节能与新能源汽车重大项目立项建议书.docx

“十一五”863计划节能与新能源汽车重大项目立项建议书项目名称：节能与新能源汽车重大项目所属领域： 交通领域编报日期： 2006年4月目 录一、项目提出的背景、意义和必要性11 立项背景11.1 交通能源与环境问题是21世纪全球面临的重大挑战11.2 各国政府积极推动节能与新能源汽车技术的发展21.3 我国面临能源和环境的严峻挑战31.4 我国面临汽车技术变革的重大机遇52 项目的意义和必要性52.1 发展节能与新能源汽车是我国国民经济可持续发展的战略需要62.2 发展节能与新能源汽车是提高汽车工业核心竞争力的迫切要求72.3 开发节能与新能源汽车产品是汽车技术不断发展的需求82.4 节能与新能源汽车具有广阔的市场前景8二、项目相关领域的国内外技术现状及趋势101 国外电动汽车技术现状及趋势102 国内电动汽车现状和发展趋势133 代用燃料汽车国内外技术现状及趋势154 专利分析194.1 电动汽车专利分析194.2 代用燃料汽车专利分析244.3 专利分析结论27三、项目发展战略301 指导思想302 总体目标303 研发布局32四、项目的主要研究内容、目标及具体指标351 电动汽车动力系统技术平台和整车产品351.1 燃料电池汽车动力系统技术平台和示范样车351.1.1 燃料电池汽车动力系统技术平台研究开发351.1.2 燃料电池汽车示范样车开发和生产361.2 混合动力汽车动力系统技术平台和整车产品381.2.1 混合动力汽车动力系统技术平台研究开发381.2.2 混合动力汽车产品开发和产业化401.3 纯电动汽车动力系统技术平台和整车产品431.3.1 纯电动汽车动力系统技术平台研究开发431.3.2 纯电动汽车产品开发和产业化442 代用燃料汽车462.1 燃气汽车产品开发与产业化462.2 煤基燃料及生物柴油汽车的应用研究473 关键零部件技术493.1 电动汽车关键零部件493.1.1 燃料电池发动机研发493.1.2 大功率DC/DC变换器研发和产业化513.1.3 动力电池及其管理系统（包括超级电容器）研发和产业化533.1.4 电机及其控制系统研发和产业化543.2 代用燃料汽车关键零部件563.2.1 天然气发动机产品开发与产业化563.2.2 煤基燃料及氢燃料发动机产品开发574 共性基础技术584.1 燃料电池发动机关键材料与技术研究584.2 动力电池关键材料与技术研究594.3 电机及其驱动控制系统关键材料与部件研究604.4 车载储氢系统研发614.5 基础设施技术研究615 公共支撑平台655.1 节能与新能源汽车政策环境研究655.2 技术标准研究665.3 检测评价方法研究675.3.1 电动汽车检测评价方法研究675.3.1.1 整车测试方法研究675.3.1.2 燃料电池测试方法研究685.3.1.3 动力电池及超级电容器测试方法研究695.3.1.4 电机测试方法研究715.3.2 代用燃料汽车公共测试平台建设725.4 知识产权与产业技术创新投资研究735.4.1 知识产权研究735.4.2 产业技术创新投资研究735.5 示范运行和推广应用745.5.1 电动汽车示范运行和推广应用745.5.2 代用燃料汽车示范运行和推广应用755.6 信息数据库建设与咨询服务76五、项目拟采取的技术路线77六、项目年度任务安排781 项目总体安排782 动力系统技术平台、整车产品、关键部件和共性基础技术783 公共支撑平台建设78七、项目的技术、经济效益分析811 减少燃料消耗、优化交通能源结构812 减少排放、保护大气环境813 自主开发、提升核心竞争能力824 带动相关产业发展，促进社会稳定和经济繁荣83八、项目的经费需求及来源84九、项目支撑条件及组织措施851 支撑条件852 组织措施86十、项目主要任务承担单位建议921 选择承担单位的基本原则922 主要课题承担单位建议及遴选程序92十一、其他需要说明的问题941 项目发展机遇942 项目实施过程中可能遇到的风险95附件一：建议在“十一五”科技计划其它领域安排的研究内容9899一、项目提出的背景、意义和必要性1 立项背景1.1 交通能源与环境问题是21世纪全球面临的重大挑战目前世界汽车保有量约8亿辆，并以每年3000万辆的速度递增，预计到2010年全球汽车保有量将达到10亿辆。