2021年"新能源汽车"国家重点研发专项计划指明了先进技术的方向

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FHWYSH 02月24日 字数 9834

2021年"新能源汽车"国家重点研发专项计划指明了先进技术的方向

近日,国家重点研发计划启动实施2021年度“新能源汽车”重点专项。

该重点专项的总体目标是:解决新能源汽车产业卡脖子关键技术问题,突破产业链核心瓶颈技术。

同时并公布了“新能源汽车”国家级重点研发专项工作2021年度项目申报指南,拟在能源动力、电驱系统、智能驾驶、车网融合、支撑技术、整车平台6个技术方向,启动19个指南任务。

以下摘要出在这19个国家重点研发专项任务中,与终端用户关系较为密切的几项应用型技术目标,并看一下有哪些企业具备承接这些专项任务的能力:

1.能源动力

1.2 高安全、全气候动力电池系统技术

考核指标:

动力电池系统从-30℃~0℃升温时间≤3min,且能耗占比≤5%;动力电池系统内温度差异≤5℃(-30℃~0℃);动力电池无损加热循环使用寿命≥300次(环境温度-30℃);

电池系统成组效率≥80%;

电池系统发生热扩散90min内不起火、不爆炸(电池热失控信号发出后);

电池系统200kN挤压不起火、不爆炸。

2.电驱系统

2.1 基于新材料和新器件的电驱动系统技术

考核指标:

在保证延展率和绝缘层依附性等参数不变条件下,超级铜线180℃下电阻率比铜线降低20%,强度比普通铜线提高 10%;

1200V单芯片通流能力≥250A,导通压降≤2.5V@250A/150℃,最高结温 250℃;

SiC电机控制器峰值功率密度≥70kW/L@峰值功率300kW,EMC达CISPR等级4。

2.2 高性能轮毂电机及总成技术

考核指标:

直驱轮毂电机峰值扭矩密度≥20Nm/kg或≥60Nm/L,减速轮毂电机本体功率密度≥5.0kW/kg;

轮毂电机总成产品实现装车运行。

2.3 混合动力专用发动机及高效机电耦合技术

考核指标:

专用发动机热效率≥44%,发动机排放满足国六b+RDE;

机电耦合系统机械传动效率≥95%,CLTC工况下,发动机高效区占比≥65%(高效区定义:最高热效率下浮5个百分点),机电耦合系统综合效率≥85%;

所搭载的整车0~100km/h加速时间≤7s,A级车在电量维持模式下油耗≤ 3.8L/100km。

3.智能驾驶

3.1 多域电子电气信息架构(EEI)技术

考核指标:

电子电气架构一体化技术平台支持 C-V2X信息交互,全车相关软件升级时间≤20分钟,车载网络通讯速率可达10Gbit/s,时间敏感业务流转发时延小于50微秒,时间同步精度小于20纳秒。

3.2 学习型自动驾驶系统关键技术

考核指标:

典型交通参与者行为预测时域不少于 5s,长时域轨迹预测误差≤0.5m(横向)和≤2m(纵向);

支持L3级以上自动驾驶功能的自我进化训练;

自动驾驶控制器算力≥2Tops/W,主要功能模块平均延迟<150ms;

自动驾驶性能评估模型的准确性≥90%;

训练平台支持≥100个交通节点虚拟交通场景,不少于5辆自动驾驶车辆并行接入训练。

6.整车平台

6.1 纯电动乘用车高效高环境适应动力平台技术

考核指标:

B 级乘用车:

整车能耗≤14kWh/100km(CLTC工况);

全气候(环境温度范围覆盖-35℃~+40℃)续驶里程≥500km (CLTC工况);

-35℃环境下车辆续驶里程不低于常温续驶里程的85%,车辆冷启动时间≤5min,空调制热功率≥4kW, COP≥1.3。

40℃环境温度下,空调制冷功率≥7.5kW,COP≥1.7;

0-100km/h加速时间≤4s,满载最大爬坡度≥30%;

实现千辆级验证应用。

☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

简评:

