【正文】 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)。在此基礎上，形成動力總成集 成和匹配的自主設計能力 (包括開發(fā)、應用和完善電動汽車虛擬設計工具 )； ● 解決模塊集成過程中各種與系統(tǒng)有關的問題。 ● 純電動汽車動力總成控制器的開發(fā)：基于純電動汽車動力總成的能量管理系統(tǒng)，完善純電動汽車動力總成控制器及其產業(yè)化。 (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。 ● 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。示范內容包括：每個城市建立一支公共交通示范車隊和一支電動汽車出租示范車隊。 3． 1 純電動汽車整車開發(fā) 主要研究內容 整車總體最佳方案設計、控制策略，及整車匹配標定； 整車工況識別 (傳感系統(tǒng) )、智能化車輛控制器及模塊控制器的優(yōu)化； 整車制動能量回饋系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、動力轉向系統(tǒng)的優(yōu)化； 車體輕量化研究與設計； 電動車輛故障診斷系統(tǒng)開發(fā)： 整車系統(tǒng)、總成及關鍵零部件的試驗與完善。 （ 3）內燃機起動機／發(fā)電機一體化裝置 (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． 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． 1 混合動力 電動汽車整車開發(fā)及其整車匹配標定技術 主要研究內容 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電耦合方案； 研制能滿足系統(tǒng)要求的發(fā)動機、電動機 /發(fā)電機、變速器等總成及控制器； 通盤考慮整車信息和控制網絡，研發(fā)網絡化車輛控制器和總線系統(tǒng)，建立整車運行傳感和反應體系，保證整車性能指標； 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標準和評估體系； 整車的匹配標定； 車體輕量化研究與設計； 整車的集成與綜合控制； 整車、系統(tǒng)、總成及關鍵零部件的試驗與評估； 整車的 示范試驗及定型。 關鍵技術 （ 1）與燃料電池輸出特性匹配的 30~ 150kW 大功率、高效 DCDC 變換技術的控制技術、電氣結構、冷卻技術的設計及生產工藝； （ 2）高效、中小功率的雙向 DC／ DC 變換技術； （ 3）批量化生產工藝。 （ 2） 燃料電池發(fā)動機 高度集成的甲醇制氫技術及微通道重整反應器的研究； 低功耗、低噪聲且?guī)芰炕厥展δ艿目諝鈮嚎s機； 空氣的增濕技術； 燃料電池發(fā)動機優(yōu)化設計與集成； 燃料電池發(fā)動機的容錯控制與 檢測技術； 燃料電池發(fā)動機的控制技術； 車用甲醇制氫燃料電池氫源的檢測平臺； 燃料電池發(fā)動機的動態(tài)模擬測試平臺。 (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 )。 4．燃料電池發(fā)動機及其控制系統(tǒng) 燃料電池發(fā)動機的研究內容包括： (1)燃料電池發(fā)動機的虛擬設計與優(yōu)化； (2)燃料電池發(fā)動機的優(yōu)化集成技術； (3)燃料電池發(fā)動機的性能、動態(tài)特性的測試與評估。 (2)電池組相關技術的研究：增濕、排水與排放尾氣、密封、組裝和檢測技術； (3)電池組相關材料與部件 的批量生產關鍵技術開發(fā)： (4)適于燃料電池汽車發(fā)動機用高可靠性電池組結構的優(yōu)化設計與試驗。 關鍵技術 ● 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； ● 動力總成匹配和標定及燃料電池汽車安全系統(tǒng)； 18 ● 原型車的設計、試制和 優(yōu)化； ● 燃料電池汽車整車性能 (可靠、安全、動力、經濟、舒適、穩(wěn)定性等 ) 的綜合優(yōu)化與集成。 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。 本專項中，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)，由整車的設計參數提出對零部件的要求，同時建立一個嚴密的電動汽車整車開發(fā)程序，以使設計出來的整車達到預期目標。 為實現 20xx 年北京“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”的奧運宗旨，保證交通運輸車輛的環(huán)保性能指標達到世界發(fā)達國家的先進水平，為北京奧運提供綠色車輛。為我國在 5— 10 年內實現電動汽車的產業(yè)化奠定技術基礎。 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。