据美国能源部做出的长期估计：2050年全球的汽车保有量将增长到35亿辆，其中发展中国家增长15倍。国际能源机构（IEA）的统计数据表明，2003全球57%的石油消费在交通领域，预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。美国能源部研究预测，2020年以后，全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口，2050年的供需缺口将达到500亿桶，几乎相当于2000年世界石油总产量的两倍。与此同时，交通能源消耗也是造成局部环境污染和全球温室气体排放的主要来源之一，交通能源转型势在必行。经过多年讨论和探索，国际上对于汽车能源和动力转型比较一致的看法是：各种高新技术特别是新型动力电池技术进步赋予了纯电动汽车新的生命力和发展机遇。混合动力作为新型汽车能源动力技术共性平台继承了先进内燃机技术，结合高效洁净的电力驱动方式，既充分利用现有燃料基础设施，又能包容各种代用燃料，现已成为新型动力汽车产业化的里程碑。燃料电池作为一种新兴能量转换装置，尽管目前还存在很多需要克服的技术障碍，但其作为新一代汽车能源动力系统的远期解决方案仍然被全球所看好。以传统内燃机为动力的汽车，通过燃料供给系统和燃烧系统的局部改进，可以燃用天然气、液化石油气、生物柴油、合成燃料、醇类燃料、醚类等清洁替代能源，成为解决石油资源短缺的重要途径。从而与电动汽车一起，构成了应对21世纪能源挑战，从以石油为主的汽车燃料结构向车用能源多元化转化的总体路线图。1.2 各国政府积极推动节能与新能源汽车技术的发展汽车工业在推动国家经济发展和保障国家能源安全方面具有重要作用，各国政府都对汽车节能与新能源技术发展给予了高度的重视。首先是实施大规模的“政府企业合作伙伴”项目，如美国的FreedomCAR计划、清洁城市计划、欧洲的CUTE项目、日本JHFC燃料电池汽车推广应用项目等。其次是通过各种政策鼓励节能与新能源汽车的推广和应用,例如美国在新的能源法案中对节能汽车的消费者给与一定的财税补贴，其中对纯电动汽车和燃料电池汽车减免4000美元、对混合动力汽车减免最高3000美元的所得税；日本政府对购买混合动力汽车和燃料电池汽车的用户给予2000美元的补贴。韩国政府从2006年开始将斥资1449亿韩元（约合人民币11.5亿元），用于刺激国内市场对节能混合动力车的需求，为每辆混合动力汽车购买者提供2800万韩元的补贴。在各种研发计划和鼓励政策的推动下，节能与新能源汽车在国外得到快速发展，其中混合动力汽车最有代表性。从2002年开始，以美国和日本为主要市场的全球混合动力汽车保有量以年均70%的速度增加，3年增加了将近3倍。美国预测2012年，市场上的混合动力汽车车型将从现在的11种增加到50多种，销售量达到70多万辆，占美国汽车总销量的比例也将从2005年的1.3上升到4.2。燃料电池汽车的研究得到大量经费资助，并正在进行各种示范验证。据国际能源机构（IEA）2004年统计，全球能源科技研发公共资金中约12投入到燃料电池研发。美国2005年8月通过的能源立法法案将原FreedomCAR计划的20亿美元5年预算增加到38.7亿，并计划在未来十年投入总计123亿美元，作为研发、示范、采购和免税补贴的费用；日本政府20042005两年的燃料电池技术研究经费总计超过6亿美元。目前全球投入商业化示范运行的燃料电池汽车数量超过800辆，示范项目包括美国的CaHFC Partnership、日本的JFHC项目、欧盟的CUTE项目和联合国/全球环境基金资助的6个燃料电池客车示范项目等。在清洁替代燃料方面，世界上许多国家在技术研发、市场导入、政策激励等各方面开展了卓有成效的工作，取得了显著的节能和环保效果。据不完全统计，目前全世界约有40家知名的大型汽车制造公司生产燃气汽车，全球的燃气汽车总量已超过1200万辆，其中天然气汽车在60多个国家得到了广泛推广应用，超过6000座天然气加气站在实际运行。在阿根廷、巴基斯坦、意大利、荷兰、印度等国家燃气汽车已逐步进入家庭，尤其在阿根廷和巴基斯坦等国燃气汽车保有量已占本国的汽车保有量的20%和25%以上，成为这些国家私家汽车的一个重要组成部分。