汽车低碳化技术水平持续提升,汽车产业的发展能够与我国的能源、环境战略目标相适应,为建设绿色、低碳、能源与环境和谐共生社会做出应有的贡献。
以汽车为核心枢纽,实现汽车产业与绿色能源、智能交通、智慧城市深度融合的智能共享出行,大幅度减少交通事故,提升出行效率,同时降低出行能耗和排放。
汽车产业与大数据、物联网、云计算等新技术深度融合,驱动汽车研发、生产、销售、服务等关键环节变革,数字经济引领汽车产业转型升级新机遇,打造汽车产业高质量发展新引擎。
汽车所带来的能耗、资源、环境、交通拥堵和安全问题得到解决,汽车与人、其他交通工具、道路及城市协调发展,构建零事故、零环境负荷、高出行效率、高出行自由度的和谐健康汽车社会。
1 ) 汽车产品品质不断提高 :持续提升汽车产品的安全性、经济性、动力性、舒适性、可靠性、耐久性,使我国汽车产品质量控制能力和智能化水平逐步达到世界先进水平,全面提高消费者对于汽车产品的综合感受和满意程度。
2 ) 核心环节安全可控 :突破基础软件、基础元器件以及高端制造和检测装备等基础共性瓶颈技术,攻关车控操作系统、车规级芯片等产业关键环节,布局汽车前瞻领域,实现产业链关键环节的自主可控。
3 ) 汽车产业可持续发展 :推动汽车制造、使用直至报废全生命周期的低碳化,同时通过更高效、节约的汽车使用模式,提高车辆利用率,确保产业能够在能源、环境承载范围内实现绿色发展。
4 ) 新型产业生态构建完成 :汽车成为跨界融合、协同创新的关键载体,与相关产业深度融合。汽车产业从以车辆为核心的链式结构,转变为以消费者为中心的协同创新、跨界合作、开放包容的新型网状汽车产业生态。
5 ) 汽车强国战略目标全面实现 :实现汽车电动化、智能化、共享化技术的全球引领,形成一批具有较强国际竞争力的跨国公司和产业集群,把我国成功建设成为汽车强国。
汽车技术的发展愿景和社会发展愿景如图1-5-1所示。
图1-5-1 汽车技术的发展愿景和社会发展愿景
上述社会愿景与产业愿景并非是孤立的,而是相互促进、互为支撑的。能源与环境友好发展,是汽车产业可持续发展的基本前提;而产业能够可持续发展,有赖于低碳化技术的充分应用,这本身又是实现能源环境友好发展的动力和保障;安全高效智慧出行、数字经济融合发展,催生汽车产品转型再定义,促进形成新型产业生态,而重新定义的汽车产品与新型产业生态也将有力保障安全高效智慧出行以及数字经济融合发展。与此同时,汽车强国建设将支撑实现和谐健康汽车社会,而和谐健康社会也是汽车强国建设的基本要求。
面向未来10~15年,我国汽车产业发展的总体目标是碳排放总量先于国家碳减排承诺于2028年左右提前达到峰值,到2035年,排放总量较峰值下降20%以上;新能源汽车将逐渐成为主流产品,汽车产业基本实现电动化转型;中国方案智能网联汽车技术体系基本成熟,产品大规模应用;关键核心技术自主化水平显著提升,形成协同高效、安全可控的产业链;建立汽车智慧出行体系,形成汽车、交通、能源、城市深度融合生态;技术创新体系优化完善,原始创新水平具备全球引领能力。
我国汽车技术总体发展目标如图1-5-2所示。
基于节能和新能源汽车技术的持续进步,乘用车、商用车燃料消耗量不断降低。到2025年,乘用车新车燃料消耗量达到4.6L/100km,货车燃料消耗量较2019年降低8%以上,客车燃料消耗量降低10%以上;到2030年,乘用车新车燃料消耗量达到3.2L/100km,货车燃料消耗量较2019年降低10%以上,客车燃料消耗量降低15%以上;到2035年,乘用车新车燃料消耗量达到2.0L/100km,货车燃料消耗量较2019年降低15%以上,客车燃料消耗量降低20%以上。