这些重点研发专项代表了国家规划的电车技术的发展方向,其中每一个子项目的考核目标都是世界领先的难度。

能够承接这几项任务并完成量产化(而非实验室吹牛灌水)的企业需要有深厚的技术实力(或者雄厚的财力——如2.2中的恒大,没技术但有钱,一口气直接买下全球唯一量产领先技术的公司,然后就变成了有技术又有钱)。

简要剖析一下各个子项技术的难点:

1.2 对电池技术的要求

三个方面:

①低温性能:

同时要满足极低温-30℃下的快速升温、全电芯升温曲线一致、低温循环寿命长3个特性,目前电池热管理的TOP企业尚无一能同时实现这3个要求。

②成组效率:

评价重点由以前的片面追求能量密度,转向了提升空间利用率,这是引导电池包转向大模组、无模组的结构方式,能够承接该项任务的国内企业包括宁德、比亚迪、孚能等。

③电池安全:

大大提高了对动力电池安全性能的要求;

其中抗挤压能力200kN的要求比GB/T 31467中的100kN要求高了一倍,在要求高成组效率的同时,又要求超高抗挤压能力,除了外部结构件的强度,这意味着对于电芯原料本身的安全性能有了更高要求,811之类的高镍电芯会逐渐被其它新型电芯路线所取代。

而热失控后90分钟内不起火不爆炸的逃生时间的要求,更是直接达到了2020年刚刚实行的GB18384、GB30381中规定的5分钟逃生时间的18倍。

这一点要求体现了将司乘人员的生命安全放在首位的价值观,90分钟的逃生时间也基本杜绝了动力电池起火爆炸烧死人的可能性。

这一点要求目前只有磷酸铁锂电池有望满足,三元锂电池就连在前瞻实验室环境中都尚无法实现。

2.1 基于新材料和新器件的电驱动系统技术

三个方面:

①电机发展方向:

跟随美国电驱动行业2025年规划的脚步,在扁线电机之外,又引导了一个超级铜线电机的发展方向。超级铜线电机和扁线电机的目的都是一样,就是从电机硬件创新层面,跨越性地实现电机的高功率密度、拓展MAP图的高效区范围。

从实现原理上,超级铜线电机是通过降低电阻、提高热传导率的方式来降低铜损、减小定子体积;扁线电机是通过增加槽满率、降低温升、减小端部来降低铜损、减小定子体积同时提升NVH性能;所以扁线电机是结构创新,超级铜线电机是材料创新。但是扁线电机的自动化加工设备容易被德日美卡脖子,所以又引导了超级铜线电机的方向来做备份。

②高压IGBT芯片:

1200V@250A车载高压IGBT芯片技术目前被英飞凌、三菱、富士所垄断,国内目前只有嘉兴斯达掌握高压IGBT芯片相关技术但未具备车载量产能力,比亚迪、中车时代掌握中压IGBT芯片的车载量产能力但未具备拓展至高压的技术。

③SiC电控:

提出了峰值功率、体积功率密度的更高要求,而且这两项要求只有SiC电控才能达到,传统晶圆材质的电控系统从物理层面就无法实现这种要求。

峰值功率300kW是目前已实现最高功率200kW的1.5倍,体积功率密度70kW/L是目前已实现最高值45kW/L的1.56倍。具备该项任务承接能力与量产经验的国内企业只有比亚迪。

2.2 高性能轮毂电机及总成技术

在质量功率密度、扭矩密度方面的指标要求都远高于对集中式电驱系统中的电机的要求,所以轮毂电机成为了电机行业中皇冠上的明珠。——为了尽量达到国家规划的针对集中式电机的技术指标,就已经让国内电机行业的领先企业颇为吃力,当然更没有几个企业敢去碰技术要求更高的轮毂电机。

具备该项任务承接能力的是天津泰特、比亚迪、浙江万向、天津天海等少数几家勇于做长线技术投资的企业。还有一家是财大气粗的恒大——因为它直接花钱收购了全球唯一已经实现乘用车轮毂电机量产的英国Protean公司。