为配合燃气汽车的推广应用，世界许多国家分别研究制订了一系列标准规范，建立了完善的安全保障体系；此外，乙醇燃料在一些国家也得到大力的推广，生物柴油、合成燃料、二甲醚、甲醇等车用燃料的研究工作，也在积极地推进过程之中。1.3 我国面临能源和环境的严峻挑战汽车工业已经成为我国经济发展的重要支柱产业之一，这一方面带动了国民经济的持续快速增长，同时也推动我国进入汽车社会。2005年，我国汽车产量和销量均超过570万辆，分别居世界第3位和第2位，汽车保有量达到3000多万辆。但与世界汽车大国相比仍有广阔的发展空间，2005年我国每千人汽车拥有汽车25辆，只有世界平均值的五分之一和美国的3%，相当于美国上世纪30年代的水平，据预测我国2010年的汽车保有量将比2005年翻一番，2020年将超过1.3亿辆，接近目前世界平均水平。在此进程中，我国面临来自能源安全、环境保护和气候变化等可持续发展方面的挑战。2001年至2004年,我国机动车燃油消耗量年增长率分别为3% 、6% 、11%和14%，机动车燃油消耗总量由2001年的5100万吨增长到2005年的7000万吨，占石油消耗的25%，随着汽车保有量的继续增加，汽车的石油消耗将成为石油消耗增长的主要因素，影响到我国的石油供应安全。2005年我国进口石油及其产品超过1.3亿吨，石油对外依存度42%。2020年汽车将消耗石油总量的50%，石油对外依存度超过60，国家能源安全面临挑战。此外，受多种因素的影响，国际石油价格进入高油价时期。世界石油价格从2001年以来，价格在3年时间内上涨1倍以上。到2005年每桶原油的价格多次上升到60美元以上，是2001年价格的2.5倍，最高曾达到70美元。目前仍然保持在60美元以上。原油价格的上升，增加了炼油成本，导致我国车用燃料价格逐步上涨。2004年国内成品油价格经历了3次调整，而2005年的调整更加频繁，至2005年8月，柴油批发价在4200-4400元/吨，而汽油批发价则在4500-4800元/吨，与2004年相比上涨15%左右。2006年3月国内汽油批发价格又上涨300元。汽车工业的持续发展，还将面临油价持续攀升的严峻挑战。汽车所带来的空气污染和CO2排放问题也变得愈来愈严重。研究表明，汽车有害排放已经成为大中城市空气污染的重要来源，北京、上海、广州等中心城市空气污染中，汽车排放分担率已超过60%。此外， 我国已经成为世界上第二大CO2排放国，由此产生的国际政治和经济争端将会愈演愈烈。旨在减少温室气体排放的京都议定书于2005年2月16日正式生效，作为签约国，我国未来经济发展将面临控制CO2排放的巨大压力。这充分表明，我国所面临的能源安全与环境问题将来势更猛，影响更大，挑战更加严峻。1.4 我国面临汽车技术变革的重大机遇（1）我国具有实现交通能源动力系统转型，实现节能与新能源汽车跨越式发展的后发优势。目前国际上新能源汽车尚未形成新兴工业体系，而我国汽车普及率低，在汽车动力系统选择和新能源汽车研发与产业化方面，具有更大的自由度，是实现能源和技术转型及跨越发展的重大战略机遇。（2）我国资源和能源状况适合发展新能源交通动力系统。中国缺油、少气、多煤，这一结构特点给交通能源可持续发展带来了严峻的挑战。基于各种资源特点的多种替代燃料可以充分发挥我国地域辽阔和资源多样性的优势，实现交通能源来源的多样化。我国城市模式以大城市群为主要特点，汽车燃料基础设施容易集中建设，有利于实现交通能源系统的转型。（3）我国具有发展电动汽车和代用燃料汽车的良好基础。基于对我国能源安全、环境保护和实现我国汽车工业跨越发展的战略考虑，“九五”和“十五”期间，科技部会同有关部委组织实施了“清洁汽车行动”和“电动汽车重大科技专项”，取得了重大阶段性成果。2 项目的意义和必要性2.1 发展节能与新能源汽车是我国国民经济可持续发展的战略需要随着我国经济的持续快速增长必将面临能源和环境问题的双重压力，特别是能源问题已逐渐成为影响国家安全的重要因素。在新形势下，党中央和国务院高度重视能源和环境问题，并在我国国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议中明确提出必须加快转变经济增长方式，要把节约资源作为基本国策，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源和环境的协调发展。汽车工业作为我国国民经济的支柱产业，同时又是能源的主要消耗者和空气污染的重要来源。