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节能与新能源汽车技术路线图战略咨询委员会节能与新能源汽车技术路线图战略咨询委员会
清华大学清华大学欧阳明高欧阳明高
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目录
●研究工作开展
●国内外汽车技术发展分析国内外汽车技术发展分析
●总体目标与关键里程碑总体目标与关键里程碑
●分领域技术路线图分领域技术路线图
●创新保障措施创新保障措施:.
背景和使命
大力发展汽车技术,是保障国家能源战略安全、减轻环保压力、大力发展汽车技术,是保障国家能源战略安全、减轻环保压力、
实现《中国制造实现《中国制造22025025》制造强国目标的重要手段。》制造强国目标的重要手段。
引导产业协调发展:中国汽车产业
应对产业技术变革:世界汽车技术
长期呈增长趋势,但越来越受到能
创新步伐越来越快,新技术变革将
源、环境、交通等的制约
重塑汽车产业
汽车及相关产业对
路线图需求迫切
落实汽车强国目标:《中国制造
服务经济社会发展:发挥汽车产业
2025》对我国制造业转型升级和
的国民经济支柱作用,拉动相关产
跨越发展的顶层设计和整体部署
业发展
研究目标
聚焦变革,明晰路径凝聚共识,协同行动引导资源,促进创新:.
工作开展
于于20152015年年99月中旬启动,历经逾一年正式完成,其间共动员了月中旬启动,历经逾一年正式完成,其间共动员了
来自企业来自企业..、高校、科研机构、行业组织等各个方面的超过、高校、科研机构、行业组织等各个方面的超过500500
位专家、学者参与。位专家、学者参与。
“1+7”路线图
节能与新能源汽车技术路线图总报告
燃
节纯电智汽动
料轻
能动和能车力
电量
汽插电网制电
池化
车式混联造池
汽技
技合动汽技技
车术
术力汽车术术
技路
路车技技路路
术线
线术路术线线
路图
图线图路图图
线
线
图
图:.
目录
●研究工作开展研究工作开展
●国内外汽车技术发展分析
●总体目标与关键里程碑总体目标与关键里程碑
●分领域技术路线图分领域技术路线图
●创新保障措施创新保障措施:.
世界汽车技术的发展趋势
汽车技术正向着低碳化、信息化、智能化方向发展
传统动力总成技术:汽油机、柴油机、替代燃料及变速器等
混合动力技术:不同构型及混合度
新能源技术:电动汽车技术、插电式混合动力汽车技术、燃料
电池汽车枝术等
共性技术:小型化、轻量化、低阻技术、电控优化等
……
美国:《新能源汽车战略规划蓝图》《智能交通
车联网枝术自动驾驶技术系统战略计划2015-2019》
设计/制造/服务一体化人工智能技术
…………欧洲:《欧盟2020年战略创新计划》《智能交通
系统发展行动计划》
基于充分网联的智能工厂日本:《日本汽车战略2014》
智能网联汽车:.
我国汽车技术现状分析
近近2020年,我国汽车产业发展迅猛,自主品牌汽车企业的总体技年,我国汽车产业发展迅猛,自主品牌汽车企业的总体技
术水平已有很大提升。术水平已有很大提升。
产销规模奠定技术发展基础整体技术水平呈现显著提升关键技术领域取得重大进展
中国汽车产销规模连年第一,己成自主品牌研发能力己有长足进步,发动机技术
为世界第一大汽车市场但仍有不足关
键
自动变速器技术
领
节能汽车:发动机基本掌握。变速
汽车产业未来仍有广阔空间域
器持续开发,混合动力陆续推出动力电池技术
新能源汽车:PHEV和BEV车型相继驱动电机技术
术
进燃料电池技术
:研发阶段已有成果;步
ADAS已有装备;互联网企业涉足轻量化技术
:.
国内外汽车技术发展对比分析
由于起步晚、基础弱等原因,目前我国尚不是汽车强国,多个由于起步晚、基础弱等原因,目前我国尚不是汽车强国,多个
方面与各大传统汽车强国还存在差距。方面与各大传统汽车强国还存在差距。
技术研发能力明显进步但仍存差距技术创新体系初步形成但尚未完善技术升级受制于整体工业基础薄弱
自主研发能力已有明显示提高,但汽车技术发展需要多方面协同创新,
工业基础是汽车技术的基石和支柱
与国外先进水平仍有差距因此完善的创新体系是必要的
、化工、机械、电子……
科技中国初步形成
人才政府
足美国
USCAR汽车产业
研发
投入德国国家科
际汽车强企高校信息、材料、装备制造……
技创新体系
、流程、
知识
已较为完善中国还存在明显短板,
积累
:.
