【正文】 （3）我國具有發(fā)展電動汽車和代用燃料汽車的良好基礎。2 項目的意義和必要性 發(fā)展節(jié)能與新能源汽車是我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速增長必將面臨能源和環(huán)境問題的雙重壓力，特別是能源問題已逐漸成為影響國家安全的重要因素。汽車工業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的支柱產業(yè)，同時又是能源的主要消耗者和空氣污染的重要來源。2006年2月，國務院發(fā)布了“國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）”。在國家發(fā)展與改革委員會發(fā)布的一系列政策中，多次強調要開展電動汽車的研究。國家在科技研究、技術改造、新技術產業(yè)化、政策環(huán)境等方面采取措施，促進混合動力汽車的生產和使用。與科學技術部共同向社會公布的《中國節(jié)能技術政策大綱》中同樣也強調要“研究電動汽車等新型動力”。發(fā)揮骨干企業(yè)作用，提高自主品牌乘用車市場占有率。”由此可見，發(fā)展節(jié)能與新能源汽車已經(jīng)成為我國中長期國民經(jīng)濟宏觀戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分。但從我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀來看，雖然通過自行開發(fā)、技術引進、合資等多種方式，在產品的品種、先進性、產量和質量上都比過去有了大幅度的提高，但我國汽車工業(yè)至今仍缺乏自主開發(fā)和技術創(chuàng)新能力，在激烈的國際競爭中仍然處于被動地位，與發(fā)達國家相比，仍然算不上汽車技術強國。然而，動力系統(tǒng)能源轉型，對我國剛剛興起的汽車工業(yè)來講，是一個跨越發(fā)展的重大機遇。通過“十五”專項的實施，電動汽車的研發(fā)對提升我國汽車工業(yè)核心競爭能力、實現(xiàn)我國汽車工業(yè)跨越式發(fā)展的重要作用，在全社會取得廣泛共識。因此，充分利用已經(jīng)形成的良好基礎，加大節(jié)能與新能源汽車關鍵技術研發(fā)和產品開發(fā)力度，是應對世界汽車工業(yè)發(fā)展的激烈競爭重要措施，同時也是提高我國汽車工業(yè)核心競爭力、建設自主創(chuàng)新體系的迫切需求。一些發(fā)達國家制定了長期發(fā)展規(guī)劃和路線圖。特別是在汽車產品方面的可靠性、安全性、耐久性、經(jīng)濟性、適用性等方面，還需大量的試驗驗證和市場考驗；在共性關鍵技術和基礎研究方面的動力系統(tǒng)技術平臺優(yōu)化、控制技術的系統(tǒng)設計、新材料、新技術、新系統(tǒng)的研究和應用需要進一步加強和深化；在技術標準的深入研究和制定、檢測方法研究和檢測能力建設、合理的優(yōu)惠政策研究、知識產權的研究與分析、信息交流平臺的建設等方面還需進一步加強和完善。各跨國汽車集團已敏感地感覺到，新能源汽車有可能率先在中國形成巨大的市場，并紛紛看好中國市場。我國已經(jīng)成為國際汽車廠商的新能源汽車技術的競技場。石油資源短缺、石油價格的持續(xù)攀升，同時也為清潔替代燃料汽車提供了更為廣闊的市場空間和迫切的市場需求。此外，柴油車的巨大市場潛力將拉動對生物柴油的巨大需求。（1）各種高新技術的應用賦予純電動汽車新的生命力經(jīng)歷了長期發(fā)展，純電動汽車技術日臻成熟，相關的技術檢測標準體系已經(jīng)完善，并在美、日、歐等國家和地區(qū)得到商業(yè)化的推廣應用。