新能源汽车产业标准化研究报告.doc
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1、新能源汽车产业标准化研究报告 一、新能源汽车产业发展现状(一)新能源汽车概述新能源汽车是指全部或部分由电机驱动、并配置大容量电能储存装置的汽车。根据其动力来源,可分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车三大类。1.纯电动汽车纯电动汽车(Battery Electric Vehicle, BEV)是指单一采用蓄电池作为储能动力源的汽车。经历百余年的发展,纯电动汽车技术在美、日、欧等国家已得到商业化应用。纯电动汽车具有无污染、噪声低、能源效率高等显著优点,但动力电池存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等严重缺点,使得纯电动汽车续驶能力受到约束,目前主要应用于公共运输系统。纯电动汽车发
2、展面临的关键技术有:电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术,详见表1。表1纯电动汽车关键技术关键技术发展方向电池技术提高能量密度(Ed)和比功率(P),延长循环寿命(L),降低成本(C)是动力电池的发展目标。现阶段以锂离子电池为主要突破方向,最终将全面发展燃料电池。电力驱动及其控制技术应用于电动汽车的驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量小、效率高且具有动态制动强和能量回馈等特性。目前适用的电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁阻电动机(SRM)4类。整车技术优化结构、更新材质、减轻车身自重;通过
3、轮胎和底盘的改进,减少滚动阻力和空气阻力;实现制动、下坡和怠速时的能量回收。能量管理技术能量管理系统的任务是检测单个电池或电池组的荷电状态,并根据各种传感信息,包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等,合理调配和使用有限的车载能量;它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式,以尽可能延长电池的寿命。2.混合动力汽车混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle, HEV)是指同时装备两种动力来源热动力源(由传统的汽油机或者柴油机产生)和电动力源(电池与电动机)的汽车。相比传统汽车,混合动力汽车的优势在于:1)更高的工作效率。混合动力汽车使用再生制动,有助
4、于减少能源损失和恢复用来放慢或停止车辆的能源;2)更轻的发动机。混合动力汽车发动机的大小可以容纳的是平均负载,而不是高峰负荷,从而降低发动机的重量;3)更高的燃料效率。混合动力的消耗大大低于汽油单燃料的消耗;4)清洁的操作。为混合动力车可以利用具有低排放的替代燃料,从而减少对化石燃料的依赖;5)更轻的整体车重。混合动力车使用特殊的轻质材料制造。根据混合动力驱动的联结方式,混合动力系统分为:串联式混合动力车、并联式混合动力车和混联式混合动力车。其中,串联式混合动力系统在城市公交上的应用比较多;并联式混合动力系统尤其适用于复杂的路况;混联式混合动力系统的内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构
5、,系统复杂,成本高。此外,根据在混合动力系统中电机输出功率在整个系统输出功率中占的比重,混合动力系统还可以分为微混、轻混、中混和全混。3.燃料电池汽车燃料电池汽车(Fuel cell vehicles,FCV)是指以燃料化学作用产生的电能作动力来源的汽车。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物污染大气,同时燃料电池的能量转换效率比内燃机要高23倍,从能源的利用和环境保护两个方面,燃料电池汽车都是一种理想车辆。与传统汽车相比,燃料电池汽车具有以下优点:1)零排放或近似零排放;2)减少了机油泄露带来的水污染;3)降低了温室气体的排放;4)提高了燃油经济性;5)提高了发动机燃烧效率;6)运行平稳、无