我国汽车技术的发展需求
经济发展、社会进步、产业变革需要汽车技术的支撑经济发展、社会进步、产业变革需要汽车技术的支撑
经济社会可持续发展要求汽车技术协调发展
产业战略定位提出汽车技术加速能源环境压力提出汽车技术绿色交通安全升级提出汽车技术融合
发展需求发展需求发展需求
汽车产业是中国国民经济的重要效率与安全是交通体系的升级方
支柱产业能源问题日环境形势迫向
益严重在眉睫
汽车产业是中国工业化与信息化安全:
效率:
深度融合的重要交汇点交通事故数
拥堵情况愈
量、造成损
汽车是未来中国高端制造业的重汽车产业的发展有重要影响发严重
失较大
要输出点
、安全的交通体系升级
、智能化的应用与融
、智能化技术应用
合发展
科技变革与产业重构要求汽车技术创新发展:.
制定汽车技术路线图的重要意义
汽车技术自身的复杂性与当前的外部机遇共同要求明确清晰的汽车技术自身的复杂性与当前的外部机遇共同要求明确清晰的
技术路线图。技术路线图。
汽车对社会的巨大影响
复杂的汽车产业及技术
低碳化
上机械能源
设计制造使用回收……
关钢铁社
游环境
联……会
信息化交通
产影
业下销售响
出行
汽车产业与技术涉及多个领域,技术种类游金融
繁多、相互交织、彼此影响,复杂性极高智能化…………
在科技变革影响下,汽车技术创新进入高度活跃时期,汽车产业迎来重大机遇
指向低碳化、信息化、智能化的新技术、新形势、新状态种类繁多,各国
选取的技术路线各不相同
需要结合中国汽车产业与技术形势,明确中国汽车技术的发展方向
制定科学、合理、清晰的技术路线图,具有至关重要的指导意义和深远价值:.
目录
●研究工作开展研究工作开展
●国内外汽车技术发展分析国内外汽车技术发展分析
●总体目标与关键里程碑
●分领域技术路线图分领域技术路线图
●创新保障措施创新保障措施:.
发展愿景与总体目标
发展愿景:社会和产业两个维度。发展愿景:社会和产业两个维度。
发展愿景
产品方向技术趋势社会愿景产业愿景
节能汽车低碳化能源环境的友好发展
汽车技产品品质不断提高
新能源汽车信息化术进步和谐健康的汽车社会互为产业生态全面升级
支撑
智能网联汽车智能化社会资源的顺畅移动汽车产业持续发展
安全高效的智能交通汽车强国成功建成
总目标
汽车产业碳排放总量先于产业规模,在2028年提前达到峰值
新能源汽车逐渐成为主流产品,汽车产业初步实现电动化转型
智能网联技术产生一系列原创科技成果,并有效普及应用
汽车产业碳排放总量先于产业规模,在2028年提前达到峰值:.
发展方向与路径识别
紧抓战略机遇,以新能源汽车和智能网联汽车为主要突破紧抓战略机遇,以新能源汽车和智能网联汽车为主要突破
口,以动力系统优化升级为重点,以智能化水平提升为主口,以动力系统优化升级为重点,以智能化水平提升为主
线,以先进制造和轻量化等共性技术为支撑,全面推进汽线,以先进制造和轻量化等共性技术为支撑,全面推进汽
车产业由大国向强国的历史转型。车产业由大国向强国的历史转型。:.
产业总体技术路线图
2016202020252030:.
目录
●研究工作开展研究工作开展
●国内外汽车技术发展分析国内外汽车技术发展分析
●总体目标与关键里程碑总体目标与关键里程碑
●分领域技术路线图
●创新保障措施创新保障措施:.
总体思路
◆◆以混合动力技术为重点,以动力总成优化升级、降摩擦和先以混合动力技术为重点,以动力总成优化升级、降摩擦和先
进电子电气技术为支撑,全面提升传统燃油汽车节能技术和进电子电气技术为支撑,全面提升传统燃油汽车节能技术和
燃油经济性水平燃油经济性水平;;
◆◆以结构节能与技术节能并重,加快紧凑型及以下小型车的推以结构节能与技术节能并重,加快紧凑型及以下小型车的推
广,显著提高小型车比例广,显著提高小型车比例;;
◆◆以发展天然气车辆为主要方向,因地制宜适度发展替代燃料以发展天然气车辆为主要方向,因地制宜适度发展替代燃料
汽车,推动我国汽车燃料的低碳化、多元化,降低对石油的汽车,推动我国汽车燃料的低碳化、多元化,降低对石油的
依赖。依赖。:.