2.3 混合动力专用发动机及高效机电耦合技术

三个方面:

①发动机热效率:

44%这个要求已经达到混动发动机热效率的世界第一了,目前国内量产发动机热效率超过40%的只有广汽GMC混动、东风岚图混动、比亚迪DMI混动以及(用不诚实方法吹牛的)吉利epro混动。最高的比亚迪DMI混动达到了43%,离这项44%的指标还有10个基点的差距。

用不诚实方法吹牛的吉利是偷换概念蒙骗小白、进行虚假宣传的典型。

吉利CEO宣称2021年“正在研发”“指示热效率”达到49.5%的“超过市面所有在售产品”的混动发动机,量产时间未知;

但是吉利CEO没有说的是,国家标准对发动机进行技术评价使用的是有效热效率这个参数,发动机有效热效率=指示热效率×机械效率。所以吉利不知何时量产的“超过市面所有在售产品”的发动机,其有效热效率只有49.5%×(82%~85%)=(40.59%~42.075%),连已量产的DMI 43%的热效率都没有达到。

②机电耦合系统效率、高效区占比:

由于涉及到变速箱、发动机、电机、电驱系统的机电耦合结构,在这个方面采埃孚、舍弗勒、吉凯恩、博格华纳等国外企业一直处于领先地位,国内的上汽EDU、广汽GMC、比亚迪DMI等一直处于追赶或者与国外企业技术合作的状态;吉利由于收购了沃尔沃,因此它的epro混动平台一直在与沃尔沃联合开发。

这项要求中,机电耦合系统传动效率95%的指标广汽GMC平台和上汽EDU第一代平台就能达到了;发动机高效区占比65%的指标广汽GMC平台和比亚迪DMI平台已经达到了;

但是机电耦合系统综合效率85%这个指标较为苛刻,比如长城最近宣传的柠檬混动系统,它的综合效率才只有50%,离这个85%的要求还有很大的差距。

③零百加速时间、油耗:

这两点指标就没有太大难度,可能会修改得更高,因为零百加速7s,A级车馈电油耗3.8L都已经被比亚迪DMI实现。

3.1 多域电子电气信息架构(EEI)技术

对V2X智能网联、OTA、5G+IOT都提出了具体的高指标要求,具备该项任务量产经验与承接能力的主要是小鹏、上汽阿里、华为、腾讯、博泰。

3.2 学习型自动驾驶系统关键技术

2个方面:

①自动驾驶芯片性能:

英伟达、mobileye早已占据领先优势,2Tops/W,150ms的硬件要求,国内具备这项任务承接能力与ISO26262量产经验的企业只有华为、地平线。

②自动驾驶系统模型:

明确提出了L3的最低要求,并对自动驾驶系统模型的准确率、精确度、网络复杂性提出了高要求,

具备该项任务承接能力的主要是百度、华为(自研芯片)、小鹏、蔚来、上汽(地平线芯片)、广汽(地平线芯片)。

6.1 纯电动乘用车高效高环境适应动力平台技术

对B级乘用车提出了以下4个方面要求:

①整车能耗:

在CLTC工况下能耗≤14kWh/100km。CLTC工况测试曲线与NEDC工况测试曲线差别较大,低速、高速、加速、减速等各个维度的测试点都有所不同,CLTC工况曲线综合能耗大约比NEDC工况曲线综合能耗高25%以上。

所以这项要求需要整车针对CLTC工况作出优化,优化点主要在于通过硬件创新与结构设计调整电驱动系统的高效区延展范围;

②低温续航稳定性:

在CLTC工况下,-35℃环境下车辆续驶里程不低于常温续驶里程的85%,且要≥500km。这对动力电池的低温性能提出了极高的要求,目前电动车在-20℃环境下的续航一般只有常温续航的60~70%左右。

实现该项指标需要动力电池的化学原料方面有重大革新,谨慎估计目前没有企业能够承接该项任务。

③车载空调发展方向:

