【正文】 電動(dòng)汽車技術(shù)人才，建立一支具有自主開(kāi)發(fā)汽車產(chǎn)品能力的隊(duì)伍，為振興中國(guó)汽車工業(yè)構(gòu)筑人才高地。 4 為實(shí)現(xiàn) 20xx 年北京“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的奧運(yùn)宗旨，保證交通運(yùn)輸車輛的環(huán)保性能指標(biāo)達(dá)到世界發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)水平，本重大專項(xiàng)特別考慮了對(duì)北京綠色車輛的支持。為我國(guó)在 5— 10 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化奠定技術(shù)基礎(chǔ)。因此，只要我們抓住機(jī)遇，下大決心，對(duì)我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和總體技術(shù)路線，以及組織管理模式進(jìn)行重大調(diào)整，把大力發(fā)展新一代汽車實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化作為促進(jìn)我國(guó)汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略性舉措，就有可能在世界汽車工業(yè)新一輪競(jìng)爭(zhēng)中占領(lǐng)制高點(diǎn)，取得有利地位，提高我國(guó)汽車工業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車工業(yè)的振興。從美國(guó)政府對(duì)新一代汽車伙伴計(jì)劃 (PNGV)的建立和執(zhí)行情況來(lái)看，新一代汽車已經(jīng)成為跨國(guó)汽車公司和工業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的重要內(nèi)容。顯然，進(jìn)一步使用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展汽車工業(yè)將會(huì)給我國(guó)的能源安全和保護(hù)環(huán)境造成巨大的壓力。然而汽車發(fā)展所帶來(lái)的對(duì)石油資源需求的激增和對(duì)環(huán)保的負(fù)面影響也日益引起人們的注意。轎車進(jìn)入家庭已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，由此，中國(guó)汽車工業(yè)將面臨一個(gè)快速發(fā)展的機(jī)遇。按照國(guó)家環(huán)保中心預(yù)測(cè) 20xx年汽車尾氣排放量將占空氣污染源的 64％。近十年來(lái)美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)政府和跨國(guó)公司已投入超過(guò) 100 億美元的資金，并且以 每年不少于 10 億美元的力度繼續(xù)開(kāi)發(fā)。在電動(dòng)汽車這一新的領(lǐng)域我們與國(guó)外處于相近的起跑線，技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化的差距相對(duì)較小。 同時(shí)，完善國(guó)家電動(dòng)汽車示范區(qū)和相關(guān)電動(dòng)汽車檢測(cè)基地的建設(shè)；研究、制定促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的政策、法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完善相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。經(jīng)過(guò)一年的探索，比較三種車型，進(jìn)一步集中力量，突出重點(diǎn)， 以確保產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。改善大城市大氣環(huán)境，造福于人民。電動(dòng)汽車的研究是從單獨(dú)依靠蓄電池供 電的純電動(dòng)汽車開(kāi)始的，但是由于動(dòng)力電池的性能和價(jià)格還沒(méi)有取得重大突破，因此，純電動(dòng)汽車的發(fā)展沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目的。 日本豐田公司開(kāi)發(fā)的 Prius 和本田公司開(kāi)發(fā)的 Insight 兩種混合動(dòng) 力電動(dòng)汽車已開(kāi)始小批量投放市場(chǎng)。美國(guó)能源部與三大汽車公司于 1993 年簽訂了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)合同，其中通用汽車公司投入 1． 48 億美元，福特投入 1． 38 億美元，克萊斯勒投入 8480 萬(wàn)美元，進(jìn)行為期 5 年的研制開(kāi)發(fā)工作，三大公司于 1998 年北美國(guó)際汽車展上分別展出了樣車，美國(guó)報(bào) 刊評(píng)論 “這次展出的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車就像一輪紅日，光芒四射的出現(xiàn)在人們面前，它預(yù)示了未來(lái)汽車的發(fā)展方向。