6、噪声。来自技术壁垒资源网()(二)国际新能源汽车产业发展现状在当前全球汽车工业面临金融危机和能源环境问题的巨大挑战的情况下,发展新能源汽车,实现汽车能源动力系统的电气化,推动传统汽车产业的战略转型,在国际上已经形成了广泛共识。特别是2008年以来,面对金融危机、国际油价高位震荡和日益严峻的节能减排压力,世界汽车产业进入全面交通能源转型时期,发展新能源汽车成为国际取得高度共识的实现交通能源转型的技术路线,世界新能源汽车产业进入了加速发展的新阶段。一是各国政府相继发布新能源汽车发展战略和国家计划,进一步为产业发展指明了方向。美国奥巴马政府实施绿色新政,把新能源汽车作为国家战略的重要组成,计划到20
7、15年普及100万辆插电式混合动力电动汽车(PHEV)。日本把发展新能源汽车作为“低碳革命”的核心内容,并计划到2020年普及包括新能源汽车在内的“下一代汽车”达到1350万辆,为完成这一目标,日本到2020年计划开发出至少17款纯电动汽车、38款混合动力车。德国政府在2008年11月提出未来10年普及100万辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车,并宣称该计划的实施,标志德国将进入新能源汽车时代。国家战略的发布实施,对产业发展有着十分重要的导向作用,必将进一步加快国际新能源汽车产业发展的进程。二是动力电池得到高度重视,研发投入急剧增加,新能源汽车技术瓶颈突破的预期大大增强。美国总统奥巴马2009年
8、8月宣布安排24亿美元支持PHEV的研发与产业化,其中20亿美元用来支持先进动力电池的研发和产业化。日本政府提出“谁控制了电池,谁就控制了新能源汽车”,并组织实施国家专项计划,在2011年以前将投入400多亿日元用于先进动力电池技术研究,2010年左右新型锂电池将规模应用于下一代电动汽车。德国从今年起启动了一项4.2亿欧元的车用锂电池开发计划,几乎所有德国汽车和能源巨头均携资加入。三是各国政府加大政策支持力度,全力推进新能源汽车产业化。一方面,政府加大对消费者的政策激励,加快新能源汽车的市场培育。美国对PHEV实施税收优惠,减税额度在2500美元和15000美元之间。日本从2009年4月日起实
9、施新的“绿色税制”,对包括纯电动汽车、混合动力车等低排放且燃油消耗量低的车辆给予税赋优惠,一年的减税规模约为2100亿日元,是现行优惠办法减税额的10倍。另一方面,政府通过加大信贷支持等措施,鼓励整车企业加快新能源汽车产业化。美国政府对新能源汽车生产予以贷款资助。2009年6月23日,福特、日产北美公司和Tesla汽车公司获得80亿美元的贷款,主要用于混合动力和纯电动汽车的生产。欧盟在2009年上半年发放70亿欧元贷款,支持汽车制造商发展新能源汽车;此外,美国新的汽车燃油经济性法规和欧盟新车平均二氧化碳排放法规,对汽车的技术要求大幅提高,如果不发展新能源汽车技术,汽车制造商将很难达到新法规的要
10、求。四是纯电动汽车得益于高性能锂离子电池的发展应用,受到各国政府和各大汽车公司的重新重视,产业化步伐不断加快。日产汽车公司宣布2010年在美国和日本销售纯电动汽车,计划于2012-2013年实现大规模上市,其量产车型“树叶”已经正式发布。三菱、雷诺、丰田、宝马等汽车公司也开发出小型纯电动轿车,并计划在2012年前后批量上市。美国、日本、法国、德国、以色列等国政府都制定了纯电动汽车推广计划,新能源汽车充电系统建设项目也陆续启动。来自技术壁垒资源网()(三)中国新能源汽车产业发展现状随着各国政府日益严格的排放标准和法规的颁布,使汽车产业面临严峻的压力,发展新能源汽车是中国汽车工业可持续发展的必然选
11、择。为此,中国积极制定了一系列专项规划鼓励汽车发展,加快推进新能源汽车的商业化示范和产业化发展的政策。各大汽车企业也将新能源汽车作为重要的战略发展方向,加大研发力度。如今新能源汽车已经成为汽车消费市场的新热点。经过十多年的努力,我国新能源汽车自主创新取得了重要突破,自主开发的产品开始批量化进入市场,发展环境逐步改善,产业发展具备了较好基础,具有了加快发展的有力条件和比较优势。但是,电池充电时间和使用寿命问题是阻碍该行业发展的较大因素,因此,新能源汽车的大发展尚需时日。目前,中国新能源汽车产业的发展有以下几个特点:1.市场潜力大,国家政策支持随着我国经济的快速发展,人们生活水平日益提高,汽车作为