对于空调COP的要求,就明确指出了车载空调的发展方向:低温热泵空调和CO2热泵空调。

因为热力学原理的物理限制,决定了PTC空调的COP不可能大于1。而普通热泵空调虽然COP>1,但是它在-10℃以下就会因为换热器结霜而无法正常工作。

所以,能在-35℃环境下实现COP≥1.3的车载空调系统只有低温热泵空调和CO2热泵空调这两个类型。

-35℃的环境温度要求,让这样的热泵空调可以适用于全国所有地区包括东北及西北极寒地区。在制热模式下,热泵空调比传统PTC空调节能约45%以上,在除湿模式下,热泵空调比传统PTC空调节能约70%以上。因此,适用于-35℃低温的热泵空调能显著提高电动车的冬季续航。

热泵空调尚未在电动车上推广配置的唯一原因就是成本。热泵空调系统的采购成本比传统PTC空调系统的采购成本高1000~2500元(普通热泵空调高1000元,低温热泵空调/CO2热泵空调高2500元)。国内车企厂家由于成本考虑,都不愿意给A级车配置热泵空调。但是对于B级乘用车,这个成本是可以通过价格来覆盖的。

国内能够承接低温热泵空调任务的企业有格力、银轮、奥特佳;

国内能够承接CO2热泵空调任务的企业有三花、银轮、松芝;

国内能够承接热泵空调电动车集成任务并有量产经验的只有上汽、比亚迪。

④整车电驱系统动力性能:

提出了零百加速4s、满载最大爬坡度30%的要求,这意味着电驱系统需要在300kw@600Nm以上。

这一点要求并不是太难,因为已经被汉EV四驱实现了,所以这项指标要求可能会调整得更高。

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GreenAuto 新能源汽车
34 个回复
tgftgf163
临溪 02月24日

从点评才能体会到,比亚迪在新能源汽车深厚的技术实力

【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】

: 近日,国家重点研发计划公布了启动实施2021年度“新能源汽车”重点专项。该重点专项的总体目标是:解决新能源汽车产业卡脖子关键技术问题,突破产业链核心瓶颈技术。

: 同时公布了“新能源汽车”国家级重点研发专项工作2021年度项目申报指南,拟在能源动力、电驱系统、智能驾驶、车网融合、支撑技术、整车平台6个技术方向,启动19个指南任务。

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winsen
成长期PE 02月24日

要求90分钟,有科学依据吗?

gaozhuang
高家庄 02月24日

点评不全面,漏了一大堆,像是炒股的

FHWYSH
FHWYSH 02月24日

国家意志啊,首要目标是人的生命安全,所以只要有一家能实现,国家就认为这是有科学依据的。

【 在 winsen 的大作中提到: 】

: 要求90分钟,有科学依据吗?

: --

: FROM 223.71.204.*

winsen
成长期PE 02月24日

逃生没错,我意思是90分钟是逃生时间有点富余

【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】

: 国家意志啊,首要目标是人的生命安全,所以只要有一家能实现,国家就认为这是有科学依据的。

FHWYSH
FHWYSH 02月24日

一共19项子任务,这个帖子点评了与终端消费者关系较为密切的7个子项。其它没有点评的12个子项是关于固态电池、氢燃料电池、储氢罐、重型卡车、车辆芯片与软件系统的仿真/验证/测试的内容,要不你来点评一下另外这12个子项任务?

【 在 gaozhuang 的大作中提到: 】

: 点评不全面,漏了一大堆,像是炒股的

: --

: FROM 117.136.46.*

gaozhuang
高家庄 02月24日

每个任务后面能做的厂家,漏了很多家

【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】

: 一共19项子任务,这个帖子点评了与终端消费者关系较为密切的7个子项。其它没有点评的12个子项是关于固态电池、氢燃料电池、储氢罐、车辆零部件及系统仿真、验证、测试的内容,要不你来点评一下另外这12个子项任务?