最近歐洲六大汽車公司聯(lián)合就混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)行了研討和綜合評(píng)述，認(rèn)為其技術(shù)成果有望使混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的成本接近于傳統(tǒng)汽車，使用戶買得起，生產(chǎn)廠商也有利可圖。 在燃料電池汽車方面，國(guó)外企業(yè)界紛紛組成強(qiáng)大的跨國(guó)聯(lián)盟，以期達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的，如日本豐田與美國(guó)通用公司，日本東芝公司與美國(guó)國(guó)際燃料電池公司，德國(guó) BMW 公司與西門子公司，雷諾汽車公司與意大利 De Nora 公司分別組成聯(lián)盟開(kāi)發(fā)燃料電池汽車；本田也已投資數(shù)億美元開(kāi)發(fā)燃料電池汽車。 當(dāng)前車載質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)電源系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)集中在關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵材料、關(guān)鍵部件和系統(tǒng)集成上。而 Ballard 戰(zhàn)略聯(lián)盟之一一戴姆勒 克萊斯勒控股的 DBB 則專攻燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) (包括氫源、燃料電池及其輔助系統(tǒng) )集成， 1996 年完成的以 H2 為燃料的PEMFC 汽車 NECAR2， PEMFC 系統(tǒng) (50kW)占用 450 升；而 1997 年完成的采用甲醇重整氣為燃料的 PEMFC 汽車 NECAR3 中， PEMFC 與重整系統(tǒng) (50kW)占 960 升；而大功率燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī) HY2054(205kW)系列包括 PEMFC、兩級(jí)空氣壓縮機(jī)和純水冷卻循環(huán)，按照典型的柴油機(jī)和天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)模件設(shè)計(jì)進(jìn)行集成，可方便地在柴油機(jī)或天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)汽車上安裝。 在亞洲，日本在甲醇重整、汽油重整反應(yīng)上十分重視， 在重整催化劑、重整器及一氧化碳脫除等關(guān)鍵技術(shù)上申請(qǐng)了大量專利。 國(guó)外也開(kāi)展了燃料電池客車的研發(fā)。 以 Ballard 為主要參與者的 PHASE3 計(jì)劃始于 1996 年 6 月，為期 4 年，在美國(guó)的芝加哥、以及加拿大的溫哥華這兩個(gè)城市對(duì)以燃料電 池為動(dòng)力的客車進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)。 總之，目前國(guó)際上燃料電池客車的載客量均為 70 人左右，要求燃料電池的輸出功率在150~180kW，多采用高壓氫為燃料，時(shí)速在 60～ 80km／ h，以 Ballard 的燃料電池為動(dòng)力的客 車最為先進(jìn)，相應(yīng)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)也最為完備。通過(guò)十年的研究攻關(guān)，在電動(dòng)汽車技術(shù)方面取得了重要突破，并為“十五”以及今后電動(dòng)汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，奠定了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，采用最新設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)的該車身造型具有時(shí)代感和實(shí)用性，已獲得業(yè)內(nèi)外許多人士的贊賞。 完成了電動(dòng)轎車的改裝工作，續(xù)駛里程大于 200公里，造價(jià)只高于同級(jí)燃油汽車的 15％，使用成本低于燃油的 50％，技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性能都取得較大的突破。 成立了電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，制定了電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系，開(kāi)展了一系列的標(biāo)準(zhǔn)研究、制定和驗(yàn)證工作，目前已有 14 項(xiàng)正式批準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)， 2 項(xiàng)為指導(dǎo)性技術(shù)文件，還有一些標(biāo)準(zhǔn)正在制定之中?！