12、一项便捷交通用具逐渐走入人们的生活。近年来,我国新能源汽车产业在政府、企业、科研院所和行业组织的积极努力和共同推动下发展较快,经历了从无到有,从弱到强的发展历程,是当前我国汽车产业发展新的增长点。根据国家汽车产业调整和振兴规划要求,新能源汽车的产销在未来三年内要形成规模,通过改造提升现有生产能力,形成50万辆包括纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等汽车产能,新能源汽车销量达到乘用车销售总量的5%左右。温家宝总理在新兴战略讲话中,将新能源产业列在了第一位。各省政府、市政府的规划也频频出台,可以说,未来几年,新能源汽车潜力巨大。一旦新能源汽车扶持政策全面落实,中国新能源汽车将进入提速发展阶段。
13、2. 新能源汽车动力技术较先进目前,我国在新能源汽车动力装置研究方面与世界先进水平差距不大,某些方面已经走在世界的前列。通过发展新能源汽车产业,掌握核心的动力技术,可以弥补我国在发动机研发技术发面的不足,从而拉近我国汽车制造水平与世界先进水平的差距,甚至赶超世界水平。3.汽车行业已进入新能源汽车时代,发展尚需较长过程庞大的汽车耗油需求量给我国的能源供应带来了沉重的压力,也威胁到了我国能源供应安全。我国数目如此庞大的汽车群,每年的尾气排放物带来了严重的环境污染,一定程度上导致了气候变化问题。随着国民经济的发展,减排二氧化碳的责任会越来越大。在此时候,发展新能源汽车就显得尤为重要。2009年3月2
14、0日,国务院办公厅公布的汽车产业调整和振兴规划中提出,县级以上城市人民政府要制定规划,优先在城市公交、出租、公务、环卫、邮政、机场等领域推广使用新能源汽车;建立新能源汽车快速充电网络,加快停车场等公共场所公用充电设施建设。此方针一出,各地纷纷加大新能源汽车的研发和上市力度,随着新能源汽车离市场越来越近的时候,新能源汽车充电站的建设问题日渐凸显,在很大程度上制约了新能源汽车行业的发展。此外,新能源汽车的价格也是阻碍消费者购买新能源汽车的主要原因之一,目前国家的补贴政策均是针对公务、出租等公共利益的车型。针对私家消费者时,购车不能享受补贴是阻碍新能源汽车走进平常百姓家的最主要原因。从新能源汽车配套
15、设施的大规模建成,再到个人消费观念的转变,加之政府补贴政策的出台,其中的每一步都需要较长的时间,因此,虽然我国汽车行业已进入新能源汽车时代,但离成熟发展尚需一定的时间。来自技术壁垒资源网() 二、国际新能源汽车标准现状新能源汽车技术实际上是车辆制造技术与电力牵引和控制技术的综合,一方面,它是道路车辆,另一方面,它又是一台电器设备。其标准的制定必须兼顾道路车辆和电器设备两个属性,归属于多个的标准技术委员会。当前开展电动车辆标准化工作的国际性组织实际上是两个,即国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)。两者的标准化工作分工不同:ISO主要从电动车辆的整体上来考虑,包括性能要求、测量方法、
16、车上的非牵引装备等;IEC则主要考虑电动车辆的电器零部件,包括电力牵引系统、控制和充电装置等。近年来,新能源汽车标准研究在世界范围内得到了广泛重视,ISO和IEC两大国际标准化组织也明显加快了新能源汽车相关标准的制定和修订工作,联合国世界车辆法规协调论坛UN/ECE/WP29也加快了对新能源汽车强制性检测内容进行研究和法规修订工作。截止目前,新能源汽车领域已经发布的国际标准主要有ISO标准14项和IEC标准8项;其中术语1项,整车性能12项,动力电池1项,电机及控制器5项,充电设施3项,详见表1。表1国际新能源汽车标准现状统计表类型ISO(14项)IEC(8项)整车纯电动汽车50混合动力汽车2
17、0燃料电池汽车50基础、通用标准10关键部件标准动力电池等1电机及控制器05充电设施03来自技术壁垒资源网()(一)ISO标准1. ISO/TC22/SC21委员会简介国际标准化组织ISO是联合国经社理事会的甲级咨询组织和贸发理事会综合级(即最高级)咨询组织,作为全球性的非政府组织,它是目前世界上最大、最具权威性的国际标准化专门机构。该组织的主要活动是制定国际标准,协调全球范围内的标准化工作,组织各成员国(或地区)和技术委员会进行信息交流,与其他国际组织共同研究有关标准化问题等。ISO的技术工作主要通过其技术委员会(Technical Committee, TC)开展。TC22是国际标准化组织
