【正文】 ● 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。 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。 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．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。 （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。 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。 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)。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。 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。相對(duì)而言他們?cè)谥袊?guó)申請(qǐng)的專利較少。 ●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。 MESSTECH BOSCHGMBHROBERT 7 動(dòng) 力系統(tǒng)及輔助裝置的控制。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)。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(mén)子公司等知名公司。申請(qǐng)內(nèi)容分布如下所示。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。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。在整車中，以純電動(dòng)汽車為主， HEV以串聯(lián)式為主。 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)?！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。 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。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)。 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)。 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。 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。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。 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)。改善大城市大氣環(huán)境，造福于人民。 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)。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)。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。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。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。 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。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車正是在純電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程中為有利于市場(chǎng)化而產(chǎn)生的一種新的車型?！痹诖嘶A(chǔ)上，現(xiàn)已按期推出三款混合動(dòng)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)。其中，以加拿大的巴拉德一美國(guó)的福特一德國(guó)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(kāi)發(fā)生產(chǎn)電動(dòng)汽車用燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)。 在電驅(qū)動(dòng)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(guó)福特控股的子公司 Ecostar 專攻燃料電池電動(dòng)汽車的電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用了矢量控制的交流異步電機(jī)作為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制，控制器效率可達(dá) 97％，具有過(guò)流、短路和超速保護(hù)等功能，系統(tǒng)集成化程度較高。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。 (二 )國(guó)內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ) “九五”期間，圍繞提高我國(guó)汽車工業(yè)技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)防抱死 (ABS)、機(jī)械式自動(dòng)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(guó)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(huì)同各有關(guān)部門(mén)和地方政府，組織產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)。 ②結(jié)合概念車的開(kāi)發(fā)，在電動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)已達(dá)到當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)的控制技術(shù)水平。這些標(biāo)準(zhǔn)的制定為我國(guó)電動(dòng)汽車的研制開(kāi)發(fā)和示范運(yùn)營(yíng)提供了必要的保障和支撐。 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(yíng)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(kāi)展了燃料電池的開(kāi)發(fā)，取得重要進(jìn)展。 1． 2 申請(qǐng)內(nèi)容分析 申請(qǐng)內(nèi)容主要包括整車、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、電池及其能量管理系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)與控制、混合機(jī)構(gòu)與裝置、制動(dòng)能量回饋等幾個(gè)方面。 電池及其能量管理系統(tǒng)，共計(jì) 14 項(xiàng) 國(guó)外公司申請(qǐng) 6 項(xiàng)，國(guó)內(nèi)單位申請(qǐng)只有 2 項(xiàng)。還有電控氣動(dòng)式和電動(dòng)式機(jī)械式自動(dòng)變速器及自動(dòng)離合器方面的專利技術(shù)。其中 與車用燃料電池技術(shù)相關(guān)的專利主要有 34 項(xiàng)。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(guó) 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(huì)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(huì)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(huì)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(chǎng)結(jié)構(gòu) 12)瓦斯技術(shù)協(xié)會(huì)：質(zhì)子交換膜燃料電池雙極性隔板 13)西南研究會(huì) G其中，應(yīng)當(dāng)引起重視的是豐田公司申請(qǐng)的車載制氫中的難點(diǎn)問(wèn)題 —— CO 降低方法的專利。 申請(qǐng)人 數(shù)量 專利主要內(nèi)容 AQUEOUSRES 48 HEV 整車，動(dòng)力分配技術(shù)。國(guó)際上從事車用燃料電池系統(tǒng)和燃料電池汽車研究開(kāi)發(fā)的主要單位均有多項(xiàng)授權(quán)專利。不過(guò)，盡管國(guó)外公司申請(qǐng)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。 三、國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(guó)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(dòng)汽車的發(fā)展為我國(guó)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(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化作為我國(guó)汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略性舉措。 我國(guó)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(dòng)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(dòng)力的新一代電動(dòng)汽車將最終解決石油燃料的替代問(wèn)題。國(guó)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(lái)自汽車排放。針對(duì)我國(guó)實(shí)際情況，我國(guó)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(guó)際水平同步。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)。 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(dòng)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(dòng)力、經(jīng)濟(jì)、舒適、穩(wěn)定性等 ) 的綜合優(yōu)化與集成。 （ 2） 燃料電池發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與集成； 燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的容錯(cuò)控制與 檢測(cè)技術(shù)； 燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)； 車用甲醇制氫燃料電池氫源的檢測(cè)平臺(tái)； 燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試平臺(tái)。 （ 3）內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)機(jī)／發(fā)電