熬盼濉逼陂g，科技部將電動(dòng)汽車用質(zhì)子交換膜燃料電池列為國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目，在科技部和中科院的支持和組織下，中科院大連化物所、中科院電工所、中科院有機(jī)所、東風(fēng)汽車集團(tuán)、上海神力科技有限公司、清華大學(xué)等單位針對(duì)燃料電池技術(shù)、電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行了較深入的研究。試制的非全氟膜性能已接近 Nafion 膜的性能，研制的碳布已有可能代替進(jìn)口產(chǎn)品。 在中國(guó)申請(qǐng)的純電動(dòng)與混合動(dòng)力電動(dòng)汽車專利狀況 在國(guó)家專利局，對(duì) 1988 年 12 月至 20xx 年 12 月期間授權(quán)的國(guó)內(nèi)專利進(jìn)行檢索，查得純電動(dòng) 及混合動(dòng)力電動(dòng)汽車相關(guān)專利共計(jì) 138 項(xiàng)，情況分析如下： 1． 1 總體情況 國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人申請(qǐng) 96 項(xiàng)， 79 項(xiàng)是個(gè)人申請(qǐng)，國(guó)外申請(qǐng)人在中國(guó)申請(qǐng) 42 項(xiàng)。 除日本的上述幾家公司在中國(guó)申請(qǐng)了一些專利外，國(guó)外大部分知名的電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車方面的公司基本上還未在中國(guó)申請(qǐng)專利。在整車中，以純電動(dòng)汽車為主， HEV以串聯(lián)式為主。代表性的技術(shù)有把直流電轉(zhuǎn)換成交流電以便控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路；保證逆變器輸出頻率不隨感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率而變化的電動(dòng)車輪控制裝置；具有自動(dòng)弱磁調(diào)速功能的電動(dòng)汽車牽引直流電機(jī)控制器等。代表性的技術(shù)有通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻或加熱介質(zhì)的流動(dòng)或調(diào)整流路橫截面積，有效地冷卻或加熱電池；依據(jù)車速和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì) DC／ AC 逆變器進(jìn)行控制；通過(guò)測(cè)定的電壓值及電流值與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的充放電特性進(jìn)行比較，進(jìn)行蓄電池充電電流及放電電流的控制。多數(shù)與控制方法與技術(shù)相關(guān)，有并聯(lián)式 HEV的動(dòng)力系統(tǒng)， HEV動(dòng)力系統(tǒng)的控制方法。典型技術(shù)有制動(dòng)時(shí)通過(guò)控制傳動(dòng)裝置的速比，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速等于最佳轉(zhuǎn)速；制動(dòng)時(shí)電機(jī)與原制動(dòng)系統(tǒng)的協(xié) 調(diào)控制。國(guó)外申請(qǐng)者共申請(qǐng) 123 項(xiàng)。申請(qǐng)內(nèi)容分布如下所示。戈?duì)柤巴使煞萦邢薰荆汗軤罹酆衔镫娊赓|(zhì)燃料電池組件及其制造方法 3)磁電機(jī)技術(shù)有限公司：高分子電解質(zhì)一燃料電池膜片濕度的調(diào)節(jié)方法與高分子電解質(zhì) 4)德阿爾普斯：電極電催化劑的方法和用該方法形成的電極 14)衣阿華大學(xué)研究基金會(huì)：梯度界面復(fù)合材料及其方法 15)尤卡碳科技公司：撓性的石墨復(fù)合材料 ●燃料電池組，共計(jì) 6 項(xiàng) 該類專利申請(qǐng)單位包括意大利德諾 拉公司、美國(guó)氫動(dòng)力公司、德國(guó)西門子公司等知名公司。諾拉有限公司：具有外圍冷卻系統(tǒng)的離子交換膜燃料電池 3)東芝株式會(huì)社：設(shè)有氣體集流腔的燃料電池 4)三洋電機(jī)株式會(huì)社：燃料電池疊層中損壞電池的處理方法 5)松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社：高分子電解質(zhì)型燃料電池及其制造方法 6)西門子公司：帶有固態(tài)聚合電解質(zhì)的燃料電池 ●制氫、貯氫方法，共計(jì) 7 項(xiàng) 此類專利涉及面較窄，方法較少， 反映出該領(lǐng)域的難度和不成熟。分別是： 12 1)尼亞加拉莫霍克能量公司：具有電化學(xué)自動(dòng)熱重整器的燃料電池供電設(shè)備 2)三洋電機(jī)株式會(huì)社：燃料電池電源系統(tǒng)的控制器 3）三洋電 機(jī)株式會(huì)社：?jiǎn)?dòng)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的方法 在國(guó)際上申請(qǐng)的相關(guān)專利狀況 3． 