【正文】 機(jī)一體化裝置 (ISA／ ISG)技術(shù) 結(jié)構(gòu)設(shè)計與匹配 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) 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)。 關(guān)鍵技術(shù) (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(shè)計技術(shù)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(shè)計技術(shù)研究； ● 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)。 ● 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(jìn)行混合動力系統(tǒng)控制方案和控制策略研究。 2． 2 內(nèi)燃機(jī)及其控制系統(tǒng) 主要研究內(nèi)容 （ 1）內(nèi)燃機(jī)技術(shù) 選擇排量合理、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、電子控制、成本適合的批量化發(fā)動機(jī)； 改進(jìn)設(shè)計并優(yōu)化發(fā)動機(jī)的進(jìn)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(jī)內(nèi)和機(jī)外凈化措施使發(fā)動機(jī)污染物排放降到最低水平； 完成發(fā)動機(jī)電控標(biāo)定及其與 HEV整車的優(yōu)化匹配。 (2)燃料電池發(fā)動機(jī)子系統(tǒng)控制：空氣和燃料壓力、流量的調(diào)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(jī)構(gòu)及部分特殊傳感器的設(shè)計開發(fā)； (3)燃料電池發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)：發(fā)動機(jī)各子系統(tǒng)的反饋與協(xié)調(diào)控制，電控單元 ECU的軟、硬件研制及其匹配標(biāo)定技術(shù)： (4)檢測、診斷與安全保障系統(tǒng)：電池組自動檢測與數(shù)據(jù)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(shù)的主要研究內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù) 燃料電池汽車技術(shù)的主要研究內(nèi)容包括：整車開發(fā)、燃料電池發(fā)動機(jī)和 DC／ DC 變換器，以及電池系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)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(shù)。 四、重大專項的總體目標(biāo)、主要研究內(nèi)容、關(guān)鍵技術(shù) （一）總體目標(biāo) 以燃料電池汽車、混合動 力電動汽車和純電動汽車的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)為工作重點，在電動汽車關(guān)鍵單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)及整車技術(shù)上取得重大突破；建立燃料電池汽車產(chǎn)品技術(shù)平臺；實現(xiàn)混合動力電動汽車的批量生產(chǎn)，開發(fā)的產(chǎn)品通過國家汽車產(chǎn)品型式認(rèn)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(xiàn)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(jìn)行技術(shù)攻關(guān) 15 和實現(xiàn)技術(shù)突破的最佳時機(jī)。 小結(jié) ●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(qū)動系統(tǒng)、 EV整車、電源 DIESELMOTOR CO LTD FUJI HEAVY IND LTD 3 HEV的驅(qū)動、 HEV 整車、低壓電源 GEN MOTORS CORP 3 HEV 傳動機(jī)構(gòu)、制動回饋技術(shù) 13 GeneralMotorsCorporation 3 雙電機(jī)復(fù)合傳動機(jī)構(gòu) HINO MOTORS LTD 4 HEV 整車、 HEV控制技術(shù)、絕緣箱 HITACHI LTD 12 HEV 整車及其驅(qū)動控制、混合電池的 EV 驅(qū)動 技術(shù) 、 HEV用發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)技術(shù)、同步 發(fā)電機(jī)、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(shù) HONDA MOTOR CO LTD 33 涉及 HEV整車、 HEV的控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、EV 電池、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組沖擊控制器、 HEV 扭矩沖擊減弱技術(shù)、四輪驅(qū)動 HEV ISUZU 15 HEV 整車、 HEV發(fā)電機(jī)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(jī)控制、 HEV整車 MITSUBISHIMOTORSCORP 34 HEV 整車、發(fā)動機(jī)起動控制、蓄電池冷卻技術(shù)及充放電控制器 NEWYORKINSTTECHN 4 HEV 驅(qū)動系統(tǒng)、能量分配方法 NIPPON 12 HEV 驅(qū)動系統(tǒng)、 HEV 整車、發(fā)電機(jī)控制、蓄電池充電控制 NISSANDIESELMOTORCOLTD 19 HEV 驅(qū)動系統(tǒng)、蓄電池、冷卻系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)起動控制、動力分配器 NISSANMOTORCOLTD 47 HEV 整車及控制、發(fā)動機(jī)驅(qū)動控制、 ISA、發(fā)電機(jī)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(jī)控制、動力分配裝置 SMHManagemeritSeFVicesAG 8 串聯(lián)式 HEV、 HEV驅(qū)動控制、發(fā)動機(jī) 控制 TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA 19 HEV 整車及相關(guān)的控制技術(shù)、內(nèi)燃機(jī)控制技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、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(jī)控制、發(fā)電機(jī)控制 VOlKSWAGENWERKAG 7 HEV 驅(qū)動系統(tǒng)、電機(jī)制動回饋 3． 