18、/道路车辆技术委员会的代号,它主要负责1968年维也纳公约中所规定的道路车辆及其装备的兼容性、互换性、安全性以及术语和性能评价试验规程(包括仪器的特性)的标准化工作。工作范围有:轻便摩托车、摩托车、机动车、挂车、半挂车、轻型挂车、组合车辆和铰接车辆。TC22下设19个分技术委员会(subcommittees,SC),分别针对车身部件或特定属性进行标准研究。SC21是TC22下属的电动道路车辆分技术委员会,专门负责电动道路车辆标准化制修订工作的分技术委员会。委员会的专家是各国国际标准化组织指定的,主要工作包括:电动道路车辆技术要求和能力消耗量的测量方法;电动道路车辆行驶安全性和对乘员的保护;电动
19、道路车辆的操纵条件;电动道路车辆的能量储存;电动车辆的充电系统。目前SC21已经组建3个工作组:1)WG1:电动车辆运行条件、行驶安全和储能装置的安装;2)WG2:电动车辆的术语和定义、动力性能和能力消耗量的测量方法;3)WG3:锂离子动力电池。其未来的工作方向主要体现在以下四个方面:1)混合动力车方面,参照CEN/TC301/WG1(欧洲标准化技术委员会/电驱动道路车辆技术委员会)工作组正在开展混合动力车标准的制定;2)连接部件方面,车上主要连(联)接部件标准的制定与产品的开发相结合,随时开始标准的制定;3)通讯协议方面,电动道路车辆与充电站间的通讯协议标准采纳CEN/TC301的有关标准;
20、4)电缆方面,SC21将理顺IEC与ISO的相互关系。2. 新能源汽车ISO标准现状及动态ISO在新能源汽车标准研究方面主要致力于针对新能源汽车整车进行研究,截至2011年8月,TC22/SC21制定的新能源汽车相关标准见表1。表1 ISO制定的新能源汽车相关标准序号标准号标准名称1ISO 6469-1:2009电动车辆安全技术规范第1部分:车载储能系统2ISO 6469-2:2009电动车辆安全技术规范第2部分:功能安全方式和故障防护3ISO6469-3:2001+Cor 1:2003电动车辆安全技术规范第3部分:人员电气伤害防护4ISO/TR 8713:2012电动车辆词汇5ISO 871
21、4:2002电动车辆能源消耗参考值和范围乘用车和轻型商用车试验程序6ISO 8715:2001电动车辆道路运行特性7ISO/TR 11954:2008燃料电池汽车最高速度检测方法8ISO/TR 11955:2008混合动力汽车电荷平衡检测方法指南9ISO 12405-1:2011新能源汽车锂电池组和系统测试规范第1部分:大功率应用10ISO 23273-1:2006燃料电池汽车安全规范第1部分:车辆功能安全11ISO 23273-2:2006燃料电池汽车安全规范第2部分:对以压缩氢为燃料的车辆氢上海的防护12ISO 23273-3:2006燃料电池汽车安全规范第3部分:人员电击防护13ISO
22、23274:2007混合动力汽车废气排放和燃料消耗测量非外表可充电车辆14ISO 23828:2008燃料电池汽车能源消耗的测量供以压缩氢燃料的车辆针对新能源汽车,ISO正致力于以下标准的制修订工作(见表2)。表2 ISO正在制修订中的标准计划序号标准计划计划内容1ISO 6469-3Electrically propelled road vehicles - Safety specification - Part 3: Protection of persons against electric shock2ISO/DTR 8713Electric road vehicles - Vocab
23、ulary3ISO/DIS 12405-2Electrically propelled road vehicles - Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems - Part 2: High energy application4ISO/NP 12405-3Electrically propelled road vehicles - Test specification for Lithium-ion traction battery packs and systems - Part 3: Saf
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