发展目标技术路径发展重点
乘用车新车平均油耗:√先进内燃机燃烧机理研究
:√自主控制系统开发
◆2020年:◆提高发动机热效率√全可变气门技术
◆2025年:◆优化动力总成匹配√废气能量回收
◆2030年:◆降低传动损失√发动机热管理技术
商用车平均油耗相比2015年◆减少整车能量损耗√变速器自动化、高效化及
◆2020年:降低10%◆混合动力发动机专用化核心零部件技术
◆2025年:降低15%◆提高混合动力系统效率√低摩擦技术研究
◆2030年:降低20%节能商用车:√增压器与应用技术
节能汽车市场占有率:◆提高柴油机热效率√先进燃油喷射系统研究
◆2020年:30%◆降低整车能量损耗√48V系统开发
◆2025年:40%◆混合动力√混合动力发动机技术
◆2030年:50%√混合动力机电耦合技术:.
乘用车:总体执行车辆轻量化乘用车:总体执行车辆轻量化//小型化、大力发展混合动力、小型化、大力发展混合动力、
动力总成升级优化、电子电器节能、降低摩擦损失、替代燃料动力总成升级优化、电子电器节能、降低摩擦损失、替代燃料
分担六大节能路径。分担六大节能路径。
推动车辆轻量化、小型化大力发展混合动力
■紧凑型及以下车辆占比2020年超过55%、2025年■2020年占比达到8%,油耗4L/100km
60%、2030年70%左右■2025年占比提升至20%,
■轻量化产品、技术、工艺加速应用■2030年占比提升至25%,
动力总成升级优化
■2020年汽油机热效率提升至40%
■2025年汽油机热效率提升至44%
■2030年后期通过HCCI等热效率提升至48%
提升电子电器节能效果降低摩擦损失
替代燃料分担
■大力发展48V系统■前期低滚阻
■以天然气为主
■电动空间、EPS等技术成为标配■中期低内阻
■2030年占比提高至8%
■持续电能损耗■后期低风阻:.
商用车:总体执行动力总成升级优化、逐步发展混合动力、空商用车:总体执行动力总成升级优化、逐步发展混合动力、空
气动力学优化、降低运行能耗、替代燃料分担、持续推进轻量气动力学优化、降低运行能耗、替代燃料分担、持续推进轻量
化六大节能路径。化六大节能路径。
动力总成升级优化逐步发展混合动力
■高压低速高扭、电控优化、小后桥速比实现热效率50%■系统构型、关键零部件研究
■发动机热管理技术、自动变速器等,热效率52%■中后期成本下降后,逐步向重型商
■朗肯循环等实现50%热效率目标用车推广
替代燃料分担
■适度推动以天然气为主的替代燃料商用车稳定发展
■示范运营和试点应用
持续推进轻量化
降低运行能耗
空气动力学优化■跟踪车辆队列、提升运输效率等新
■前期重点发展低滚阻型节能技术
■中后期大力开展流线型外观没计和优化■智能网联成熟后逐步应用:.
:.
总体思路总体思路
◆◆◆◆以中型及以下车型规模化发展纯电动乘用车为主,实现纯电以中型及以下车型规模化发展纯电动乘用车为主,实现纯电以混合动力技术为重点,以动力总成优化升级、降摩擦和先以混合动力技术为重点,以动力总成优化升级、降摩擦和先
动技术在家庭用车、公务用车、租赁服务以及短途商用车等动技术在家庭用车、公务用车、租赁服务以及短途商用车等进电子电气技术为支撑,全面提升传统燃油汽车节能技术和进电子电气技术为支撑,全面提升传统燃油汽车节能技术和
领域的推广应用领域的推广应用燃油经济性水平燃油经济性水平;;;;
◆◆◆◆以紧凑型及以上车型规模化发展插电式混合动力乘用车为主,以紧凑型及以上车型规模化发展插电式混合动力乘用车为主,以结构节能与技术节能并重,加快紧凑型及以下小型车的推以结构节能与技术节能并重,加快紧凑型及以下小型车的推
实现插电式混合动力技术在私人用车、公务用车以及其他日实现插电式混合动力技术在私人用车、公务用车以及其他日广,显著提高小型车比例广,显著提高小型车比例;;
◆◆均行驶里程较短的领域推广应用均行驶里程较短的领域推广应用以发展天然气车辆为主要方向,因地制宜适度发展替代燃料以发展天然气车辆为主要方向,因地制宜适度发展替代燃料;;
◆◆汽车,推动我国汽车燃料的低碳化、多元化,降低对石油的汽车,推动我国汽车燃料的低碳化、多元化,降低对石油的以动力电池、驱动电机突破发展支撑整车竞争力提升并实现以动力电池、驱动电机突破发展支撑整车竞争力提升并实现
关键部件批量出口关键部件批量出口依赖。依赖。;;
◆◆以覆盖全国的充电设施与服务网络建设支撑电动汽车大规模以覆盖全国的充电设施与服务网络建设支撑电动汽车大规模
推广。推广。:.