各種高新技術開始在純電動汽車上應用，賦予其新的生命力和發(fā)展機遇，主要技術包括：l 電動汽車動力系統(tǒng)集成優(yōu)化技術不斷取得進展，節(jié)能效果不斷提高；l 高性能的鋰離子電池、鎳氫電池取代傳統(tǒng)的鉛酸電池；l 高效的一體化電力驅動系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的直流電機；l 電動輔助系統(tǒng)的廣泛應用提高了整車能量利用效率和性能；l 網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用促進了電動汽車的模塊化和智能化；l 輕量化技術和電器結構安全性技術在電動汽車上得到了系統(tǒng)的應用。豐田公司Prius轎車于1997年首次上市，截止到目前已累計銷售總量達35萬輛，占混合動力汽車銷售的65％，其中有一半是在北美市場售出的。世界各大汽車公司也開始大力發(fā)展混合動力轎車，福特、通用、戴克、大眾、雪鐵龍、雷諾和寶馬等公司也在同步開展數(shù)十款混合動力汽車的開發(fā)，并即將推向市場。其中最具代表性的是在紐約投入示范運行的OrionBusVI客車、NovaBus客車、日野HIMR客車以及MAE公司開發(fā)的低地板串聯(lián)混合動力客車。從只具備自動啟停、怠速關機功能的“微混合”、以并聯(lián)式混合動力發(fā)動機為主體的“輕混合”和以混聯(lián)式為特征的“強混合”，隨著電功率的比例逐步提高，混合程度不斷提高，最終過渡到可充電式的串聯(lián)式“全混合”方式。發(fā)電機組+驅動電機+儲能裝置，構成了混合動力系統(tǒng)的基本技術平臺。（3）燃料電池汽車技術研究更加深入，并開始示范考核燃料電池汽車的研發(fā)模式目前均是在政府主導下的產學研聯(lián)合進行攻關，并積極開展全球范圍內的跨國合作。2004年，包括我國在內的“氫能經(jīng)濟國際合作伙伴（IPHE）” 成立，計劃從2006年開始連續(xù)4年總計投入1億美元支持“先進氫燃料電池”項目。美國能源部計劃2010年有不少于10萬輛、2020年不少于250萬輛燃料電池汽車，交通部計劃2015年新增公交車10%為燃料電池汽車；日本計劃2010年燃料電池轎車5萬輛，2020年500萬輛，2030年1500萬輛。同時，也制定了燃料電池的成本降低目標。目前，燃料電池汽車樣車開發(fā)和示范運行都已證明其技術可行性，但要達到實用化還面臨著很多的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)為：l 燃料電池的使用壽命需要進一步提高目前燃料電池汽車的使用壽命只有2000～3000小時，而實用化的目標壽命應大于5000小時。l 燃料電池的成本要大幅度降低2005年，美國能源部依據(jù)現(xiàn)有材料與工藝水平，預測在批量生產條件下燃料電池系統(tǒng)的成本為108美元/kW，到2010年達到的目標成本是35美元/kW。l 需要解決氫源和基礎設施問題結合本地資源情況，選擇合適的制氫途徑，進行加氫站的建設和示范。（4）動力電池關鍵材料進一步深入國際上正在深入開展車用動力電池的關鍵材料研究,如：自放電更小的鎳氫電池正極材料、高功率型負極材料和集流體材料；高安全性和長壽命的鋰離子電池正、負極及電解質材料。（5）大功率DC/DC變換器趨于集成化利用當今最先進的電力電子和計算機控制等高新技術，開發(fā)體積小、重量輕、高效節(jié)能、高可靠性的大功率DC/DC變換器是目前的發(fā)展趨勢。2 國內電動汽車現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（1）我國電動汽車的發(fā)展具有較好的基礎“十五”期間，我國電動汽車重大科技專項以開發(fā)燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動汽車3種整車技術，多能源動力總成、驅動電機、動力電池系統(tǒng)3種共性技術為重點，采取整車牽頭、零部件配合、產學研相結合的模式，開展電動汽車及關鍵零部件的研究?；旌蟿恿ζ嚭图冸妱悠囃ㄟ^了國家標準規(guī)定的考核，已有7種車型進入國家汽車產品公告程序，其中4種車型已獲得批準，具備了小批量生產能力。在電動汽車用動力電池、驅動電機和燃料電池發(fā)動機等關鍵零部件技術、電子控制技術和系統(tǒng)集成技術上取得了較大進展，初步形成電動汽車關鍵零部件研發(fā)體系。