节能与新能源汽车技术路线图2.0 .doc
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1、节能与新能源汽车技术路线图2.0【总路线图研究报告】g录M言4第一章全球汽车产业变革与技术发展趋势71.1新一轮科技革命驱动汽车产业加速变革71.1.1能源、互联、智能革命为汽车产业创新发展注入强劲新动能.71.1.2汽车产业迎来更加全面深刻的百年巨变81.2全球汽车技术“低碳化、信息化、智能化”深入融合发展101.2.1汽车低碳化多技术路线并行发展101.2.2汽车信息化与智能化技术融合创新11第二章我国汽车产业技术发展现状与进展评估132.1汽车节能技术持续提升132. 1.1乘用车技术节能总体取得进步132. 1.2商用车动力总成有待加速发展152.2新能源汽车整体技术迗到国际先进水平1
2、62.2.1纯电动汽车技术水平和产品竞争力全面提升 162.2.2插电式混合动汽车相关技术性能提前实现目标182. 2.3氢燃料电池汽车加快进入示范导入期182. 3智能网联汽车技术水平显著提升192.3. 1智能网联汽车车辆关键技术取得突破192. 3.2信息交互技术与国际领先水平保持同步202. 3.3基础支撑技术加快落地212. 4技术创新支撑能力显著提升但仍存关键短板222. 4.1技术创新核心要素持续提质增效222. 4.2技术创新体系不断优化完善252. 4.3基础薄弱环节突破缓慢27第三章新时代赋予我国汽车产业技术发展的新需求和新使命.281Bai3.1国民经济发展要求提升汽车产
3、业核心地位283.2生态文明建设迫切要求汽车产业技术向清洁低碳化根本性转变.293.3消费需求升级与科技变革驱动“汽车+跨界”融合发展313.4现代化强国建设要求汽车产业掌握核心技术自立自强32第四章我国汽车技术的发展愿景与目标344. 1发展愿景344. 1.1社会愿景344.1.2产业愿景 344.2总体目标354.3重点领域384. 3. 1节能汽车394. 3.2纯电动和插电式混合动力汽车 394. 3.3燃料电池汽车404. 3.4智能网联汽车404. 3.5动力电池404. 3.6电驱动总成系统404. 3.7智能制造与关键装备技术404. 3.8汽车轻量化技术404. 3.9充电
4、基础设施41第五章技术路线图425.1产业技术总体路线图 425.2重点领域路线图445. 2. 1节能汽车445. 2.2纯电动和插电式混合动力汽车 455.2.3燃料电池汽车465.2.4智能网联汽车485. 2.5动力电池505.2.6电驱动总成系统522BaiXJ5.2.7智能制造与关键装备技术535. 2.8汽车轻量化技术555. 2.9充电基础设施565. 3技术路线图实施效果预估58第六章战略支撑与保障措施建议606.1完善产业创新发展环境错误!未定义书签。6.1.1发挥体制优势强化协同推进力度错误!未定义书签。6.1.2多元保障措施形成立体支撑体系错误!未定义书签。6.1.3基
5、础设施先行夯实技术应用基础错误!未定义书签。6.1.4鼓励创新探索营造良好产业环境错误!未定义书签。6.2培育产业转型升级新动能错误!未定义书签。6.2.1核心技术攻关提升科技硬实力错误!未定义书签。6.2.2关键部件突破形成优势产业链错误!未定义书签。6.2.3质量品牌建设提升综合竞争力错误!未定义书签。6. 2.4消费升级新需求助力产业转型升级错误!未定义书签。6.3逐步建立安全可控的自主零部件体系错误!未定义书签。6. 3.1政企协同攻关节能汽车关键零部件错误!未定义书签。6. 3.2揭榜挂帅巩固新能源汽车发展优势错误!未定义书签。6. 3.3协同联合打造智能网联汽车先导地位错误!未定义
6、书签。6. 3.4合力攻关补齐产业基础短板错误!未定义书签。6.4提出关联产业深度融合新需求错误!未定义书签。6.4.1全面开放促进产业融合发展错误!未定义书签。6. 4.2政策保障助力模式创新探索错误!未定义书签。3法哼文书前言受国家制造强国建设战略咨询委员会、工业和信息化部委托.中国汽车工程学会组织了来自汽车、能源、材料、通信等领域的超过500位专家,于2015-2016年历时一年共同编制完成了节能与新能源汽车技术路线图(以下简称技术路线图1.0)。技术路线图1.0的编制和发布,受到了国内外产业界的高度关注,在支撑政府科技和产业相关规划、引领行业技术创新、引导社会各类资源集聚等方面发挥了重