1 純電動(dòng)與混合動(dòng)力電動(dòng)汽車方面 1972 年 3 月～ 20xx 年 9 月 (以公告日為準(zhǔn) )在國(guó)外申請(qǐng)的有關(guān)純電動(dòng)及混合動(dòng)力電動(dòng)汽車方面的專利共有 725 項(xiàng)。代表性的申請(qǐng)人及其專利主要內(nèi)容如下表。 MESSTECH BOSCHGMBHROBERT 7 動(dòng) 力系統(tǒng)及輔助裝置的控制。申請(qǐng)數(shù)量名列前三名的申請(qǐng)單位為 Benz 公司 (25 項(xiàng) )、 豐田公司 (17 項(xiàng) )和 Dbb 公司 (15 項(xiàng) )。 ●車載制氫與貯氫裝置，共計(jì) 23 項(xiàng) 涉及內(nèi)容包括各種 車載重整器，貯氫裝置專利相對(duì)較少。我國(guó)申請(qǐng)者的專利有許多為個(gè)人技術(shù)構(gòu)想，而外國(guó)申請(qǐng)者的專利中公司產(chǎn)品原型較多。相對(duì)而言他們?cè)谥袊?guó)申請(qǐng)的專利較少。因此，“十五” 863 將電動(dòng)汽車列為重大專項(xiàng)是非常必要 和及時(shí)的。 我國(guó)從 1993 年起，就成為一個(gè)純粹的石油輸入國(guó)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油進(jìn)口量逐年遞增， 20xx 年進(jìn)口 7 千萬(wàn)噸原油、 3 千萬(wàn)噸成品油，支付外匯近 250 億美元。從能源國(guó)策考慮，我國(guó)必須擺脫對(duì)石油單一能源的依賴，發(fā)展適合我國(guó)資源國(guó)情的能源消 費(fèi)結(jié)構(gòu)。氫可由各種一次能源制備，我國(guó)各地可因地制宜采用不同的方法。國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)的報(bào)告顯示，目前世界上空氣污染最嚴(yán)重的十個(gè)城市中有 7 個(gè)在中國(guó)。 HC 與 NOx 在太陽(yáng)光照射下會(huì)引起光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生地面臭氧 (O3)等，并形成光化學(xué)煙霧，刺激眼睛和喉嚨，阻礙 植物生長(zhǎng)。為此，各國(guó)尾氣排放法規(guī)日趨嚴(yán)格，促進(jìn)汽車向清潔化方向發(fā)展。 加速電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化是增強(qiáng)我國(guó)汽車工業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重大戰(zhàn)略舉措 從我國(guó)汽車工業(yè)的現(xiàn)狀來(lái)看，雖然通過(guò)自行開(kāi)發(fā)、技術(shù)引進(jìn)、合資等多種方式，在產(chǎn)品的品種、先進(jìn)性、產(chǎn)量和質(zhì)量上都比過(guò)去有了大幅度的提高，但我國(guó)汽 車工業(yè)至今仍缺乏自主開(kāi)發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新能力，在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)的地位，這樣的情況迫使我國(guó)汽車工業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。同時(shí)，完善國(guó)家電動(dòng)汽車示范區(qū)和相關(guān)電動(dòng)汽車檢測(cè)基地的建設(shè)；研究、制定促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的政策、法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完善相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建 17 設(shè)。 （二）主要研究?jī)?nèi)容與關(guān)鍵技術(shù) 本專項(xiàng)的內(nèi)容分五部分：燃料電池汽車技術(shù)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)、純電動(dòng)汽車技術(shù)、電動(dòng)汽車共性技術(shù)研究，以及推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展的運(yùn)行機(jī)制、相關(guān)政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)的研究。 1． 