我国政府高度关注节能与新能源汽车研发和产业化.2005年国务院政府工作报告提出“要鼓励和发展节能环保汽车”，并要求企业坚持引进消化吸收和自主创新相结合，着力提高企业的核心竞争能力。2006年2月，国务院发布了“国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）”。与电动汽车密切相关的“低能耗与新能源汽车”被列入68项优先主题，“氢能及燃料电池技术”被列入27项前沿技术。在国家发展与改革委员会发布的一系列政策中，多次强调要开展电动汽车的研究。在2004年发布的汽车产业发展政策中提出：“汽车产业要结合国家能源结构调整战略和排放标准的要求，积极开展电动汽车、车用动力电池等新型动力的研究和产业化，重点发展混合动力汽车技术和轿车柴油发动机技术。国家在科技研究、技术改造、新技术产业化、政策环境等方面采取措施，促进混合动力汽车的生产和使用。”在节能中长期专项规划及相应的十大重点节能工程中，强调要“发展混合动力汽车、燃气汽车、醇类燃料汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等清洁汽车”。与科学技术部共同向社会公布的中国节能技术政策大纲中同样也强调要“研究电动汽车等新型动力”。 国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出：“增强汽车工业自主创新能力，加快发展拥有自主知识产权的汽车发动机、汽车电子、关键总成及零部件。发挥骨干企业作用，提高自主品牌乘用车市场占有率。鼓励开发使用节能环保和新型燃料汽车。”由此可见，发展节能与新能源汽车已经成为我国中长期国民经济宏观战略发展规划的重要组成部分。2.2 发展节能与新能源汽车是提高汽车工业核心竞争力的迫切要求我国汽车工业经历了20012003年“井喷”式高速发展，汽车市场日益增大与成熟，汽车工业迅速成为我国支柱产业，已经成为世界汽车生产大国。但从我国汽车工业的现状来看，虽然通过自行开发、技术引进、合资等多种方式，在产品的品种、先进性、产量和质量上都比过去有了大幅度的提高，但我国汽车工业至今仍缺乏自主开发和技术创新能力，在激烈的国际竞争中仍然处于被动地位，与发达国家相比，仍然算不上汽车技术强国。新世纪，世界汽车工业正面临着动力系统转型的重大转折期，由于传统汽车强国实施这一重大转折将要承受较大的沉没成本，整个汽车产业也具有巨大的惯性。然而，动力系统能源转型，对我国刚刚兴起的汽车工业来讲，是一个跨越发展的重大机遇。以电动汽车、代用燃料汽车为代表的节能与新能源汽车，是国际公认的汽车工业未来发展的方向大力发展节能与新能源汽车已经迫在眉睫。通过“十五”专项的实施，电动汽车的研发对提升我国汽车工业核心竞争能力、实现我国汽车工业跨越式发展的重要作用，在全社会取得广泛共识。“清洁汽车行动”在天然气汽车和液化石油气汽车产品研发和示范运行方面，取得了重要的进展。因此，充分利用已经形成的良好基础，加大节能与新能源汽车关键技术研发和产品开发力度，是应对世界汽车工业发展的激烈竞争重要措施，同时也是提高我国汽车工业核心竞争力、建设自主创新体系的迫切需求。2.3 开发节能与新能源汽车产品是汽车技术不断发展的需求从先进国家的经验来看，节能与新能源汽车的共性关键技术代表了未来汽车技术的发展走向。一些发达国家制定了长期发展规划和路线图。“十五”电动汽车重大科技专项和“清洁汽车行动”重大攻关项目取得了重要进展，成果得到评审专家和社会的充分肯定，但也同时指出我们的成果与国际先进的发展水平相比，仍存在一定的差距，还需作不懈的努力，进一步加大研究、开发和产业化的力度。特别是在汽车产品方面的可靠性、安全性、耐久性、经济性、适用性等方面，还需大量的试验验证和市场考验；在共性关键技术和基础研究方面的动力系统技术平台优化、控制技术的系统设计、新材料、新技术、新系统的研究和应用需要进一步加强和深化；在技术标准的深入研究和制定、检测方法研究和检测能力建设、合理的优惠政策研究、知识产权的研究与分析、信息交流平台的建设等方面还需进一步加强和完善。2.4 节能与新能源汽车具有广阔的市场前景我国“十五”期间卓有成效地实施了电动汽车重大专项，并已在“十一五”规划纲要中明确提出继续重点支持节能与新能源汽车的研发和产业化，引起了国内外的高度重视。