发展目标技术路径发展重点
纯电动乘用车续驶里程:
纯电动汽车:
◆2020年:300km
◆提高动力电池能量密度√低成本、高效率混合动力
◆2025年:400km
◆提高电驱动系统效率总成开发技术
◆2030年:500km
◆底盘电动专用化√动力电机与底盘集成技术
公交客车单位载质量电耗水
插电式混合动力汽车:√纯电动汽车动力系统集成
平(kWh/100km*t)
◆优化混合动力系统构型及其控制技术
◆2020年:
◆基于多信息的整车预测控√高性能动力电机技术
◆2025年:
制√新型电机控制器技术
◆2030年:
◆动力系统集成设计√先进充电技术
插电式混合动力汽车混动模
充电基础设施:√整车只能能量管理技术
式油耗:
◆快速充电技术√纯电动和插电式混合动力
◆2020年:比2020年ICE降
◆互联互通技术汽车整车控制技术
低25%
◆充电便利性
◆2025年:比2020年
PHEV降低10%
◆2030年:比2020年
PHEV降低20%:.
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:.
总体思路
◆◆近期(近期(55年内年内))以中等功率燃料电池与大容量动力电池的深度以中等功率燃料电池与大容量动力电池的深度
混合动力构型为技术特征,实现燃料电池汽车在特定地区的混合动力构型为技术特征,实现燃料电池汽车在特定地区的
公共服务用车领域大规模示范应用公共服务用车领域大规模示范应用;;
◆◆中期中期((十年内十年内))以大功率燃料电池与中等容量动力电池的电电以大功率燃料电池与中等容量动力电池的电电
混合为特征,实现燃料电池汽车的较大规模批量化商业应用;混合为特征,实现燃料电池汽车的较大规模批量化商业应用;
◆◆远期远期((十五年内十五年内))以全功率燃料电池为动力特征,在私人乘用以全功率燃料电池为动力特征,在私人乘用
车、大型商用车领域实现百万辆规模的商业推广;以可再生车、大型商用车领域实现百万辆规模的商业推广;以可再生
能源为主的氢能供应体系建设与规模扩大支撑燃料电池汽车能源为主的氢能供应体系建设与规模扩大支撑燃料电池汽车
规模化发展规模化发展:.
发展目标技术路径发展重点
燃料电池车发展规模:
◆2020年:5000辆◆燃料电池关键材料技术
◆2025年:5万辆◆电堆技术
√新型燃料电池核心材料
◆2030年:百万辆◆系统集成与控制技术
√先进燃料电池电堆
燃料电池堆比功率◆动力系统开发技术
√关键辅助系统零部件技术
◆2020年:2kW/kg◆燃料电池汽车的设计与集
√高性能燃料电池系统
◆2025年:
√混合型燃料电池动力系统
◆2030年:◆提高功率密度
√制氢运氢储氢及加氢基础
燃料电池堆耐久性:◆提高耐久性
设施
◆2020年:5000小时◆降低成本
◆2025年:6000小时◆提高载氢安全
◆2030年:8000小时:.
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总体思路
◆◆近期以自主环境感知为主,推进网联信息服务为辅的部分自近期以自主环境感知为主,推进网联信息服务为辅的部分自
动驾驶(即动驾驶(即PAPA级)应用;级)应用;
◆◆中期重点形成网联式环境感知能力,实现可在复杂工况下的中期重点形成网联式环境感知能力,实现可在复杂工况下的
半自动驾驶(即半自动驾驶(即GAGA级);级);
◆◆远期推动可实现远期推动可实现VV2X2X协同控制、具备高度协同控制、具备高度//完全自动驾驶功完全自动驾驶功
能的智能化技术。能的智能化技术。:.