1 燃料電池汽車整車開(kāi)發(fā) 主要研究?jī)?nèi) 容 ● 多能源燃料電池汽車的控制策略和控制邏輯： ● 燃料電池汽車的總布置及其優(yōu)化； ● 動(dòng)力總成臺(tái)架試驗(yàn) (動(dòng)力系統(tǒng)性能綜合測(cè)試平臺(tái)試驗(yàn)或轉(zhuǎn)轂試驗(yàn) ) ● 燃料電池整車安全系統(tǒng)的研究： ● 燃料電池汽車原型車試制； ● 車體輕量化研究與設(shè)計(jì)； ● 整車性能優(yōu)化，可靠性、安全性、動(dòng)力性、舒適性、穩(wěn)定性研究與性能優(yōu)化： ● 產(chǎn)品原型車示范運(yùn)行。 2．小功率燃料電池產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā) (1)低成本、可靠性高的小功率燃料電池的開(kāi)發(fā)； (2)開(kāi)發(fā)實(shí)用的燃料電池的批量生產(chǎn)工藝，建成小批量電池系統(tǒng)生產(chǎn)線，訂立各種關(guān)鍵部件和系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢測(cè)規(guī)范，完成從實(shí)驗(yàn)室成果到產(chǎn)品乃至商品的技術(shù)創(chuàng)新，形成我國(guó) PEMFC 系統(tǒng)完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)： (3)開(kāi)發(fā)滿足不同需求和規(guī)模的 PEMFC 氫源系統(tǒng)的批量生產(chǎn)工藝，建成小批量演示性氫源系統(tǒng)生產(chǎn)線，訂立儲(chǔ)氫材料、儲(chǔ)氫材料容器、甲醇重整催化劑 、甲醇重整氫源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢測(cè)規(guī)范； 3．發(fā)動(dòng)機(jī)氣源與輔助系統(tǒng) (1)車載儲(chǔ)氫技術(shù)：高壓氣瓶和儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫技術(shù)： (2)車載制氫技術(shù)：甲醇重整與汽油重整制氫技術(shù)； (3)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)用空壓機(jī)的研制； (4)發(fā)動(dòng)機(jī)水熱管理系統(tǒng)硬件、軟件開(kāi)發(fā)與研制。 關(guān)鍵技術(shù) 19 （ 1) 燃料電池組 可用低壓或常壓空氣作氧化劑的電催化劑與電極結(jié)構(gòu)； 可用 CO 含量達(dá) 2050ppm 重整氣作燃料的抗 CO 電催化劑與電極結(jié)構(gòu)： 廉價(jià)的質(zhì)子交換膜的材料與成型工藝： 當(dāng)電池組內(nèi)某節(jié)電池不能正常工作時(shí)，電池組仍正常運(yùn)行的電池組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與組裝技術(shù)； 電池組內(nèi)不良電池的檢測(cè)、定位、更換技術(shù)以及相關(guān)儀器開(kāi)發(fā)。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容和關(guān)鍵技術(shù) 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容包括：整車開(kāi)發(fā)及其整車匹配標(biāo)定技術(shù)，內(nèi)燃機(jī)、傳動(dòng)裝置及其控制系統(tǒng)技術(shù)；以及電池系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和整車多能源動(dòng)力總成控制系統(tǒng)等各種電動(dòng)汽車都具有的共性技術(shù)。 （ 2）內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng) 進(jìn)行面向混合動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)電控單元軟硬件改進(jìn) 設(shè)計(jì)、匹配優(yōu)化與標(biāo)定技術(shù)研究。 21 3． 2 建立電動(dòng)汽車示范城市 主要研究?jī)?nèi)容 探討和論證示范區(qū)域內(nèi)充電系統(tǒng)建設(shè)方案，建立示范區(qū)域內(nèi)充電站系統(tǒng)；制定示范 區(qū)商業(yè)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)規(guī)劃、相關(guān)配套政策法規(guī)，通過(guò)試驗(yàn)性商業(yè)化運(yùn)行，確立我國(guó)電動(dòng)汽車商業(yè)化運(yùn)行模式。 ● 純電動(dòng)汽車的能量管理系統(tǒng)研究。 ● 動(dòng)力總成集成技術(shù)研究，規(guī)劃動(dòng)力總成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)、電氣接口、機(jī)械傳動(dòng)與連接方式。 4． 3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 主要研究?jī)?nèi)容 (1)電動(dòng)汽車用系列化驅(qū)動(dòng)電機(jī)研制 (包括異步電機(jī)、永磁電機(jī)和開(kāi)關(guān)