各跨国汽车集团已敏感地感觉到，新能源汽车有可能率先在中国形成巨大的市场，并纷纷看好中国市场。2005年11月，丰田公司已在中国生产和销售Prius混合动力轿车，通用也与上汽集团合作在2005年启动为期2年的燃料电池汽车商业化示范运行项目。我国已经成为国际汽车厂商的新能源汽车技术的竞技场。我国一汽、东风、上汽、长安和奇瑞等大型汽车企业都制定了电动汽车产品发展规划。石油资源短缺、石油价格的持续攀升，同时也为清洁替代燃料汽车提供了更为广阔的市场空间和迫切的市场需求。据初步测算，“十一五”期间，我国燃气汽车的市场将超过100万辆；巴基斯坦、印度、孟加拉国等周边国家天然气资源丰富，也为我们提供了数百亿美元的市场潜力。此外，柴油车的巨大市场潜力将拉动对生物柴油的巨大需求。二、项目相关领域的国内外技术现状及趋势1 国外电动汽车技术现状及趋势国际电动汽车技术当前的发展状况主要表现为：纯电动汽车技术相对成熟，在特定区域推广应用，等待发展机遇；混合动力汽车技术渐趋完善，进入商业化推广阶段；燃料电池汽车技术处于新的突破前期，正在成为新的研发热点。（1）各种高新技术的应用赋予纯电动汽车新的生命力经历了长期发展，纯电动汽车技术日臻成熟，相关的技术检测标准体系已经完善，并在美、日、欧等国家和地区得到商业化的推广应用。重点是市政特殊用车、固定线路的公交车、公务车队用车和私人用车等领域。各种高新技术开始在纯电动汽车上应用，赋予其新的生命力和发展机遇，主要技术包括：l 电动汽车动力系统集成优化技术不断取得进展，节能效果不断提高；l 高性能的锂离子电池、镍氢电池取代传统的铅酸电池；l 高效的一体化电力驱动系统取代传统的直流电机；l 电动辅助系统的广泛应用提高了整车能量利用效率和性能；l 网络系统的应用促进了电动汽车的模块化和智能化；l 轻量化技术和电器结构安全性技术在电动汽车上得到了系统的应用。（2）混合动力汽车已初步商业化目前已上市的混合动力轿车基本上由日本公司生产销售，包括日本丰田公司Prius、本田公司Insight、Civic和日产公司Tino等。丰田公司Prius轿车于1997年首次上市，截止到目前已累计销售总量达35万辆，占混合动力汽车销售的65，其中有一半是在北美市场售出的。按照丰田公司的计划，2010年丰田公司的混合动力汽车销售量占整个销售量的10%，达到100万辆。世界各大汽车公司也开始大力发展混合动力轿车，福特、通用、戴克、大众、雪铁龙、雷诺和宝马等公司也在同步开展数十款混合动力汽车的开发，并即将推向市场。与此同时，混合动力商用车也得到了快速发展，特别是混合动力公交客车。其中最具代表性的是在纽约投入示范运行的OrionBusVI客车、NovaBus客车、日野HIMR客车以及MAE公司开发的低地板串联混合动力客车。目前，混合动力汽车技术发展表现为：l 轿车混合动力系统的模块化愈加明显，逐步推进汽车动力的电气化。从只具备自动启停、怠速关机功能的“微混合”、以并联式混合动力发动机为主体的“轻混合”和以混联式为特征的“强混合”，随着电功率的比例逐步提高，混合程度不断提高，最终过渡到可充电式的串联式“全混合”方式。l 城市客车混合动力系统出现平台化趋势。发电机组+驱动电机+储能装置，构成了混合动力系统的基本技术平台。通过换用不同的发电机组即APU，是从汽、柴油内燃机到气体燃料发动机各种不同的能源动力转化装置，形成油电、气电、电电等各种不同混合动力系统，促进动力系统的平稳过渡与转型。（3）燃料电池汽车技术研究更加深入，并开始示范考核燃料电池汽车的研发模式目前均是在政府主导下的产学研联合进行攻关，并积极开展全球范围内的跨国合作。美国能源部联合国防部、交通部、国家科学基金、NASA和商务部，与8个国家实验室、2所大学和19个公司签署了研发合同，支持通用汽车/Shell、戴克/BP、福特/BP、AP/丰田-日产-BMW和德士古/现代等5个产业联盟进行燃料电池汽车车队和基础设施示范。2004年，包括我国在内的“氢能经济国际合作伙伴（IPHE）” 成立，计划从2006年开始连续4年总计投入1亿美元支持“先进氢燃料电池”项目。燃料电池汽车商业化的路线图逐步明确。美国能源部计划2010年有不少于10万辆、2020年不少于250万辆燃料电池汽车，交通部计划2015年新增公交车10%为燃料电池汽车；日本计划2010年燃料电池轿车5万辆，2020年500万辆，2030年1500万辆。