FHWYSH
FHWYSH 02月24日

重点是技术方向解读,只选择市占率高及量产优势领先的企业。

所以关键在于,这不是一份炒股指南,这是对国家规划的电车先进技术发展方向的解读。关注点在于技术趋势,而非炒股,没有人推荐按照这个帖子去炒股。

【 在 gaozhuang 的大作中提到: 】

: 每个任务后面能做的厂家,漏了很多家

: 【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】

: : 一共19项子任务,这个帖子点评了与终端消费者关系较为密切的7个子项。其它没有点评的12个子项是关于固态电池、氢燃料电池、储氢罐、车辆零部件及系统仿真、验证、测试的内容,要不你来点评一下另外这12个子项任务?

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FHWYSH
FHWYSH 02月24日

90分钟确实很长,足够在远郊区等到消防队抵达了,可能是考虑到车祸后车门变形,人员被困在车内需要等待消防队破拆救援的场景。

前几年就有几起这样的事故,电车司机在车祸后被卡在车内,然后电池发生热失控迅速自燃,人员无法逃生被烧死在车内。

【 在 winsen 的大作中提到: 】

: 逃生没错,我意思是90分钟是逃生时间有点富余

: 【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】

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dsf008
流星☆森林☆雨 02月24日

深圳那个电动小货车

司机被卡住在交警眼皮底下被活活烧死

【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】

: 90分钟确实很长,足够在远郊区等到消防队抵达了,可能是考虑到车祸后车门变形,人员被困在车内需要等待消防队破拆救援的场景。

: 前几年就有几起这样的事故,电车司机在车祸后被卡在车内,然后电池发生热失控迅速自燃,人员无法逃生被烧死在车内。

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FHWYSH
FHWYSH 02月24日

印象中在北京环路上也发生过这样的事情,车祸后车辆卡住或者是司机昏迷没有出来,然后电池热失控迅速自燃,还被拍视频发在网上了。

【 在 dsf008 的大作中提到: 】

: 深圳那个电动小货车

: 司机被卡住在交警眼皮底下被活活烧死

: ...................

gaozhuang
高家庄 02月24日

漏了很多领先的企业

【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】

: 重点是技术方向解读,只选择市占率高及量产优势领先的企业。

: 所以关键在于,这不是一份炒股指南,这是对国家规划的电车先进技术发展方向的解读。关注点在于技术趋势,而非炒股,没有人推荐按照这个帖子去炒股。

ble
ble 02月24日

“轮毂电机”是重点项目啊,不错,这是可见的能产生飞跃式体验提升的地方。

somebody
?? 02月24日

增加轮下质量,影响悬挂的

【 在 ble (ble) 的大作中提到: 】

: “轮毂电机”是重点项目啊,不错,这是可见的能产生飞跃式体验提升的地方。

Jephen
Jephen 02月24日

国家牵头的研发专项,好事!

Jephen
Jephen 02月24日

你说的这个我也有印象,好像是南五环吧,追尾卡住了,后车起火了,不过我印象那次事故出事的好像是油车,当然电车也是有可能出类似事故的。

【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】

: 印象中在北京环路上也发生过这样的事情,车祸后车辆卡住或者是司机昏迷没有出来,然后电池热失控迅速自燃,还被拍视频发在网上了。

CMaverick
切尔曼猫の雨露 02月24日

发现热失控逃跑的时间又不是从0分钟开始的嘛!!!

【 在 winsen 的大作中提到: 】

: 逃生没错,我意思是90分钟是逃生时间有点富余

winsen
成长期PE 02月24日

没看懂,那你意思是说车辆报警之后再开到消防局吗?

【 在 CMaverick 的大作中提到: 】

: 发现热失控逃跑的时间又不是从0分钟开始的嘛!!!

wydfz
七月*流火#大愚唯我&工作了 02月24日

国家只是大方向,主要还是靠企业配套资金研发。

新能源国家的支持重点渠道还是补贴、免税和配套设施,研发资金上只是为了四两拨千斤。

【 在 Jephen (Jephen) 的大作中提到: 】

: 国家牵头的研发专项,好事!