2 車用燃料電池技術(shù)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(guān)技術(shù)為主，以整車的型式申請的專利占相當(dāng)?shù)谋壤瑢＠麕缀醺采w混合動力電動汽車相關(guān)技術(shù)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(shù)的燃料電池 2)w． L其中，申報與車用質(zhì)子交換膜燃料電池有關(guān)的燃料電池專利的主要單位為大連化學(xué)物理研究所、北京世紀(jì)富源燃料電池公司、清華大學(xué)。 動力系統(tǒng)與控制，共計 25 項 國外公司申請 10 項，國內(nèi)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(nèi)申請人申請的專利技術(shù)水平普遍比較低，且與純電動汽車相關(guān)的內(nèi)容居多。目前已完成了 30kW 甲醇制氫系 統(tǒng)，在許多關(guān)鍵技術(shù)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(jī)制和政策法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究 完成了電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展運行機(jī)制研究、發(fā)展電動汽車相關(guān)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(shù)據(jù)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(jī)類型：交流感應(yīng)，整車匹配良好。 另據(jù) 20xx 年 7 月最新報導(dǎo)，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(dāng)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(shù)。目前已經(jīng)研制出 Mark900 電池組，占領(lǐng)著世界電動車燃料電池發(fā)動機(jī)的市場。與混合動力電動 5 轎車多采用并聯(lián)和混聯(lián)的結(jié)構(gòu)型式不同，混合動力電動公共汽車的結(jié)構(gòu)型式以串聯(lián)為主。日產(chǎn)公司也于去年推出 Tino 混合動力車，在日本國內(nèi)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(dá)國家不惜投入巨資進(jìn)行研究開發(fā)，并制定了一些相關(guān)的政策、法規(guī)來推動電動汽車的發(fā)展。采用國際先進(jìn)的復(fù)雜系統(tǒng)并行工程，嚴(yán)格按照汽車產(chǎn)品開發(fā)規(guī)律確定項目的階段目標(biāo)，對各階段目標(biāo)、實現(xiàn)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(dá)國家，傳統(tǒng)汽車工業(yè)已形成的龐大生產(chǎn)規(guī)模和社會基礎(chǔ)設(shè)施的投入，以及發(fā)展的強(qiáng)大慣性，在某種意義上構(gòu)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(xiàn)根本 性的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)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(yán)重的十個城市中有 7 個在中國。 20xx 年我國進(jìn)口石油 7000 萬噸，預(yù)計 20xx 年后將超過 l 億噸，相當(dāng)于 科威特一年的總產(chǎn)量。 與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)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(nèi)外仍然處于產(chǎn)業(yè)化初期準(zhǔn)備階段，與之相關(guān)的高新技術(shù)與產(chǎn)品還依賴于配套供應(yīng)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(fù)責(zé)制和項目監(jiān)理制。 二、國內(nèi)外研究開發(fā)現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展趨勢，以及知識產(chǎn)權(quán)狀況 (一 )國外發(fā)展現(xiàn)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(jī)驅(qū)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(yīng)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(shù)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(jìn)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(shù)，但仍有相當(dāng)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(shù)目，減小發(fā)動機(jī)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(jīng)過初步測試，其主要指標(biāo)已達(dá)到或 超過設(shè)計指標(biāo)。 (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(wù)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(wù)：具有充電、維修、培訓(xùn)、車輛與電池測試，數(shù)據(jù)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(zhì)基礎(chǔ)。 到現(xiàn)在為止，已組裝完成了 200W、 1kW、 5kW、 30kW 燃料電池組，已經(jīng)申請發(fā)明專利 20 多項，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 PEMFC 技術(shù)，完成了 6*5kW 燃料電池系統(tǒng)與電氣動力系統(tǒng)的聯(lián)合實驗，裝于東風(fēng)汽車集團(tuán)生產(chǎn)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(xiàn)了我國質(zhì)子膜燃料電池汽車零的突破，為深入開展研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化打下了重要基礎(chǔ)。國內(nèi)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(xué)、清華大學(xué)均申請 1 項，國內(nèi)個人申請居多。以直流電機(jī)為主，稀土電機(jī)也占一