随着规模商业化路线图的制定，车用燃料电池技术发展方向逐渐明确。同时，也制定了燃料电池的成本降低目标。美国计划到2010年将车用燃料电池发动机的当量成本(按照50万台生产量计算)降到每千瓦35美元，与内燃机相当；日本的成本目标则是在2020年2030年之间降到每千瓦5000日元（约合50美元）。目前，燃料电池汽车样车开发和示范运行都已证明其技术可行性，但要达到实用化还面临着很多的挑战，主要表现为：l 燃料电池的使用寿命需要进一步提高目前燃料电池汽车的使用寿命只有20003000小时，而实用化的目标寿命应大于5000小时。因此减缓和消除工况循环下性能的衰减、提高燃料电池对空气中杂质的耐受力、改善低温环境下储存和启动等内容成为研究热点。l 燃料电池的成本要大幅度降低2005年，美国能源部依据现有材料与工艺水平，预测在批量生产条件下燃料电池系统的成本为108美元/kW，到2010年达到的目标成本是35美元/kW。为此需要研究满足寿命与性能要求的廉价替代材料（如超低Pt担量的电极、大于120度高温低湿度膜等）与改进关键部件的制备工艺，并逐步建立批量生产线。l 需要解决氢源和基础设施问题结合本地资源情况，选择合适的制氢途径，进行加氢站的建设和示范。同时开展车载储氢材料和储氢方法研究，提高整车续驶里程。（4）动力电池关键材料进一步深入国际上正在深入开展车用动力电池的关键材料研究,如：自放电更小的镍氢电池正极材料、高功率型负极材料和集流体材料；高安全性和长寿命的锂离子电池正、负极及电解质材料。到2010年实现高性价比的镍氢动力电池产业化和商品化，实现高安全性和长寿命的锂离子动力电池批量化生产。（5）大功率DC/DC变换器趋于集成化利用当今最先进的电力电子和计算机控制等高新技术，开发体积小、重量轻、高效节能、高可靠性的大功率DC/DC变换器是目前的发展趋势。研究开发的重点集中在低功耗软开关主电路拓扑及其控制技术、大功率DC/DC变换器模块化技术、变换器控制的全数字化和变换器的电磁兼容性等方面。2 国内电动汽车现状和发展趋势（1）我国电动汽车的发展具有较好的基础“十五”期间，我国电动汽车重大科技专项以开发燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车3种整车技术，多能源动力总成、驱动电机、动力电池系统3种共性技术为重点，采取整车牵头、零部件配合、产学研相结合的模式，开展电动汽车及关键零部件的研究。经过四年攻关，我国电动汽车研发能力由弱变强，三类电动汽车分别完成了功能样车、性能样车和产品样车试制。混合动力汽车和纯电动汽车通过了国家标准规定的考核，已有7种车型进入国家汽车产品公告程序，其中4种车型已获得批准，具备了小批量生产能力。开发纯电动客车产品4个，研制车辆共40台；纯电动轿车产品2个，研制原型车和示范车25台；混合动力客车产品2个，研制原型车和示范车32台，产品车15台；混合动力轿车产品4个，研制原型车和示范车25台；燃料电池客车车型2个，研制原型车和示范车5台；燃料电池轿车车型3个，研制原型车和示范车13台。在电动汽车用动力电池、驱动电机和燃料电池发动机等关键零部件技术、电子控制技术和系统集成技术上取得了较大进展，初步形成电动汽车关键零部件研发体系。开发了5个系列的镍氢动力电池产品、2个系列的锂离子动力电池产品、2个系列的超级电容器产品；研制了3个系列的纯电动和燃料电池轿车用驱动电机产品，3个系列的客车用驱动电机产品；研制了3个系列的混合动力客车用主电机产品，3个系列的混合动力轿车用ISG电机，2个系列的混合动力轿车用主电机产品；研制电动汽车用DC/DC产品2个。多能源控制系统研发单位与整车企业联合开发整车多能源控制器，配置16种不同的整车。在电动汽车专项执行期间，共申请了796项国内外专利，其中发明专利413项，有效地提升了我国电动汽车这一核心产品和新兴产业的竞争力。到目前为止，我国已颁布纯电动汽车国家标准20项，混合动力汽车国家标准6项，混合动力汽车测试方法、试验规程报告2项，动力电池标准报批稿3项；初步实现了电动汽车的人才聚集，建立了一支结构合理、年富力强的高水平攻关队伍。（2）我国电动汽车技术与国外相比仍存在较大差距“十五”电动汽车重大科技专项取得的进展，是电动汽车走向产业化的第一步，但与国际先进的电动汽车发展水平相比，仍存在较大的差距，还需作不懈的努力。