為落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020 年)》、《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020 年)》以 及國務院《關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》等提出 的任務,國家重點研發計劃啟動實施“新能源汽車”試點專項。 根據本試點專項實施方案的部署,現發布 2017 年度項目申報指 南。 本試點專項總體目標是:繼續深化實施新能源汽車“純電驅 動”技術轉型戰略;升級新能源汽車動力系統技術平臺;抓住新 能源、新材料、信息化等科技帶來的新能源汽車新一輪技術變 革機遇,超前部署研發下一代技術;到 2020 年,建立起完善的 新能源汽車科技創新體系,支撐大規模產業化發展。 本試點專項按照動力電池與電池管理系統、電機驅動與電 力電子、電動汽車智能化、燃料電池動力系統、插電/增程式混 合動力系統和純電動力系統 6 個創新鏈(技術方向),共部署 38 個重點研究任務。專項實施周期為 5年(2016-2020 年)。 2016年,本試點專項在6個技術方向已啟動實施18個項目。 2017年,擬在6個技術方向啟動19-38個項目,擬安排國撥經費 總概算為11.2億元。凡企業牽頭的項目須自籌配套經費,配套 經費總額與國撥經費總額比例不低于1:1。
項目申報統一按指南二級標題(如1.1)的研究方向進行。除 特殊說明外,擬支持項目數均為1-2項。項目實施周期不超過4 年。申報項目的研究內容須涵蓋該二級標題下指南所列的全部 考核指標。項目下設課題數原則上不超過5個,每個課題參研單 位原則上不超過5個。項目設1名項目負責人,項目中每個課題 設1名課題負責人。 指南中“擬支持項目數為 1-2項”是指:在同一研究方向下, 當出現申報項目評審結果前兩位評價相近、技術路線明顯不同 的情況時,可同時支持這 2 個項目。2 個項目將采取分兩個階 段支持的方式。第一階段完成后將對 2個項目執行情況進行評 估,根據評估結果確定后續支持方式。
1.動力電池與電池管理系統
1.1 高安全高比能鋰離子電池技術(重大共性關鍵技術類)
研究內容:研發高容量正極、碳/合金類負極、高安全性隔 膜和功能性電解液;開發極片/電池的新型制造技術、工藝及裝 備等;研究影響電池均一性和壽命的工藝因素。開展電池的熱電耦合行為、熱失控及其擴散機制、安全風險識別與評估方法的研究,建立從材料、單體到系統的多級安全性技術體系,研究電池的安全評價技術與測試方法,開發高安全、長壽命的高 比能鋰離子電池。 考核指標:提交高比能鋰離子電池的安全風險識別方法與評測報告;建立電池的安全評測體系,形成相關安全標準;電 池單體能量密度≥300Wh/kg,循環壽命≥1500次,成本≤0.8元 /Wh,安全性達到國標要求,年生產能力≥1億瓦時。
1.2 動力電池系統技術(重大共性關鍵技術類)
研究內容:開展電池系統總體設計研究,包括:構型、功 能、機-電-熱一體化,以及系統輕量化和緊湊化等;開展子系 統設計研究,包括:先進電池管理系統和熱管理系統,安全與防護系統等;研究電池系統的制造工藝與裝配技術;開展電池系統的安全性、耐久性、可靠性設計與驗證技術研究;研究電 池系統的性能評價與測試技術。 考核指標:電池系統的能量密度≥200Wh/kg,循環壽命 ≥1200次,全壽命周期內全工作溫度范圍的SOC、SOP和SOH 的估計誤差≤±3%,單體電池之間的溫差≤2℃,滿足安全性等 國標要求,并符合功能安全及行業各項標準要求,成本≤1.2元 /Wh,年生產能力≥1萬套,產品至少為3家整車企業配套(其中 至少包括1個乘用車車型),裝車應用不低于3000套;建立電池 系統設計、制造與測試的技術規范。
1.3 高比功率長壽命動力電池技術(重大共性關鍵技術類)