7、要作用。技术路线图1.0发布以来,汽车产业内外部环境不断发生变化,汽车产业技术进步曰新月异,为了保障技术路线图的科学性、时效性和引领性.同时为支撑我国面向2035新能源汽车规划研究及汽车相关的“十四五”科技规划研究工作,中国汽车工程学会于2019年5月启动了节能与新能源汽车技术路线图(简称技术路线图2.0)的修订工作,希望立足于新一轮科技革命背景下我国汽车产业发展,识别汽车产业技术发展方向和趋势,提出面向2035年汽车产业发展愿景,制定具有科学性、前瞻性、引领性的技术发展路线.凝练近中期关键核心技术研发需求,确定近期优先行动项,为我国汽车产业的持续、快速、健康发展提供技术指引。技术路线图2.0
8、首先对技术路线图1.0发布以来我国汽车产业技术发展情况及2020年目标实现情况进行了评估分析。经过评估发现.技术路线图1.0确立的汽车产业技术“低碳化、信息化、智能化”发展趋势进一步强化.通过实践其内涵外延更加丰富。在此方向指引下,我国汽车节能技术持续提升,乘用车新车油耗接近2020年5L/100kin的目标,但在产品结构、混合动力汽车发展水平、汽车轻量化等方面距离2020年目标还有较大距离;新能源汽车技术保持国际领先,市场份额、整车产品关键性能指标处于世界领先水平,关键零部件具备核心技术优势,截至2020年7月累计推广新能源汽车超450万辆.基本达到2020年目标,但在动力电池能量密度、循环
9、寿命等方面离实现2020年目标仍存在不少距离;智能网联汽车整车智能化、网联化水平不断提升.传感器、计算平台、智能座舱等关键部件快速迭代.高精度地图与定位等基础支撑技术实现了自主突破,但在核心传感芯片、计算芯片方面仍面临一定的挑战;从产业创新发展的支撑来4法律文书看,近年来,我国汽车产业研发投入、科技人才、专利等技术创新核心要素持续增量提质,加速驱动创新能力迈上新台阶,而相关基础薄弱坏百则突破缓慢。鉴于“低碳化、信息化、智能化”叠期交互、相互赋能和趋势强化,中国汽车工程学会坚持“前瞻性、系统性、科学性、继承性、开放性、公益性”的原则.组织对技术路线图1.0进行了全面修订。主要思路和变化体现在如下
10、儿个方面:(1)考虑当前产业安全、高质量发展以及与能源等相关领域融合发展的需求,对研究方向进行了横向扩展和纵向延伸,基于原有纯电动和插电式混合动力汽车的研究基础,新增了充电基础没施和电驱动总成系统两个重点领域,技术路线图2.0在框架结构上从原来的“1+7”演变成了 “1+9” ;(2)在发展愿景与目标部分,突出强调了以人工智能、云计算为代表的新兴技术和以数字经济、智能经济为代表的新兴产业对汽车产业带来的全面变革,同时考虑到当前出现的逆全球化倾向对全球产业布局、我国产业安全带来的深刻影响.“汽车+”深度融合发展、构建新型产业生态、保障产业安全和可持续竞争力将成为米来10至15年产业发展的新趋势、
11、新要求,提出了产业生态构建、产业自主安全可控的发展愿景和目标。(3)在产业总体路线图部分,考虑到汽车与能源、交通、信息通信等多领域相互赋能、协同发展己成为产业发展的内在需求,为指导跨产业协同衔接.提出了汽车与能源、交通、信息通信深度融合、统筹推进的产业融合技术路线图;更新了市场需求预测以及新技术与新产品的应用目标。(4)低碳化发展方面:节能汽车领域进一步突出了商用车节能和混合动力技术,考虑到了测试工况的W换情况;纯电动和插电式混合动力汽车领域,重新评估了米来插电式混合动力汽车的发展潜力,强凋了整车安全和质量在路线图中的重要性;氢燃料电池汽车领域则综合考虑了整车性能指标和产业化推广目标;动力电池