行业专家在总结十五电动汽车研发成果的基础上，对今后发展提出了明确的建议：l 加强对现有产品可靠性、耐久性、成熟度的考核和分析，加强面向系列化、规格化、高度可靠耐久性的产品系统开发和低成本、高质量、大批量工艺流程和制造装备开发。l 加强共性关键技术和基础研究，解决深层次关键技术问题，优化动力系统技术平台、控制技术的系统设计，加强新材料、新技术、新系统的研究和应用。l 进一步完善技术标准和检测能力，加强检测方法和政策标准的研究，检测流程优化和检测能力建设。3 代用燃料汽车国内外技术现状及趋势（1）国内外代用燃料汽车技术发展现状与趋势目前，应用最广泛的汽车代用燃料是天然气（CNG/LNG）和液化石油气（LPG）。全球约有40家知名的大型汽车制造公司生产燃气汽车，总保有量已超过1200万辆，加气站超过6000座。除了主要用于公交和出租外，燃气汽车在阿根廷和巴基斯坦等已逐步进入家庭，保有量已分别占20%和25%以上。燃气汽车相关技术研发工作不断深入，加气站装备技术水平不断提高。稀燃闭环控制的燃气发动机正在成为国外燃气汽车领域研发的热点，康明斯和戴姆勒-克莱斯勒公司分别推出了稀燃带氧化催化转化器的CNG发动机产品，该类发动机的排放达到欧III限值以上要求。另外，CNG燃料具有低排放的特点，使其成为国外新开发的混合动力电动车的能源。与此同时，加气站成套设备研究开发从标准站逐步向大排量子母站和小型站方向发展，燃气汽车和加注站技术的研究与开发也在不断深入，并取得了突破性的进展。液化天然气（LNG）汽车的开发近期为国外汽车行业所重视。目前全球有近万辆的LNG汽车在投入运行。国际上近期加快LNG发动机研究的另一方面原因是考虑到未来发展氢能源的需要。德国宝马公司就提出了CNGLNGLH2（液化氢气）的代用燃料发展战略。“九五”“十五”期间国家科技部等13个部委联合组织全国16个试点示范城市和相关企业、科研机构进行燃气汽车专项技术攻关和应用示范。初步建立起我国燃气汽车产业化的技术平台，制定了燃气汽车及加气站的部分标准，并初步形成了燃气汽车关键零部件的测试评价能力，取得了一批重要的科技成果。在全社会的共同努力下，“十五”期间我国燃气汽车得到了较快的发展，目前全国燃气汽车总保有量已近30万辆，投入使用的加气站超过500座。16个清洁汽车行动重点推广城市（地区）分别结合各自发展的实际，制定了地方性政策与管理办法。一个适应燃气汽车发展的政策、标准、法规体系在各示范城市正逐步形成。“九五”“十五”国家攻关项目的带动下，国内燃气汽车整体技术水平得到快速提升。相当于国际上第二代燃气汽车产品的电子闭环控制、燃气供给加三元催化转换等技术在我国燃气汽车上得到普遍应用。目前，排放达到国2标准的燃气汽车已经实现产业化，累计已有100多个燃气汽车新车型登录国家机动车新产品公告；排放达到国3标准、具有第三代多点电控喷射技术的单燃料燃气汽车产品也已开发成功。但值得注意的是，目前国产大型公交车用燃气发动机仍存在较多问题，如价格偏高、燃料消耗量高、可靠性差等，市场应用情况不尽人意。因此，在已有工作基础上进一步加强对燃气发动机的研究开发和产业化，对我国燃气汽车产业的健康发展具有重要的意义。针对燃气汽车推广过程中基础装备技术的“瓶颈”，国产高性能CNG加气站成套设备的研制开发和产业化取得进展，经过技术攻关，成功地开发了撬装式天然气压缩机、脱硫脱水装置、控制系统及在线检测系统、售气机等站用成套设备。新一代燃气加气站关键设备除提供国内用户市场外，还远销海外。但国产加气站设备在可靠性、噪声、能耗等方面与国外同类产品相比还有较大差距，还有进一步改进技术和提升性能的空间。（2） 国内外新型液体燃料汽车技术发展现状与趋势近年来国际上探求车用气体燃料的同时，新型液体燃料的研究也异常活跃，目前被广泛关注的燃料有二甲醚（DME）、煤制合成油、生物柴油和甲醇等。 1）二甲醚二甲醚在90年代初被丹麦Haldor Topsoe A/S公司首次作为燃料应用于柴油机目前世界上许多国家已进入应用研究阶段。当前，国际上已成立了IEA/AMF(International Energy Agency，Implementing Agreement：Alternative Motor Fuels)DME联合研究组织。有10个国家的政府部门、研究机构或公司参加了这一研究计划。