推动汽车低碳化方向发展进程,掌握包括先进动力系统、高效传动系统、多种混合动力以及轻量化、低阻等共性技术在内的节能汽车关键技术,新车燃料消耗量达到国际领先水平。到2025年,传统能源乘用车新车平均燃料消耗量达到5.6L/100km,混合动力乘用车新车平均燃料消耗量达到5.2L/100km,混合动力乘用车新车占传统能源乘用车新车销量的50%以上;到2030年,乘用车新车平均燃料消耗量达到4.8L/100km,混合动力乘用车新车平均燃料消耗量达到4.5L/100km,混合动力乘用车新车占传统能源乘用车新车销量的75%以上;到2035年,传统能源乘用车新车均为混合动力车型,平均燃料消耗量达到4L/100km。
在稳步提升的新能源汽车技术支撑下,新能源汽车逐渐成为市场上的主流产品,汽车产业基本实现电动化转型。全面掌握高比能、高安全动力蓄电池及高效电驱动系统、先进电控系统、全新整车平台、高性能长寿命燃料电池等新能源汽车关键技术,并达到国际先进水平。以技术突破为支撑,推动新能源汽车销量不断提升,助力我国新能源汽车产业低碳化进程。到2025年,新能源汽车销量占总销量的20%左右;到2030年,新能源汽车销量占总销量的40%左右;到2035年,新能源汽车成为主流,占总销量50%以上,氢燃料电池汽车到2025年保有量达到10万辆左右,在2030—2035年保有量达到100万辆左右。
图1-5-2 我国汽车技术总体发展目标
智能网联汽车技术不断发展,产生一系列原创性科技成果,并有效普及应用,使我国在该领域能够逐渐引领全球趋势。逐步掌握车辆自动驾驶技术、信息交互技术以及基础支撑技术,构建中国方案智能网联汽车技术体系和新型产业生态,加速推动汽车信息化、智能化发展。到2025年,部分自动驾驶、有条件自动驾驶级占比达到50%以上,高度自动驾驶(HA)车辆开始进入市场,C-V2X终端新车装配率达50%;到2030年,部分自动驾驶、有条件自动驾驶级占比70%,高度自动驾驶级占比超过20%,C-V2X终端新车装配基本普及,具备车路云一体化协同决策与控制功能的车辆进入市场;到2035年,各类网联式自动驾驶车辆广泛运行于中国广大地区,中国方案智能网联汽车与智慧能源、智能交通、智慧城市深度融合。
攻克产业技术瓶颈难题,补齐产业链短板,实现关键核心技术自主化水平显著提升,形成协同高效、安全可控的节能与新能源汽车产业链。专项攻关车控操作系统、车规级芯片、动力总成电控系统硬件、电喷系统、混合动力机电耦合系统等产业关键环节;突破基础软件、基础元器件以及高端制造和检测装备等基础共性瓶颈技术,巩固产业发展基础;布局全固态动力蓄电池、下一代高速或高功率密度电驱动系统等新能源汽车前瞻领域,巩固电动化核心优势;培育新能源汽车与5G通信技术、高精度定位、人机交互融合发展的中国智能网联汽车自主领先能力。
培育并完善汽车技术创新链,使技术创新体系基本成熟、原始创新水平具备全球引领能力。完善基础、应用和产业化的双向贯通机制,打通从科学到技术再到产品的成果转化机制,建立以企业为主体、市场为导向的技术创新体系,形成定位清晰、高效协同的产学研创新体系,使我国汽车产业具备自主科技创新和持续创新能力。
以节能与新能源汽车为主要载体,围绕未来汽车产业的研发、制造和服务等全价值链环节,以产业链核心企业为龙头,以关键系统创新应用为牵引,优化发展环境,创新发展模式,推动形成互融共生、分工合作、利益共享的新型产业生态,引领全球汽车智慧出行变革,支撑汽车与智慧能源、智能交通、智慧城市深度融合发展。
