【正文】 機一體化裝置 (ISA／ ISG)技術 結構設計與匹配 應用于發(fā)動機的節(jié)能技術 內燃機起動機／發(fā)電機一體化裝置 (I SA／ ISG)的機電能量耦合系統(tǒng) 關鍵技術 （ 1）內燃機技術 與 HEV整車匹配的高效率發(fā)動機燃燒技術； 低污染發(fā)動機排放控制技術； （ 2）內燃機控制系統(tǒng) 面向混合動力系統(tǒng)的內燃機電控軟件； 帶 I SA／ ISG 的內燃機機電能量耦合控制系統(tǒng)。 (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)適用于不同結構的燃料電池汽車動力總成控制器，建立接口技術規(guī)范與標準。 關鍵技術 (1) 車載能量管理系統(tǒng)的研究 ● 燃料電池汽車動力總成各部件動態(tài)模型的建立，以及能量系統(tǒng)控制與管理的虛擬設計技術研究； ● 混合動力電動汽車動力總成各部件動態(tài)模型的建立，以及能量系統(tǒng)控制與管理的虛擬設計技術研究； ● 提高 制動能量回收率的系統(tǒng)技術研究 ， (2)動力總成控制模塊的研制 ● 控制模塊及其匹配標定技術； ● 建立多節(jié)點的動力系統(tǒng)分布式控制網絡及接口技術規(guī)范與技術標準； (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； ● 測試、評估用軟、硬件的開發(fā)。 ● 混合動力電動汽車的能量管理系統(tǒng)：建立混合動力系統(tǒng)動態(tài)模型、進行混合動力系統(tǒng)控制方案和控制策略研究。 2． 2 內燃機及其控制系統(tǒng) 主要研究內容 （ 1）內燃機技術 選擇排量合理、結構先進、電子控制、成本適合的批量化發(fā)動機； 改進設計并優(yōu)化發(fā)動機的進排氣系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)以及噴油系統(tǒng)，獲得 HEV整車所需求的最佳工作過程特性： 采用機內和機外凈化措施使發(fā)動機污染物排放降到最低水平； 完成發(fā)動機電控標定及其與 HEV整車的優(yōu)化匹配。 (2)燃料電池發(fā)動機子系統(tǒng)控制：空氣和燃料壓力、流量的調節(jié)及閉環(huán)控制子系統(tǒng)的研究，空氣和燃料系統(tǒng)控制執(zhí)行機構及部分特殊傳感器的設計開發(fā)； (3)燃料電池發(fā)動機管理系統(tǒng)：發(fā)動機各子系統(tǒng)的反饋與協(xié)調控制，電控單元 ECU的軟、硬件研制及其匹配標定技術： (4)檢測、診斷與安全保障系統(tǒng)：電池組自動檢測與數據采集及故障診斷系統(tǒng)，氫儲存系統(tǒng)的安全可靠性研究，安全保障與自動報警裝置研制 (防泄露、防火、防靜電 )。 燃料電池汽車技術的主要研究內容與關鍵技術 燃料電池汽車技術的主要研究內容包括：整車開發(fā)、燃料電池發(fā)動機和 DC／ DC 變換器，以及電池系統(tǒng)、電機驅動系統(tǒng)和整車多能源動力總成控制系統(tǒng)等各種電動汽車都需要的共性技術。 四、重大專項的總體目標、主要研究內容、關鍵技術 （一）總體目標 以燃料電池汽車、混合動 力電動汽車和純電動汽車的產業(yè)化技術為工作重點，在電動汽車關鍵單元技術、系統(tǒng)集成技術及整車技術上取得重大突破；建立燃料電池汽車產品技術平臺；實現混合動力電動汽車的批量生產，開發(fā)的產品通過國家汽車產品型式認證：推動純電動汽車在特定區(qū)域的商業(yè)化運作。 改善生存環(huán)境，發(fā)展清潔汽車，遏止大氣狀況惡化已成為汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的首要問題。 發(fā)展電動汽車是緩解城市大氣環(huán)境惡化的有效途徑 目前世界汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的重大難題 —— 大氣環(huán)境污染在我國表現得尤為突出。我國的汽車保有量逐年增加，石油的供需矛盾將越來越大 (見下表 )。不過，從一個發(fā)展中國家的科技戰(zhàn)略考慮，此時，也正是加大投入力度，進行技術攻關 15 和實現技術突破的最佳時機。 小結 ●綜合在中國和在國際上申請的專利， 我國申請的專利與國外申請的專利相比，差距很大。 