12、领域增加了米来前沿技术并对可能的颠覆性技术进行预判;汽车轻量化领域,从关注车辆整备质量的降低转向了关注整车轻量化系数的降低。(5)信息化和智能化方面:在智能网联汽车领域,兼顾了乘用车、货运车辆、客运车辆的智能网联技术产业化落地和发展趋势.增加了对主要城市、城郊、高速公路和限定场景等四种类型运行范围内的智能网联汽车技术产业化、市场化、Bai(2»53£商业化吋间进度的分析,重新梳理了技术架构体系;制造领域.为强化汽车制造智能化、数字化的发展需求,将制造技术聚焦到智能制造和关键装备,在对整车及动力总成制造的工艺设计、生产及生产物流环节重点分析的同时,兼顾了与前端的产品设计以及后
13、端的销售等环节在技术及管理方面的互联互通。技术路线图2.0在编制过程中,得到了相关政府和专家的指导,得到了中国汽车工程研究院有限公司、中国汽车技术研究中心有限公司、淸华大学、中国智能网联汽车产业创新联盟、中国一汽集团、中国电子科技集团十八所、中国科学院物理所、汽车轻量化技术创新战略联盟、普天新能源有限责任公司、精进电动科技股份有限公司、上海电驱动股份有限公司等专题依托单位的大力支持,得到了来自汽车、能源、交通、信息等领域的数百位专家的积极参与.得到了由欧洲汽车工业协会牵头、主要跨国汽车和零部件企业参与的海外工作组的宝贵支持,机械工业出版社的相关同志也付出了辛勤的劳动,在此一并致谢!6法哼文书第
14、一章全球汽车产业变革与技术发展趋势技术路线图1.0经过深入研判.提出了汽车产业技术“低碳化、信息化、智能化”的发展趋势。随着近儿年来以互联网、大数据、云计算、人工智能、新能源、新材料等技术为代表的新一轮科技革命和产业变革的影响不断加深,“低碳化、信息化、智能化”也呈现出不断强化、融合叠期、相互赋能的新特征,其外延进一步拓展、内涵则更加丰富,不断向纵深发展。1.1新一轮科技革命驱动汽车产业加速变革1.1.1能源、互联、智能革命为汽车产业创新发展注入强劲新动能新一轮汽车产业变革的驱动力主要来自于能源、互联和智能三大革命。能源革命是指传统动力汽车向新能源汽车的转变。受此影响,“三电”(电池、电机和电
15、控系统技术成为新的汽车核心技术.围绕“三电”将出现并行于传统动力系统产业链的全新产业链,以及与新能源汽车匹配的充电/换电站、加氢站等基础S施和运营服务体系。互联革命和智能革命相辅相成,互为支撑,密不可分。互联化和智能化技术也将成为新的汽车核心技术,并推动汽车产业迎来新开发模式、新生产模式、新使用模式、新维护模式、新基础设施、新出行生态圈,进而催生出全新的产业生态系统。在此背景下,汽车产品也将发生六大突破性变化:一是由信息孤岛向智能终端转变;二是由人驾驶车向车自动驾驶转变;三是由耗能机械向可移动的储能供能单元转变;四是由拥有使用向共享使用转变;五是由制造向智能制造转变;六是由移动工具向出行服务转
16、变,具体如图i-1-i所示。能源、互联、智能革命带来重大战略发展机遇。一是节能坏保压力带来产业技术低碳化发展的机遇,以纯电驱动为主线的低碳化发展,可以使各种技术路径在不同的适宜场景下发挥各自的作用,为全球汽车企业实施动力技术攻关提供了广阔空间;二是汽车智能网联化催生产业互联发展新机遇,将不断推动汽车研发、制造、服务的一体化和基于数裾驱动的服务。未来汽车产业将以出行、互联、共享、服务等全新特征,催生出产品、技术、用户体验、商业模式和应用场景等新机遇;三是跨界融合创新带來生态重构新机遇,以“SCSTSV”(SC是指智慧城市、Bai(2»53£ST是指智能交通、SV是指智能汽车)
17、为核心的汽车产业跨界融合创新将带来生态重构的主要载体。围绕“SCSTSV”融合发展,将对智能汽车、智能交通、智慧城市、智慧能源、信息产业、通信产业、物联网等相关产业带来生态重构的机遇。新核心技术(三电)+新基H设施(充电)一新汽车产品(移动+储能+供能)一新产处链条(并行)拥有使用-共享使用汽车制造-汽车智造移动工具交麵务新核做术(云+管+接+智能)造戲:(C2B+B2B) +新开雖3 (众薄众包+软硬分离)+_用蹴(辞共享,自动驾驻)+醐噸式(金、保险)+新斟#设施(鋤+环境)-鵬产5 (移动+伙伴)-新出行錄圈(交通脇+馳界)图1-1-1三大革命驱动汽车产业深刻变革1. 1.2汽车产业迎来
