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2.4 纯电动汽车技术与产业发展趋势研判

总体而言,新能源汽车的发展将顺应国家号召的“电动化、智能化、网联化、共享化”趋势。电动化代表着以高安全动力电池、新型电力电子器件和高效率电驱动等以电能作为能源供给,电动机作为动力引擎,动力总成电气化的技术趋势;智能化代表着以车载传感器、控制器、执行器等装置为基础,实现车辆对复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能的技术趋势;网联化代表着以车联网为基础,实现人、车、路、云一体化协同控制的技术趋势;共享化代表着以新能源汽车为载体,构建和推广共享出行开放运营平台的技术趋势。纯电动汽车的发展趋势呈现出电池系统高能化与安全化、动力系统高效化与集成化、控制系统网联化与智能化、电子设备线控化与集成化、充电快速便捷化与服务智能化、整车轻量化、整车制造智能化、混合动力节能化的特点。技术与产业发展趋势具体阐述如下。

电池系统高能化与安全化。 一是高比能动力电池技术:提升现有磷酸铁锂电池和三元材料锂电池比能量,发展锂硫电池、锂空气电池以及固态电池等新型动力电池,在新型锂离子动力电池上采用高电压/高容量正负极材料、超薄铜箔和高压电解液,在电池成本和比能量方面形成明显优势,大幅提升纯电动汽车的经济性和使用便利性。二是高性能电池管理技术:开发具有全面的过充、过放、过电流、高低温保护、高效热管理、故障诊断及安全防护、电池均衡及剩余电量估计、电池生命周期内的健康状况评估等技术集成的电池管理系统,提升动力电池监测与安全保护能力,延长电池的使用寿命。三是一体化电池包设计技术:研发电池包冷却系统与电池包一体化设计技术、电池包与车身结构一体化设计技术以及电池包冷却系统与车身冷却系统一体化设计技术,极大限度地提升电池包的安全性。

动力系统高效化与集成化。 一是高效率驱动电机技术:乘用车驱动电机重点提高有效比功率,商用车驱动电机重点提高有效比转矩,开发拓宽转速范围、改善转矩密度的混合励磁型驱动电机,进一步提高电机的材料利用率。二是轮毂电机技术:轮毂电机采用分布式驱动,电机变速传动一体化,有效提升整车的操控性能、动力性能和整车效率,节省大量空间,是未来动力系统发展的主要方向之一。

控制系统网联化与智能化。 一是车内网联和车路协同技术:随着短程通信、5G通信等网联技术的发展,控制系统网联化发展趋势日益明显,研发车内网联和车路协同技术,并广泛应用于纯电动汽车,提高网联化水平。二是智能控制系统技术:随着精密传感技术、新一代域控制器技术的逐步成熟,控制系统将具有更强的驾驶辅助能力,以及入侵检测能力,从而实现整车控制智能化,整车安全性进一步提升。

电子设备线控化与集成化。 一是先进的底盘线控技术:发展线控转向、制动等技术,采用线控系统取代传统的液压和机械系统,提升整车操控的可靠性和安全性。二是电辅助集成技术:开发集成制动助力系统、ABS(Antilock Brake System,制动防抱死系统)、ESP(Electronic Stability Program,车身电子稳定系统)、EPB(Electrical Park Brake,电子驻车制动系统)的制动能量回收系统(Braking Energy Recovery System, BERS)、48V辅助能源系统、电动空调与电池冷却集成以及节能型低压热泵空调技术,显著提升纯电动汽车的整车效率,降低能耗。

充电快速便捷化与服务智能化。 一是大功率充电技术:充电时间长是制约纯电动汽车发展的关键因素,发展大功率充电技术,缩短充电时间将成为行业共识。业界现已实现2C的充电倍率,未来将研发超过5C充电倍率的大功率充电技术,缩短每百公里充电时间至5min以内。二是充电智能化:根据电池特点及用户需求,优化充电电流配置策略,全过程实现可变电流充电,在保障电池避免过充过放的前提下,达到延长电池的使用寿命和节能的目的。三是全网充电均衡控制技术:可根据用户的实际用车需求,合理安排充电优先级,智能选择每个充电节点的充电功率,在保证用户使用的前提下,合理分配充电资源,减少因电动汽车充电对电网造成的负面影响。

整车轻量化。 一是轻量化材料技术:研究全铝客车骨架、全铝合金乘用车车身工艺,提高铝合金、镁合金以及碳纤维复合材料等在汽车中的应用比例,并提高铝合金悬架、镁铝合金轮辋等零部件在电动汽车中的应用,整车轻量化材料用量大幅增加。二是结构的创新设计技术:开展集结构强度、刚度、耐撞性、NVH性能和耐久性优化在内的多学科和多目标优化于一体的轻量化设计技术研发,实现结构-材料-性能-成本一体化设计。三是轻量化先进工艺技术:研发并推广金属冷冲压、热成形技术、半固态成形技术、辊压成形技术、复合材料在线混合成形技术、激光拼焊技术等实现结构轻量化的先进制造工艺技术,打造明显的技术和成本优势。

整车制造智能化。 发展智能制造技术,随着物联网、大数据分析、自动物流调度、智能综合管控平台iMES等智能化技术发展,纯电动汽车将融合多种智能化技术,实现汽车制造由小批量生产逐步向大批量、柔性化、数字化精益制造、智能化绿色制造模式转化,实现从设计、生产、物流到服务的全过程智能化,将构建一批智能制造企业,实现精准管控和环境友好制造及大规模定制生产。

混合动力节能化。 优化总成结构,减少传动能量损耗,提高机电耦合系统节油率;研发先进的燃烧技术,提升执行器响应性和优化控制水平,全面提高混合动力发动机技术先进性,实现能耗大幅下降。 VrskiwZtFlDL71FPBJDq+Bqk1kI7XkmqwrJELkj52pliTA8nfAnRiLWd0+8qL8Bb

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