi)容分析 申請內(nèi)容主要包括整車、電機(jī)及其驅(qū)動控制系統(tǒng)、電池及其能量管理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)與控制、混合機(jī)構(gòu)與裝置、制動能量回饋等幾個方面。本田技研工業(yè)株式會社申請 8 項(xiàng)、瑞士 SMH管理服務(wù)有限公司申請 6 項(xiàng)、日本的豐田自動車株式會社、日野自動車工業(yè)株式會社、株式會社日立制作所、日產(chǎn)柴油機(jī)車工業(yè)株式會社也都在中國申請了專利。 與此同時(shí)，在北京、上海、重慶等地方政府大力支持下，一些民營科技企業(yè)，如北京的綠能、富原等公司，運(yùn)用新的機(jī)制，也開展了燃料電池的開發(fā)，取得重要進(jìn)展。在質(zhì)子膜燃料電 池技術(shù)、質(zhì)子膜等原材料國產(chǎn)化、燃料電池系統(tǒng)技術(shù)、氫源系統(tǒng)、燃料電池電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)以及燃料電池汽車演示車等方面的研究開發(fā)取得進(jìn)展。這些標(biāo)準(zhǔn)的制定為我國電動汽車的研制開發(fā)和示范運(yùn)營提供了必要的保障和支撐。 開展了混合型電動汽車的研究開發(fā)，在串聯(lián)式電動客車、輕型客車、紅旗牌轎車和混聯(lián)式電動轎車的研究等，都取得一定的進(jìn)展。 ②結(jié)合概念車的開發(fā)，在電動汽車總體設(shè)計(jì)、專用電機(jī)、控制系統(tǒng)、車輛管理和電池管理等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上均有突破，取得了一批創(chuàng)新研究成果，如交流異步電機(jī)的全數(shù)字矢量控制驅(qū)動系統(tǒng)已達(dá)到當(dāng)代國際先進(jìn)的控制技術(shù)水平。 (1) 概念車及其關(guān)鍵技術(shù)研究取得了重大的突破 ①完成了電動轎車先導(dǎo)車研制和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全新電動轎車概念車的設(shè)計(jì)開發(fā)。 (二 )國內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ) “九五”期間，圍繞提高我國汽車工業(yè)技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，增強(qiáng)國際競爭力的若干重要課題，如轎車車身設(shè)計(jì)、汽車電子 (汽車制動防抱死 (ABS)、機(jī)械式自動變速器、以及柴油機(jī)電控系統(tǒng)等 )、材料、環(huán)保、制造，特別是新一代汽車技術(shù)等方面，在國家科技攻關(guān)、“八六三”等計(jì)劃中共計(jì)安排近三億元予以支持，會同各有關(guān)部門和地方政府，組織產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)。該計(jì)劃主要有六家公司參與： THE CHICAGO TRANSIT AUTHORITY (CTA)， COAST MOUNTAIN BUS COMPANY(CMBC)， XCELLSIS， BALLARD POWER SYSTEMS， STUART ENERGY，AIR PRODUCTS AND CHEMICALS， INC．該試驗(yàn)中的燃料電池分別以 Stuart 的電解氫以及 Air Product 的液體燃料制氫為燃料，貯罐壓力為 25Mpa，該計(jì)劃總行駛距離為 118， 000公里。其中， Daimler Benz 的 NEBUS 于 1997 年中期在 6 公路上試驗(yàn)成功，該車以高壓氫為燃料，燃料電池的輸出功率為 250 千瓦，允許的最高時(shí)速為 80km／ h。 在燃料電池汽車方 面，世界各大汽車公司相繼推出以甲醇或汽油為燃料的燃料電池汽車。 在電驅(qū)動系統(tǒng)方面，值得一提的是 Ballard 戰(zhàn)略聯(lián)盟的另一成員一美國福特控股的子公司 Ecostar 專攻燃料電池電動汽車的電氣驅(qū)動系統(tǒng)，采用了矢量控制的交流異步電機(jī)作為電動汽車驅(qū)動控制，控制器效率可達(dá) 97％，具有過流、短路和超速保護(hù)等功能，系統(tǒng)集成化程度較高。在材料與單電池技術(shù)方面，與燃料適應(yīng)的車載 PEMFC 基礎(chǔ)材料，特別是 PEMFC 抗 CO 催化劑和質(zhì)子交換膜一直是相關(guān)基礎(chǔ)研究的重點(diǎn)；價(jià)格低廉的車載 PEMFC 流場板，單體電池放大設(shè)計(jì)等技術(shù)也是研究熱點(diǎn)。其中，以加拿大的巴拉德一美國的福特一德國的戴姆勒克萊斯勒聯(lián)盟 (XCELLSIS)最具代表性，該聯(lián)盟投資 10 億加元開發(fā)生產(chǎn)電動汽車用燃料電池動力系統(tǒng)。專家普遍評價(jià)：混合動力電動汽車是 2l 世紀(jì)初汽車產(chǎn)業(yè)界的一場革命，只有混合動力電動汽車才能滿足新世紀(jì)之初對汽車的環(huán)保與節(jié)能要求?！痹诖嘶A(chǔ)上，現(xiàn)已按期推出三款混合動力概念車 GM Precept、 Ford Prodigy、 Daimlerchrysler Dodge ESX3，三款車均接近或?qū)崿F(xiàn)了 3 升／百公里目標(biāo)。為適應(yīng)美國市場的需求，豐田公司已推出第二代 Prius， 20xx 年 11 月底前已售出 5 萬輛，動力更強(qiáng)勁。 混合動力電動汽車正是在純電動汽車開發(fā)過程中為有利于市場化而產(chǎn)生的一種新的車型。 本專項(xiàng)立意于跨越式發(fā)展，搶占新一代電動汽車制高點(diǎn)，提升我國汽車 工業(yè)的國際競爭力；造就和培養(yǎng)一批