在VOLVO城市公交车上，获得了良好的动力性能，降低了排放。奥地利AVL公司经过多年的研究，成功开发出了一套车用DME发动机共轨电控系统，并获得了很好的试验性能。日本通产省(MITI)和运输省(MOT)共同组织日本JFE、产业技术综合研究所、COOP低公害车开发会社、交通公害研究所、五十铃汽车公司和伊藤忠会社等分别研制了多种二甲醚卡车样车和城市客车样车，建立了数个二甲醚车用加气站，计划在政府支持下，近年内规模化推广二甲醚汽车。进入二十一世纪，二甲醚燃料的环保性和对国家能源安全的重要性已引起我国政府有关部门的高度重视。我国山东、陕西、四川、内蒙古、新疆、上海等地已建成或正在建设一批规模不等的二甲醚制造基地。国家科技部、教育部、国家自然科学基金委、中科院和政府有关部委先后启动了一批二甲醚制备技术、二甲醚发动机和汽车研发项目，西安交通大学、上海交通大学、吉林大学等单位开展了二甲醚汽车的研究工作，并在二甲醚发动机燃烧系统参数优化、燃烧特性和二甲醚发动机超低排放等方面取得了令人瞩目的成果。 2）生物柴油从上世纪60、70年代开始，许多国家都制订了生物柴油研究开发计划，目前，发达国家用于规模生产生物柴油的原料有大豆（美国）、油菜籽（欧共体国家）和棕榈油（东南亚国家）。1980年美国制定了国家能源政策，明确提出以生物柴油替代石化柴油战略。到2010年止，计划以非石油的替代燃料替代总进口石油燃料的10% 。另外，1996年美国颁布了生物柴油生产草案及测试方法（ASTM法）。同年德国颁布了更为详细的生物柴油的生产标准即DIN51606和测试方法。1998年奥地利颁布了菜籽油为原料生产的生物柴油生产标准（Cll90Cll91）。我国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快，“十五”清洁汽车攻关项目也已将开展生物柴油的实用化研究列入计划。分别开发出以榨油油脚和野生油果为原料的生物柴油，并开展了初步的生物柴油发动机评价试验，取得了一些重要的研究成果。3）合成油近30年开发的煤炭直接液化工艺有德国IGOR+工艺，美国氢煤法(H-Coal)工艺，日本NEDOL工艺。这些新工艺反应条件相对温和，工艺和技术路线更趋合理。近年来美国、德国、日本等陆续成功地完成了日处理150-600吨煤的大型工业性试验，有的已完成了建设商业化工厂的研究和初步设计。目前，煤制合成油在国内尚处于产业化准备阶段，还没有批量的油品面市。在车辆技术、燃料储运与加注等基础设施方面，未见到国内研究机构有进行CTL合成油的车辆适用性方面开展系统的研究工作。在汽车和发动机研究和技术开发方面，中科院山西煤化所和西安交通大学联合开展了发动机燃油煤制油的试验研究，表明发动机/汽车的燃油消耗率降低810，能够满足欧三发动机的使用要求。4 专利分析检索和分析了1985年2005年间在我国申请的与电动汽车（纯电动汽车整车、混合动力汽车整车、燃料电池汽车整车、动力电池和燃料电池）、代用燃料汽车（天然气汽车、液化石油气汽车、醇醚汽车、氢内燃机汽车）等节能与新能源汽车相关的专利。共检索到密切相关专利3580项，其中电动汽车相关专利3429项，代用燃料汽车相关专利151项。结果表明目前节能与新能源汽车研发的重点集中在电动汽车及其关键零部件。4.1 电动汽车专利分析从1985年至2005年，对在中国申请的纯电动汽车整车、混合动力汽车整车、燃料电池汽车整车、动力电池和燃料电池等相关的专利进行了检索，共检索到密切相关专利3429项，其中纯电动汽车91项、混合动力汽车157项、燃料电池汽车157项、动力电池1327项、燃料电池1697项。（1）纯电动汽车的专利特点1）整车专利较少，国外很少申报整车专利，相关专利都是国内近年申报的，主要集中在低地板电动公交车。在整车控制方面国内外申请了大量的专利，从数量上来看，国外申请的专利比我国多。2）部件专利主要集中在控制电池的成组应用及电动助力转向方面，在涉及电池组（箱）的专利中，多数集中在电池的管理及电池箱等方面，没有专利涉及电池组的整体应用，即电池箱作为具有保温、散热、防潮、绝缘、安全等功能的能量包使用。涉及电动助力转向的专利中没有应用于电动汽车的电动助力转向专利。在涉及电动制动的4项专利中有2项为国外单位申请，国外及国内在电动制动领域的研究刚开始。图21 在中国申请的纯电动汽车专利数量及分布（2）混合动力汽车专利特点在“十五