18、更加全面深刻的百年巨变汽车产品结构向“绿色低碳、智能网联”转型。一方面,在不断加严的汽车燃料消耗、污染物排放以及碳排放控制法规的背景下,汽车产品结构正由传统内燃机占绝对主导的格局,进入到诸多技术并存的动力多元化时代,节能汽车技术与新能源汽车技术共同进步、有效组合,米来将逐步成为汽车市场主流产品。另一方面,汽车智能网联化技术发展迅速.相关车企在其量产车型上己经装配DA(驾驶辅助)、RV (部分自动驾驶)级辅助驾驶系统产品,同时纷纷发布具备CA(有条件自动驾驶与HA (高度自动驾驶)级自动驾驶功能及C-V2X功能汽车的量产计划。智能网联汽车与新能源汽车将叠加交汇.并实现大规模协同发展。汽车产业价值
19、链“总量上升、重心后移”。从产业价值链维度看.传统汽车产业价值链聚焦“制造”,而未来汽车产业价值链,受益于新科技革命带来的价值增值,将是“新制造+新服务”的集成。其中,“新制造”将包含低碳化、智能化、信息化相关新技术和智能制造,“新服务”则不仅体现在价值曲线的后端.而且将贯穿于设计研发、采购物流、生产制造、销售及售后服务的各个环节。汽8车产业价值链将呈现“总量上升、重心后移”的基本特征和发展趋势。总量上升意味着汽车产业价值体量将整体上扬,比以前创造更大的价值和商机;重心后移则是指汽车产业价值内涵向服务端,尤其是出行领域深度扩展,产生巨大的发展空间。附加低传统汽车价值链:制造价值重心后移未来移动
20、出行孕育番无限多的可能分敗式制造模块彳七分工用户画像精准S销汽车共享动驾驶金融.保睑.未来汽车价值链:制造+服若设计研发用橫式后市场昭务臟用模式®拥有汽车?进使用旭?錄脚收站?+人工皆能云平台(存储、十算)+大数据图1-1-2新科技革命带來汽车产业价值増值汽车产业生态系统“开源创新、开放融合”。从产业格局维度看.产业边界不断扩展且渐趋模糊,汽车领域的竞争格局正在发生重大改变,呈现“多方参与、竞争合作”的复杂态势。除了传统整车企业、供应商和经销商以外,“电池、电机、电控”企业、信息通信技术企业、全新硬软件科技公司、新的运营商/服务商/内容商以及新基础没施公司等正在快速融入汽车产业。图1
21、-1-3汽车产业生态系统“开源创新、开放融合”9Bail资料来源:中国汽车工程学会中国汽车产业发展报告20191.2全球汽车技术“低碳化、信息化、智能化”深入融合发展技术路线图1.0发布以来,汽车“低碳化、信息化、智能化”相互支撑、彼此赋能,正在引领全球汽车技术创新发展,也孕育了新的内涵和外延,其中融合发展成为主旋律,主要体现在新技术与新技术、新技术与新模式、新技术与新生态之间的融合发展。例如,智能新能源汽车的兴起反映了汽车电动化技术和智能化技术的融合发展,而汽车电动化、智能化技术与共享出行新模式的融合发展,则将带来汽车产品结构、产业形态的变化.新一代移动通信、大数据、云计算技术则催生了智能汽
22、车、智能交通、智慧城市的协同发展。“低碳化、信息化、智能化”的发展方向备受各国政府、产业界和科技界的高度关注。从国家战略来看,各个国家和地区都把节能汽车、新能源汽车、智能网联汽车放到核心战略发展地位,制定一系列的战略规划以及法律法规支持产业发展;从市场前景来看,节能汽车在相当长一段时间仍是市场主体.到2035年新能源汽车将成为市场主流产品,各类智能网联汽车将获得广泛应用;从技术趋势来看,节能与新能源汽车将成为新一轮科技革命和产业变革的标志性、引领性产品,是新一代信息技术、高端装备制造、新材料、新能源等战略性新兴产业的创新集成载体。1. 2. 1汽车低碳化多技术路线并行发展低碳化是全球汽车产业长
23、期关注的关键技术方向之一,目前各国车企正多管齐下,加紧推进不同技术路线的发展进步。节能汽车一定时期仍是市场主力,具有较大节能减排潜力。当前主荽发达国家对传统燃油汽车平均油耗及排放提出了严格的要求,并呈不断加严的趋势.推动着汽车企业加快推动传统动力系统优化升级,基于自身积累发展相应的混合动力技术,采用先进变速器、轻量化技术等技术路径实现节能减排。在技术发展趋势上,节能技术呈现出发动机高效化、机电耦合低碳化、变速器多档化、轻量化等趋势。电动化战略转型加速,市场和技术层面迎来激烈竞争。中国、欧洲、美国、曰本等汽车产业领先国家和主要车企围绕米来汽车电动化发展达成高度共识,纷法律文书10纷发布电动化战略
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