研究內容:開發高功率電極材料、高電導電解液、高離子傳導性隔膜;發展基于模型的高功率電池的設計技術;開發高功率電極的制備工藝、新型電池裝配工藝及自動化工裝設備;研究電池功率特性、環境適應性和壽命的改善技術,以及提升電池均一性、可靠性的工程化控制技術,開發高功率長壽命鋰 離子動力電池產品,以及新型的超級電容器產品,實現裝車應用。 考核指標:快速充電電池的能量密度≥120Wh/kg,恒流充 電容量達到額定容量的 80%以上(常溫,6C 倍率下),循環壽 命≥10000 次;插電式混合動力汽車用電池、超級電容器的能量密度分別達到 200Wh/kg 和 50Wh/kg,充電功率密度分別達到 1500W/kg 和5000W/kg(常溫和 50% SOC 下),循環壽命分別 大于 5000 次和 10 萬次;高功率電池的年生產能力≥2億瓦時, 裝車數量≥1000 套;超級電容器的年生產能力≥1000 萬瓦時, 裝車數量≥200 套。
2.電機驅動與電力電子總成
2.1 寬禁帶半導體電機控制器開發和產業化(重大共性關 鍵技術類)
研究內容:研究車用高溫大電流 SiC 芯片技術、低感/高密 度/耐高溫 SiC 模塊封裝技術、高溫高頻驅動技術、高密度無源 器件應用技術及 SiC 電機控制器集成技術,開發電機控制器用 大電流 SiC 芯片、高效/高密度 SiC 模塊和電機控制器。 考核指標:寬禁帶電力電子模塊電流≥400A,電壓≥750V; 電機控制器峰值功率密度≥30kW/L,匹配電機額定功率 40-80kW,最高效率≥98.5%;產品裝車應用不低于 1000 套。
2.2 高效輕量高性價比電機技術及產業化(重大共性關鍵 技術類)
研究內容:研究高速、高效、輕量化電機的設計與工藝技術、液冷與密封技術、高壓安全及防護技術;研究轉矩脈動、噪聲振動、電磁兼容、可靠性與耐久性等性能優化技術。面向集中驅動的新能源乘用車和商用車動力系統應用需求,開發高 性價比的關鍵零部件和電機產品。 考核指標:乘用車電機峰值功率密度≥4kW/kg(≥30 秒), 連續功率密度≥2.5kW/kg,電機最高效率≥96%,裝車應用不低于 25000 臺;商用車電機峰值轉矩密度≥20Nm/kg(≥60 秒), 連續轉矩密度≥11Nm/kg,電機最高效率≥96%,裝車應用不低 于5000 臺。
3.電動汽車智能化技術
3.1 智能電動汽車電子電氣架構研發(基礎前沿類)
研究內容:構建滿足智能電動汽車需求的高帶寬、高實時性、高安全性、高可靠性電子電氣架構;研究高效車載總線在新型分布式通信與控制系統應用中的關鍵技術及基礎通信協議標準;探索面向智能電動汽車的高效可靠的信息安全體系;研發智能電動汽車異構開放結構的嵌入式軟件平臺;研究智能電 動汽車整車 EMI 噪聲建模、預測和抑制方法。 考核指標:智能電動汽車新型電子電氣架構;智能電動汽車信息安全體系和基礎通信協議標準;智能電動汽車嵌入式軟件架構、操作系統及標準化接口;整車電磁兼容研究理論體系 和設計方法。智能化系統主干網絡通信速率達 100 Mbit/s,動 力系統網絡數據傳輸效率≥80%;智能電動樣車的電磁兼容測試 GB 14023-2011 通過率≥80%、GB 18387-2013 通過率≥70%;研 究成果應用在 2家以上企業;形成相關國家標準草案。
3.2 電動自動駕駛汽車技術(重大共性關鍵技術類)
研究內容:研究復雜行駛環境下自主式和協同式動靜態目標檢測與跟蹤技術;研究系統高精度定位技術及車輛行駛狀態及其關鍵參數識別技術;研究車輛駕駛行為和目標運動行為的預測技術及建模方法,多維、變尺度局部場景生成技術;研究電動自動駕駛汽車的自主決策與軌跡規劃技術;研究整車縱橫向動力學的解耦控制技術及多目標的魯棒控制技術;研究電動 自動駕駛汽車系統集成與測試評價技術。 考核指標:標準測試環境下,基于高性能多源傳感器,實現相對位置誤差為厘米級,速度、車身傾角等關鍵狀態信息估 計誤差≤±3%,電動汽車智能駕駛技術達到 SAE 3 級標準。在 實際結構化道路條件下,基于高性價比多源傳感器,實現相對 位置誤差≤5 厘米,速度、車身傾角等關鍵狀態信息估計誤差 ≤±5%,電動汽車智能駕駛技術達到 SAE 3 級標準,整車傳感、 控制及執行系統須滿足汽車級要求。制定電動自動駕駛汽車環境信息系統接口的技術規范,實現百輛級電動自動駕駛汽車示 范運行。
4.燃料電池動力系統
4.1 電堆過程建模仿真、狀態觀測及壽命評價方法研究(基 礎前沿類)