多能源控制系統(tǒng)研發(fā)單位與整車企業(yè)聯(lián)合開發(fā)整車多能源控制器，配置16種不同的整車。到目前為止，我國已頒布純電動汽車國家標準20項，混合動力汽車國家標準6項，混合動力汽車測試方法、試驗規(guī)程報告2項，動力電池標準報批稿3項；初步實現(xiàn)了電動汽車的人才聚集，建立了一支結構合理、年富力強的高水平攻關隊伍。行業(yè)專家在總結十五電動汽車研發(fā)成果的基礎上，對今后發(fā)展提出了明確的建議：l 加強對現(xiàn)有產品可靠性、耐久性、成熟度的考核和分析，加強面向系列化、規(guī)格化、高度可靠耐久性的產品系統(tǒng)開發(fā)和低成本、高質量、大批量工藝流程和制造裝備開發(fā)。l 進一步完善技術標準和檢測能力，加強檢測方法和政策標準的研究，檢測流程優(yōu)化和檢測能力建設。全球約有40家知名的大型汽車制造公司生產燃氣汽車，總保有量已超過1200萬輛，加氣站超過6000座。燃氣汽車相關技術研發(fā)工作不斷深入，加氣站裝備技術水平不斷提高。另外，CNG燃料具有低排放的特點，使其成為國外新開發(fā)的混合動力電動車的能源。液化天然氣（LNG）汽車的開發(fā)近期為國外汽車行業(yè)所重視。國際上近期加快LNG發(fā)動機研究的另一方面原因是考慮到未來發(fā)展氫能源的需要。“九五”“十五”期間國家科技部等13個部委聯(lián)合組織全國16個試點示范城市和相關企業(yè)、科研機構進行燃氣汽車專項技術攻關和應用示范。在全社會的共同努力下，“十五”期間我國燃氣汽車得到了較快的發(fā)展，目前全國燃氣汽車總保有量已近30萬輛，投入使用的加氣站超過500座。一個適應燃氣汽車發(fā)展的政策、標準、法規(guī)體系在各示范城市正逐步形成。相當于國際上第二代燃氣汽車產品的電子閉環(huán)控制、燃氣供給加三元催化轉換等技術在我國燃氣汽車上得到普遍應用。但值得注意的是，目前國產大型公交車用燃氣發(fā)動機仍存在較多問題，如價格偏高、燃料消耗量高、可靠性差等，市場應用情況不盡人意。針對燃氣汽車推廣過程中基礎裝備技術的“瓶頸”，國產高性能CNG加氣站成套設備的研制開發(fā)和產業(yè)化取得進展，經(jīng)過技術攻關，成功地開發(fā)了撬裝式天然氣壓縮機、脫硫脫水裝置、控制系統(tǒng)及在線檢測系統(tǒng)、售氣機等站用成套設備。但國產加氣站設備在可靠性、噪聲、能耗等方面與國外同類產品相比還有較大差距，還有進一步改進技術和提升性能的空間。 1）二甲醚二甲醚在90年代初被丹麥Haldor Topsoe A/S公司首次作為燃料應用于柴油機目前世界上許多國家已進入應用研究階段。有10個國家的政府部門、研究機構或公司參加了這一研究計劃。奧地利AVL公司經(jīng)過多年的研究，成功開發(fā)出了一套車用DME發(fā)動機共軌電控系統(tǒng)，并獲得了很好的試驗性能。進入二十一世紀，二甲醚燃料的環(huán)保性和對國家能源安全的重要性已引起我國政府有關部門的高度重視。國家科技部、教育部、國家自然科學基金委、中科院和政府有關部委先后啟動了一批二甲醚制備技術、二甲醚發(fā)動機和汽車研發(fā)項目，西安交通大學、上海交通大學、吉林大學等單位開展了二甲醚汽車的研究工作，并在二甲醚發(fā)動機燃燒系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化、燃燒特性和二甲醚發(fā)動機超低排放等方面取得了令人矚目的成果。1980年美國制定了國家能源政策，明確提出以生物柴油替代石化柴油戰(zhàn)略。另外，1996年美國頒布了生物柴油生產草案及測試方法（ASTM法）。1998年奧地利頒布了菜籽油為原料生產的生物柴油生產標準（Cll90—Cll91）。分別開發(fā)出以榨油油腳和野生油果為原料的生物柴油，并開展了初步的生物柴油發(fā)動機評價試驗，取得了一些重要的研究成果。這些新工藝反應條件相對溫和，工藝和技術路線更趨合理。目前，煤制合成油在國內尚處于產業(yè)化準備階段，還沒有批量的油品面市。