发展目标技术路径发展重点
2020年
初步形成智能网联汽车自主√智能网联汽车环境感知系
创新体系。启动智慧城市相统搭建
关建设。√智能电动汽车集成控制技
◆加速发展感知、定位、通
◆有条件自动驾驶及以下级术
信技术
(DA、PA、CA)新车装备√车载V2X无线通信技术的
◆同步发展多源信息融合技
率50%应用
术
◆交通事故减少30%,交通√智能网联汽车信息安全检
◆推进智能网联汽车相关标
效率提升10%,油耗与排测与防护关键技术
准
放降低5%√机器视觉深度认知技术
◆推动道路交通等设施的信
2030年√云网一体化技术研究及应
息化和智能化
基本建成智能网联汽车产业用
链与智慧交通体系。√智能网联汽车测试评价体
◆DA、PA、CA、HA(高度系与测试环境建设
自动驾驶)/FA〔完全自动√动态高精度地图综合研究
驾驶)新车装备率达80%
◆汽车交通事故减少80%,
普通道路的交通效率提升
30%,油耗与排放均降低
20%:.
车载平台基础设施
发展愿景
环境感知技术
车辆
设施口安全
智能决策技术
关键大幅降低交通事故和交通事
技术故伤亡人数
控制执行技术
口效率
V2X通信技术显著提升交通效率
信息口节能减排
交互云平台与大数据技术有效降低交通能源消耗和污
关键染排放
技术信息安全技术口舒适和便捷
提高驾驶舒适性,解放驾驶
高精度地图员
基础口人性化
支撑高精度定位使老年人、残疾人等都拥有
技术驾车出行的权力
标准法规与测试评价:.
车路协同控制
网联协网联化
市区自动驾驶
同决策
无人驾驶
与控制
高速公路自动驾驶
城郊公路自动驾驶
联网协
车道内自动驾驶协同式队列行驶
同感知
换道辅助交叉口通行辅助
自适应巡航
全自动泊车
自动紧急制动
联网辅
助信息车道保持
交互
辅助泊车智能化
.2025+有条件自动驾驶完全自动驾驶
驾驶辅助(DA)部分自动驾驶(PA)
(CA)(HA/FA):.
:.
总体思路
◆◆近中期在优化现有体系锂离子动力电池技术满足新能源汽车近中期在优化现有体系锂离子动力电池技术满足新能源汽车
规模化发展需求的同时,以开发新型锂离子动力电池为重点,规模化发展需求的同时,以开发新型锂离子动力电池为重点,
提升其安全性、一致性和寿命等关键技术,同步开展新体系提升其安全性、一致性和寿命等关键技术,同步开展新体系
动力电池的前瞻性研发。动力电池的前瞻性研发。
◆◆中远期在持续优化提升新型锂离子动力电池的同时,重点研中远期在持续优化提升新型锂离子动力电池的同时,重点研
发新体系动力电池,显著提升能量密度,大幅降低成本,实发新体系动力电池,显著提升能量密度,大幅降低成本,实
现新体系动力电池实用化和规模化应用。现新体系动力电池实用化和规模化应用。:.
发展目标技术路径发展重点
单体能量密度(Wh/kg):
2016年7月能量密度≥110Wh
√动力电池新材料新体系
,循环寿命≥2000次
√动力电池安全性及长寿命
◆加大新体系电池的研发
技术
◆提升关键材料及关键装备
√动力电池设计及仿真技术
水平
√动力电池及其关键材料产
◆提高电池的安全性,寿命
业化技术
和一致性
√动力电池系统及控制技术
电池系统成本(元/Wh)◆加速动力电池标准体系建
√动力电池测试分析技术及
设和电池回收再利用技术
标准体系
研究
√动力电池梯级利用及资源
回收技术:.
:.
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总体思路
◆◆近期重点发展超高强钢和先进高强钢技术,实现高强钢在汽近期重点发展超高强钢和先进高强钢技术,实现高强钢在汽
车应用比例达到车应用比例达到5050%%以上;以上;
◆◆中期重点发展第三代汽车钢和铝合金技术,实现铝合金覆盖中期重点发展第三代汽车钢和铝合金技术,实现铝合金覆盖
件和铝合金零部件的批量生产和产业化应用;件和铝合金零部件的批量生产和产业化应用;
◆◆远期重点发展镁合金和碳纤维复合材料技术,实现碳纤维复远期重点发展镁合金和碳纤维复合材料技术,实现碳纤维复
合材料混合车身及碳纤维零部件的大范围应用。合材料混合车身及碳纤维零部件的大范围应用。:.
发展目