CO LTD NISSAN 4 HEV 的驅動系統(tǒng)、 EV整車、電源 DIESELMOTOR CO LTD FUJI HEAVY IND LTD 3 HEV的驅動、 HEV 整車、低壓電源 GEN MOTORS CORP 3 HEV 傳動機構、制動回饋技術 13 GeneralMotorsCorporation 3 雙電機復合傳動機構 HINO MOTORS LTD 4 HEV 整車、 HEV控制技術、絕緣箱 HITACHI LTD 12 HEV 整車及其驅動控制、混合電池的 EV 驅動 技術 、 HEV用發(fā)動機廢氣再循環(huán)技術、同步 發(fā)電機、電源 HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKIKAISHA 22 涉及 HEV控制系統(tǒng)、 HEV整車、扭矩沖擊減弱裝置、動力分配器、車速控制技術 HONDA MOTOR CO LTD 33 涉及 HEV整車、 HEV的控制系統(tǒng)、發(fā)電機控制系統(tǒng)、發(fā)電機、EV 電池、內燃機發(fā)電機組沖擊控制器、 HEV 扭矩沖擊減弱技術、四輪驅動 HEV ISUZU 15 HEV 整車、 HEV發(fā)電機控制、HEV控制 KABUSHIKIKAISHA EQUOS RESEARCH 13 HEV 整車及控制、動力系統(tǒng)、動力分配器 LOCKHEEDMARTINCORP 15 HEV 整車、制動回饋 MATSUSHITAELECTRICINDCO LTD 8 HEV 電力電子 MAZDAMOTORCORP 10 HEV 控制裝置、儀表盤、電池 MITSUBISHIELECTRICCORP 8 發(fā)電機控制、 HEV整車 MITSUBISHIMOTORSCORP 34 HEV 整車、發(fā)動機起動控制、蓄電池冷卻技術及充放電控制器 NEWYORKINSTTECHN 4 HEV 驅動系統(tǒng)、能量分配方法 NIPPON 12 HEV 驅動系統(tǒng)、 HEV 整車、發(fā)電機控制、蓄電池充電控制 NISSANDIESELMOTORCOLTD 19 HEV 驅動系統(tǒng)、蓄電池、冷卻系統(tǒng)、發(fā)電機起動控制、動力分配器 NISSANMOTORCOLTD 47 HEV 整車及控制、發(fā)動機驅動控制、 ISA、發(fā)電機控制、制動回饋、蓄電池充電控制 RENAULT 16 HEV 整車及控制、發(fā)動機控制、動力分配裝置 SMHManagemeritSeFVicesAG 8 串聯式 HEV、 HEV驅動控制、發(fā)動機 控制 TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA 19 HEV 整車及相關的控制技術、內燃機控制技術、電機控制技術、動力系統(tǒng)的綜合控制、 14 蓄電池能量管理 TOYOTA MOTOR CO LTD 93 HEV整車、 HEV動力系統(tǒng)的控制、發(fā)動機控制、發(fā)電機控制 VOlKSWAGENWERKAG 7 HEV 驅動系統(tǒng)、電機制動回饋 3． 2 車用燃料電池技術方面 3． 2． 1 申請單位情 況 共計專利 260 項。所有的專利基本上以混合動力電動汽車相關技術為主，以整車的型式申請的專利占相當的比例，專利幾乎覆蓋混合動力電動汽車相關技術的所有方面。分別是： 1)H動力公司：采用集流控制方式的塑料小板燃料電池 2)德分別是： 1） H動力公司：使用集成流體控制薄層技術的燃料電池 2)w． L其中，申報與車用質子交換膜燃料電池有關的燃料電池專利的主要單位為大連化學物理研究所、北京世紀富源燃料電池公司、清華大學。 動力系統(tǒng)與控制，共計 25 項 國外公司申請 10 項，國內個人居多，單位申請只有 1 項。電動輪的專利所占比例也比較大。國內申請人申請的專利技術水平普遍比較低，且與純電動汽車相關的內容居多。目前已完成了 30kW 甲醇制氫系 統(tǒng)，在許多關鍵技術上取得了突破，具備了開發(fā)十千瓦、百千瓦級甲醇制氫系統(tǒng)能力。 (4)開展 了電動汽車運行機制和政策法規(guī)與技術標準的研究 完成了電動汽車產業(yè)發(fā)展運行機制研究、發(fā)展電動汽車相關扶持政策的研究、電動汽車的推廣研究、電動汽車綜合信息數據庫等專題研究。全車總重 1575 公斤，最高時速 114公里，續(xù)駛里程不少于 200 公里，最大爬坡度不小于 20％， 0～ 50 公里 /小時的加速時間小于 10 秒；電池：新型鎳氫動力電池；電機類型：交流感應，整車匹配良好。 