当前,节能汽车、新能源汽车以及智能网联汽车已被确定为我国汽车产业的发展重点。新能源汽车包括纯电动、插电式混合动力及氢燃料电池汽车。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,技术路线图2.0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,新增了充电基础设施和电驱动总成系统;同时,为强化汽车制造智能化、数字化的发展需求,将技术路线图1.0中的“制造技术”聚焦到智能制造和关键装备。由此,确定了九个汽车技术重点发展方向,即节能汽车、纯电动和插电式混合动力汽车、燃料电池汽车、智能网联汽车、动力蓄电池、电驱动总成系统、智能制造与关键装备、汽车轻量化技术及充电基础设施。
以上九个重点技术领域共同体现了汽车技术低碳化、信息化、智能化的发展方向,同时彼此之间又紧密关联、相互影响。
其中,节能汽车、新能源汽车和智能网联汽车是汽车技术发展与应用的体现形式和最终载体。三者之间不是割裂的,节能与新能源汽车共同面对节能、环保等严峻挑战,而智能网联汽车不仅直接关系到交通拥堵、行车安全等问题的最终解决,也与节能汽车、新能源汽车彼此作用、相互促进。
整车性能的提升离不开核心零部件及相关基础设施技术的进步。动力蓄电池、电驱动系统作为核心关键零部件,其技术水平掣肘新能源汽车的发展。同时,整车性能的需求也带动核心零部件的技术进步,从而实现新能源汽车整车与零部件相辅相成的技术创新。
此外,汽车轻量化是节能汽车、新能源汽车与智能网联汽车的共性基础技术,智能制造与关键装备技术是汽车产品生产质量的保障。
根据汽车各项技术的内涵、特点及相互关联,明确图1-5-3所示的我国汽车技术重点发展方向。
图1-5-3 我国节能、新能源与智能网联汽车技术重点发展方向
未来5~10年,传统内燃机汽车仍将占据汽车产品的重要份额,因此,提高节能汽车在传统动力汽车中所占的比例,推广混合动力与先进节能技术在节能汽车的应用,是我国汽车产业降低能源消耗、减轻环境污染、实现能源安全的重要保障。
新能源汽车是全球汽车产业转型升级的发展方向。当前,纯电动和插电式混合动力汽车是已产业化推广的两类重要产品,也是未来10~15年内新能源汽车逐渐成为汽车产品主流的关键所在。
燃料电池汽车具有零排放、续驶里程长、燃料加注快的特点,是全球汽车动力系统转型升级的重要方向之一,也是我国新能源汽车战略的重要组成部分。
智能网联汽车是在新一轮技术变革和产业重构背景下,打造全新汽车产业生态体系的核心,也是实现汽车产业与技术转型升级的重要载体,大力发展智能网联汽车对于培育新的经济增长极、推动社会智能化转型、提高国家综合竞争力具有重要意义。
动力蓄电池是支撑纯电动汽车和插电式混合动力汽车的核心,其技术进步和性能水平直接决定新能源汽车的续驶里程、使用寿命、成本等关键指标。
电驱动总成系统是为新能源汽车提供主要的能量转换与动力传递的系统,是实现机械能与电能转换、保证整车动力性、经济性与可靠性等性能的关键。
充电基础设施是新型基础设施建设的重要组成部分,是新能源汽车大规模推广的基础保障,也是实现智慧城市多能源融合系统的核心媒介之一,是构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要支撑。
汽车轻量化在满足汽车使用要求、安全性和成本控制的条件下,将结构轻量化设计技术与多种轻量化材料、轻量化制造技术集成应用,实现产品减重。作为节能汽车、新能源汽车和智能网联汽车的共性基础技术之一,轻量化是有效实现汽车节能减排的重要途径之一,是提升车辆加速性、制动性、操纵稳定性等诸多车辆性能的重要保障,与此同时,轻量化技术的应用将带动冶金、材料、装备等上下游产业转型升级。
作为节能与新能源汽车的共性基础,汽车制造技术是有效打造未来汽车产品的前提。在新一轮科技革命的推动下,制造技术逐步向智能化制造模式转变,智能制造与关键装备技术已成为汽车制造产业发展的战略方向,是实现产业升级的重要保障。智能制造的核心和基础是智能工厂和关键制造环节,相关技术与装备是支撑智能制造的关键。