研究內容:電堆內部“氣-水-電-熱-力”等多物理量多重耦合 機理與分布特性分析測試研究,性能模擬計算及優化方法研究;電堆內部過程機理動態建模方法、多變量高精度狀態觀測、故障診斷及控制方法研究;電堆運行工況及內部各種不一致性對電堆性能衰減的影響與機理研究,電堆壽命預測方法研究與快 速評測技術開發。 考核指標:開發出 1套電堆性能設計通用軟件,熱電水整 體特性量預測誤差小于 5%;開發出電堆狀態一致性多參數檢 測與診斷方法及工具;建立電堆耐久性快速評價方法、形成行 業規范或標準草案;應用于至少 1款轎車和 1款商用車燃料電池發動機的開發。
4.2 高比功率燃料電池發動機研發(重大共性關鍵技術類)
研究內容:高功率密度、低成本燃料電池電堆關鍵技術研 發與應用開發;空壓機、氫氣循環泵、70 MPa 氫瓶等核心零部 件技術研發;開展高功率密度、低成本、模塊化燃料電池發動機的設計、集成,以及控制系統和關鍵工藝技術的開發;研究 發動機及其關鍵零部件的檢測與評價技術。 考核指標:燃料電池發動機空壓機空氣升壓比≥2.5,效率 ≥70%;氫氣循環泵滿足陽極回流比≥2.0;燃料電池電堆體積比 功率≥3.1kW/L,燃料電池發動機系統體積比功率≥600W/L,最高 效率≥55%,鉑用量≤0.25g/kW,壽命≥5000h,實現-30℃儲存與 啟動,并應用于燃料電池轎車的開發。
4.3 長壽命燃料電池發動機研發(重大共性關鍵技術類)
研究內容:開展燃料電池發動機的總體布置和模塊化結構集成設計技術的研發、長壽命燃料電池電堆技術研發;燃料電池輔助系統(包括空氣系統、氫氣系統和熱管理系統等)和燃料電池發動機控制系統技術研發;開展發動機系統集成與關鍵 工藝技術的開發;研究核心部件及整機的測試與評價技術。 考核指標:燃料電池發動機耐久性≥10000h,重量比功率 密度≥300W/kg,最高效率≥60%,鉑用量≤0.5g/kW;實現-25℃ 儲存與啟動;燃料電池發動機噪音小于 83 分貝;控制系統滿足 汽車級電磁兼容標準;并應用于燃料電池商用車的開發。
4.4 快速動態響應燃料電池發動機研發(重大共性關鍵技術類)
研究內容:開展大功率輸出快速響應型燃料電池電堆關鍵技術研發;研究基于低成本非貴金屬新型儲能材料的儲能系統與燃料電池本體化集成技術;開展結合快速響應燃料電池電堆的低成本、高緊湊型發動機設計與關鍵工藝研究;研究高緊湊、 低成本發動機及關鍵零部件檢測及評價技術。 考核指標:開發出具有儲能及快速動態響應功能的燃料電 池發動機系統,0-100%額定功率輸出響應時間不大于 5秒,輸 出高于額定功率 30%的持續時間不小于 25 秒,體積比功率 ≥600W/L,最高效率≥60%,鉑用量≤0.5g/kW,壽命≥5000h,實 現-30℃儲存與啟動,并用于燃料電池車的開發。
4.5 中德燃料電池汽車國際科技合作(示范與應用)
研究內容:重點開展中德燃料電池汽車核心零部件技術指標評價方法的研究,建立面向規模化制造的零部件測試與評價體系;聯合德國相關機構開展關鍵零部件技術指標的試驗驗證,以及燃料電池汽車主、客觀條件下的適應性研究,包括:溫度、濕度、氣壓等環境因素,以及交通路況、駕駛習慣等,開發燃 料電池汽車發動機及其動力系統控制策略。 考核指標:建立一整套燃料電池發動機及其關鍵零部件的指標體系和考核方法,提交燃料電池汽車測試規范;建立燃料 電池汽車發動機及其動力系統全工況仿真及試驗平臺。
5.插電/增程式混合動力系統
5.1 新型高性價比乘用車混合動力總成開發與整車集成 (重大共性關鍵技術類)
研究內容:開展新型機電耦合系統關鍵技術、高功率密度電機驅動系統技術、先進混合動力總成集成技術研究,開發高效率、高性價比的機電耦合系統和混合動力總成;開展電池組 及電池管理系統、整車集成與一體化最優控制技術的研究。 考核指標:整車加速時間 0-100km/h≤5s,純電模式下 0-50km/h≤2.5s;綜合工況純電續駛里程≥70km;燃油消耗量(不 含電能轉化的燃料消耗量)較第四階段油耗限值(GB 19578-2014)降低比例≥40%,百公里綜合油耗≤1.3L;開發 1 款性能顯著提升的插電/增程式混合動力乘用車,整車控制系統 功能安全等級 ISO 26262ASIL-C 級,整車實現銷售≥5000 臺。
5.2 主流構型插電式乘用車混合動力性能優化(重大共性 關鍵技術類)