當前，加入 WTO 已迫在眉睫，只有技術創(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。尤其是當前，北京申辦奧運取得成功，為了將 20xx 奧運會辦成綠色奧運和科技奧運，北京將加大環(huán)境整治力度，采用比全國更嚴格的排放法規(guī)，在市中心和運動場地需要一大批超低排放和零排放汽車，這使得電動汽車的需求更加迫切。針對我國實際情況，我國政府也制定了汽車排放的控制目標：現階段達到歐洲 90 年代初期水平，到 20xx 年達到歐洲 90 年代中、后期水平， 20xx 年實現與國際水平同步。 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。內燃機排出的微粒物 (PM)，一般小于 2 微米，吸入體內會引發(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，直接威脅人的生命。1998 年北京、上海、廣州三城市的機動車排放對主要大氣污染物的分擔率如下表所示： 16 機動車排放物對城市大氣污染的分擔率 ┌────┬──────┬──────┬──────┐ │排放物 │ CO │ HC │ NOx │ │ 城市 │ │ │ 、 │ ├────┼──────┼──────┼──────┤ │ 北京│ 63． 4％ │ 73． 5％ │ 56． 0％ │ ├─ ───┼──────┼──────┼──────┤ │ 上海│ 86． 0％ │ 96． 0％ │ 56． 0％ │ ├────┼──────┼──────┼──────┤ │ 廣州│ 88． 8％ │ │ 79． 3％ │ 汽車排氣中除含有 CO、 C0 NOx、 SOx 外還含有未燃碳氫化合物 (未燃 HC)，甲醛 (HCHO)及微粒物 (PM)等。國家統(tǒng)計資料顯示，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。 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。利用煤、天然氣等化石燃料制取如甲醇、乙醇等有機液體燃料作為車用 PEMFC 氫源，或直接制取氫、凈化后供給 PEMFC，都能利用我國工業(yè) 現有的技術，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。隨著制氫、儲氫技術的發(fā)展，氫能將成為其他新能源的最佳載體。 我國石油的需求、產量與缺口 (億噸 ) ┌────┬──────┬─────┬─────┐ │ 年份│ 20xx │ 20xx │ 20xx │ ├────┼──────┼─────┼─────┤ │ 需求│ 2． 4 │ 2． 8 │ 3． 6 │ ├────┼──────┼─────┼─────┤ │ 生產│ 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。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 )。大量石油進口不僅給我國外匯平衡造成沉重的負擔，而且還危及我國的能源安全。我國的能源生產結構中，煤占 70％，石油占 20％，其它為燃氣和水電，而我國的 交通能源消費結構的 70％來源于石油， 25％使用電力。 三、國內經濟和社會發(fā)展需求分析 節(jié)能與環(huán)保成為當今世界汽車發(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遇，我們要抓住機遇，下決心把發(fā)展電動汽車實現產業(yè)化作為我國汽車工業(yè)實現跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略性舉措。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。在中國申請的相關專利中，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。在電動汽車領域比較知名的國際公司均在國際上申請了大量專利，占有絕 對優(yōu)勢地位。不過，盡管國外公司申請了大量的專利， 從專利具體內容上看，尚未形成代表技術標準的成套專利技術體系，仍處于各種技術百花齊放的發(fā)展階段，尤其在蓄電池和燃料電池等單項技術方面還存在較大的創(chuàng)新空間。 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。 ●燃料電池輔助裝置，共計 25 項 涉及內容包括各種閥門、接頭、壓縮機以及冷卻裝置等。 ●車用燃料電池部件，共計 17 項 涉及內容包括三合一組件及其制造方法，針對各種燃料電池部件材料與制備的專利不多。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授權專利。 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 HOND