另據 20xx 年 7 月最新報導，日本豐田公司（ Toyota)與 Hino 合作開發(fā)了燃料電池混合動力汽車 FCHVBUSl，該車攜帶高壓氫儲罐，有 63 個座位，已通過了交通部的道路測試。 XCELLSIS 公司于 1999 年開發(fā)出的采用氣態(tài)儲氫方式的 Necar4 燃料電池汽車被評為當年度世界杰出科技成果，該公司于 20xx 年又推出 Necar5 燃料電池汽車，它采用 Mark900燃料電池系統(tǒng)，車載甲醇重整制氫技術。目前已經研制出 Mark900 電池組，占領著世界電動車燃料電池發(fā)動機的市場。與混合動力電動 5 轎車多采用并聯和混聯的結構型式不同，混合動力電動公共汽車的結構型式以串聯為主。日產公司也于去年推出 Tino 混合動力車，在日本國內市場上銷售了 100 多輛。 面臨能源和環(huán)境的壓力，國外著名汽車公司都十分重視研究開發(fā)電動汽車，世界發(fā)達國家不惜投入巨資進行研究開發(fā)，并制定了一些相關的政策、法規(guī)來推動電動汽車的發(fā)展。采用國際先進的復雜系統(tǒng)并行工程，嚴格按照汽車產品開發(fā)規(guī)律確定項目的階段目標，對各階段目標、實現日期和資金運用分段審查放行，滾動投資。同時，在工業(yè)發(fā)達國家，傳統(tǒng)汽車工業(yè)已形成的龐大生產規(guī)模和社會基礎設施的投入，以及發(fā)展的強大慣性，在某種意義上構成了阻礙其發(fā)展新一代汽車的社會成本，使他們難以下決心實現根本 性的戰(zhàn)略轉變，從而有可能為我們贏得寶貴的時間。目前世界上空氣污染最嚴重的十個城市中有 7 個在中國。 20xx 年我國進口石油 7000 萬噸，預計 20xx 年后將超過 l 億噸，相當于 科威特一年的總產量。 與傳統(tǒng)內燃機汽車相比，電動汽車，特別是代表新一代汽車水平的燃料電池汽車，在國內外仍然處于產業(yè)化初期準備階段，與之相關的高新技術與產品還依賴于配套供應商的支持，尚未形成新的工業(yè)體系。 在項目組織管理上，明確項目總體組負責制和項目監(jiān)理制。 二、國內外研究開發(fā)現狀與技術發(fā)展趨勢，以及知識產權狀況 (一 )國外發(fā)展現狀 電動汽車是至少以一種動力源為車載電源，全部或部分由電機驅動的汽車，包括純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池汽車三種類型。本田 Insight 在美國市場上去年也已售出 3500 輛，供不應求。 同時，在日本、美國和歐洲，也開展了混合動力電動公共汽車的研究。 在電動汽車 PEMFC 電池組技術研發(fā)方面，加拿大 Ballard 公司獨占鰲頭， 1993 年推出世界上了第一臺以 120kWPEMFC 電池堆為動力的公共汽車示范車，并先后與美國、德國和日本各大汽車公司合作開發(fā)燃料電池汽車，并專門成立了子公司 Ballard Automotive 進行車用 PEMFC 電池組的研究開發(fā)。但是目前，由于在車載重整制氫氫源方面還沒有取得全面突破，盡管各大汽車公司以甲醇和汽油重整制氫為主流技術，但仍有相當部分示范車以高壓氫瓶、液氫、儲氫材料方式供氫。該計劃的后續(xù)項 目為 Phase 4，將提高燃料電池輸出功率以減少單池數目，減小發(fā)動機尺寸，降低車重，并將啟動時間由 45 秒減少至 3 秒，以提高燃料電池客車在市場上的競爭能力。經過初步測試，其主要指標已達到或 超過設計指標。 (3)建成了我國唯一的電動汽車試驗示范區(qū) 1998 年 4 月，國家電動汽車試驗示范區(qū)正式開通；已有 20 多輛純電動汽車，開展了公務車、公交車和出租車營運試驗，完成了 60 多萬公里的運行任務：具有充電、維修、培訓、車輛與電池測試，數據收集與儲存等功能，培養(yǎng)了一支試驗運行隊伍：形成了一定的測試條件，為今后的發(fā)展創(chuàng)造了物質基礎。 到現在為止，已組裝完成了 200W、 1kW、 5kW、 30kW 燃料電池組，已經申請發(fā)明專利 20 多項，形成了具有自主知識產權的 PEMFC 技術，完成了 6*5kW 燃料電池系統(tǒng)與電氣動力系統(tǒng)的聯合實驗，裝于東風汽車集團生產的中巴汽車上，于 20xx 年 1 月中旬試車成功，整車性能匹配良好，實現了我國質子膜燃料電池汽車零的突破，為深入開展研發(fā)和產業(yè)化打下了重要基礎。國內北京市西城區(qū)新開通用試驗廠申請 4 項，北京二汽綠色電動汽車研究所、北京理工大學、清華大學均申請 1 項，國內個人申請居多。以直流電機為主，稀土電機也占一