研究內容:針對量產型插電式乘用車,開展混合動力總成及控制系統優化,包含驅動電機及其控制系統、變速箱及其控制系統等優化;開展電池組與電池管理系統優化,開展整車控 制和整車集成優化,實現插電式混合動力整車性能優化。 考核指標:綜合工況純電續駛里程≥70km;整車加速時間 0-100km/h≤8s,純電模式下 0-50km/h≤3.5s;燃油消耗量(不含 電能轉化的燃料消耗量)較第四階段油耗限值(GB 19578-2014) 降低比例≥40%,百公里綜合油耗≤1.3L;整車控制系統功能安 全等級 ISO 26262ASIL-C 級;整車實現銷售≥5000 臺。
5.3 混合動力發動機開發(重大共性關鍵技術類)
研究內容:開展混合動力發動機關鍵技術評價及技術參數優化研究;開展先進混合動力發動機對標與測試分析,建立混合動力發動機技術參數決策模型;利用先進燃燒診斷及數值分析手段,研究發動機的新型燃燒方式;開展可變正時、低功耗附件、排氣凈化、結構優化、熱管理、發動機控制等技術研究, 開發熱效率高、高效區寬的混合動力專用發動機產品。 考核指標:建立混合動力發動機技術參數決策模型;發動 機的有效熱效率≥40%(基于汽油燃料);發動機產品至少搭載 1 款插電式乘用車,并獲得產品公告,整車達到國六排放標準, 產品年生產能力≥1萬臺。
5.4 超級節能型重型載貨汽車混合動力系統開發研究(重大共性關鍵技術類)
研究內容:研發重型載貨汽車混合動力專用發動機,開展新型燃燒系統及其控制技術、高效后處理技術、發動機低摩擦技術,以及附件電動化技術的研究;研發卡車混合動力系統,包括構型設計與優化、重型載貨汽車能量管理與動態協調控制等技術;開展系統集成與測試評價技術的研究,研制混合動力 卡車樣車。 考核指標:開發 2 款混合動力專用發動機,有效熱效率 ≥50%;開發 2款混合動力卡車,整車油耗較三階段油耗限值至 少降低 30%(C-WTVC 循環,總重≥25 噸),滿足國六排放標 準要求。
6.純電動力系統
6.1 分布式純電動轎車底盤開發(重大共性關鍵技術類)
研究內容:研究分布式驅動電動化底盤構型,以及底盤線控驅動、線控轉向、線控制動等線控操縱技術;研發分布式電驅動總成、高安全和高能量回收效率的制動系統等關鍵部件; 開發出分布式純電動轎車底盤及整車。 考核指標:分布式純電動轎車的整車電耗≤10kWh/100km (工況法),最大爬坡度≥30%,純電續駛里程≥300km(工況法), 0-100km/h 加速時間≤6s,最高車速≥140km/h;電制動降低電能 消耗率≥25%(ECE 城區工況);整車具備安全穩定的轉向功能, 并實現小批量試驗運行。
6.2 高性能低能耗純電動轎車底盤及整車開發(重大共性關鍵技術類)
研究內容:開展整車經濟性、動力性與操縱穩定性優化設計及關鍵技術的開發,研究電池組安全防護及整車主被動安全技術;開發一體化純電動力傳動系統、電動轉向與回饋制動系統、高能效比電動冷暖一體化空調系統等關鍵部件;研發智能 化整車控制系統、全新電動化底盤及整車集成技術。 考核指標:純電動轎車(車長≥4.5m)的整車電耗≤10kWh /100km(工況法),純電續駛里程≥400km(工況法);車身與底盤 結構輕量化達 10%以上(同比鋼結構車型);0-100km/h 加速時間 ≤6s,最高車速≥160km/h;電制動降低電能消耗 25%以上(ECE 城區工況)。
6.3 純電動大客車動力平臺技術(重大共性關鍵技術類)
研究內容:研究純電動商用車智能控制技術、高效驅動技術、高壓集成控制技術、節能電動冷暖一體化空調等高效輔助系統技術;開發模塊化、系列化的純電動商用車底盤及車型;開展整車安全性、可靠性、耐久性和環境適應性的提升技術研究,以及輕量化新結構、新材料的應用技術研究;開發整車的 批量化生產工藝,形成規模化生產能力。 考核指標:12 米純電動客車:0-50km/h 加速時間≤15s,30 分鐘最高車速≥100km/h,最大爬坡度≥25%,整備質量 ≤11000kg,電耗≤0.55kWh/km(工況法);全氣候(環境溫度范圍 覆蓋-20℃到 40℃)續駛里程≥250km(工況法);電制動降低電 能消耗 25%以上(工況法);行駛 60km 的快速充電時間≤10min; 形成年生產能力≥5000 臺,實現百輛級示范應用。
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