在汽車和發(fā)動機研究和技術開發(fā)方面，中科院山西煤化所和西安交通大學聯(lián)合開展了發(fā)動機燃油煤制油的試驗研究，表明發(fā)動機/汽車的燃油消耗率降低8％～10％，能夠滿足歐三發(fā)動機的使用要求。共檢索到密切相關專利3580項，其中電動汽車相關專利3429項，代用燃料汽車相關專利151項。 電動汽車專利分析從1985年至2005年，對在中國申請的純電動汽車整車、混合動力汽車整車、燃料電池汽車整車、動力電池和燃料電池等相關的專利進行了檢索，共檢索到密切相關專利3429項，其中純電動汽車91項、混合動力汽車157項、燃料電池汽車157項、動力電池1327項、燃料電池1697項。在整車控制方面國內外申請了大量的專利，從數(shù)量上來看，國外申請的專利比我國多。涉及電動助力轉向的專利中沒有應用于電動汽車的電動助力轉向專利。圖2－1 在中國申請的純電動汽車專利數(shù)量及分布（2）混合動力汽車專利特點在“十五”期間，專利申請量穩(wěn)步上升；其中國內申請111項，占總申請數(shù)的70%，分布在高校和大型企業(yè)單位；國外公司申請數(shù)為46項，主要為日本企業(yè)，特別是豐田公司最多。在7大類中，混合動力車總成結構及控制和能量回收及制動系統(tǒng)控制占大多數(shù)，分別為122項和12項，占總申請數(shù)的77%和8%。 0102030405060708090CAN功率分配HEV及總成及控制能量回收制動控制耦合裝置國內申請國外申請圖2－2混合動力汽車專利申請數(shù)量及分布（3）燃料電池汽車專利特點在“十五”期間，專利申請量呈現(xiàn)穩(wěn)步增長趨勢，國內申請量占72%。在“十一五”期間，燃料電池汽車方面在動力系統(tǒng)技術平臺集成與控制、試驗設備和技術以及燃料電池汽車整車和關鍵零部件的測試技術上，尤其是可靠性和耐久性方面加強研究，以產生更多的專利。圖2－4 動力電池專利主要技術領域分布（5）燃料電池專利特點燃料電池的年申請量在2001年、2003年和2004年都較大，國內申請量在2002年偏低，而日本申請量較大，并且比較穩(wěn)定，其他國外申請人的申請量變化不明顯；總體來說，國外申請人的申請量明顯高于國內申請人，尤其是日本的企業(yè)占據(jù)了國外申請量的大部分；申請的主要方面集中于MEA、雙極板、電堆、系統(tǒng)部件、系統(tǒng)工藝和電控等方面。圖2－5 燃料電池所涉及技術領域的逐年分析（6）電機及其控制系統(tǒng)和DC/DC變換器專利特點從專利申請的技術含量上看，中國專利申請中絕大部分屬于實用新型專利申請，技術含量較低，外圍專利占較大比重。國外技術專利與國內專利相比較，還有以下特點需要關注：國內專利大多針對整個系統(tǒng)或部件的結構形式進行保護。如，豐田公司提出的電動機驅動控制裝置對電動車系統(tǒng)中電機系統(tǒng)的“逆變器輸入電壓最佳化”裝置提出了詳細的“權利要求”；美國等國對用于汽車輔助系統(tǒng)的電機系統(tǒng)也有多項專利。用于輔助系統(tǒng)的電機系統(tǒng)是電動車產品必備的。各類適合電動車的動力總成，包括發(fā)動機＋ISG，變速箱＋驅動電機，逆變器＋DCDC等，這樣的高度集成的部件是優(yōu)化系統(tǒng)設計，提供系統(tǒng)性能，降低成本的關鍵技術。共檢索到密切相關專利151項，其中，與天然氣汽車相關72項，與LPG汽車相關36項，與甲醇汽車相關18項，與氫內燃機汽車相關14項，與二甲醚汽車相關11項。專利數(shù)據(jù)分析表明，在代用燃料汽車整車方面，專利申請量不大，并且申請人主要集中于國內的院所和企業(yè)；而發(fā)動機零部件方面申請量比較大。 圖28天然氣汽車專利主要技術領域分布（2）LPG汽車專利特點主要集中在發(fā)動機的零部件方面，%；整車和發(fā)動機專利很少。圖210甲醇汽車專利的主要技術領域分布（4）氫內燃機汽車專利特點氫內燃機汽車專利主要集中在內燃機及其零部件方面。 圖211 氫汽車專利主要技術領域分布（5）二甲醚汽車專利特點二甲醚汽車的申請專利共有11項，其中1項是國外申請。 圖2－12二甲醚汽車專利主要技術領域的分布在“十五”期間，天然氣汽