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國家科技部重點關注!新能源汽車電機項目!都有哪些?

日前, 科技部公佈了《“新能源汽車”重點專項2018年度專案申報指南》。 根據指南, 2018年將在6個技術方向啟動24個研究任務, 擬支援24-48個項目, 擬安排國撥經費總概算9億元。 節選部分內容如下:

電機驅動與電力電子

1、商用車高可靠性車載電力電子集成系統開發

研究內容:研究基於功率器件級集成的多變流器拓撲結構和絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)晶片集成封裝技術;研究機-電-熱集成設計技術及電磁相容技術;研究硬體安全冗余、軟體容錯等系統功能安全技術;研究集成電力電子控制器產品(簡稱PCU)的可靠性及測試方法。

開發出適用於10-12米純電動、插電式、增程式客車的PCU產品。

考核指標:商用車電力電子集成控制器產品比功率≥10.0kVA/kg;控制器最高效率≥98%, 效率大於90%的高效區≥80%, 集成控制器電磁相容性能(EMC)(帶載)、可靠性和產品設計壽命滿足整車要求, PCU產品壽命≥8年(以關鍵器件壽命設計檔與加速壽命驗證測試報告作為驗收依據);配套整車產品完成公告, 並批量裝車。

2、轎車高可靠性車載電力電子集成系統開發

研究內容:研究基於功率器件級集成的多變流器拓撲結構, 開發機-電-熱集成設計技術及電磁相容技術;研發晶片集成封裝技術及硬體安全冗余、軟體容錯等系統功能安全技術;研究集成電力電子控制器產品(簡稱PCU)的可靠性、壽命設計及測試方法。

開發出適用於A級、B級插電式/增程式混合動力乘用車的PCU產品。

考核指標:PCU產品設計安全等級達到或超過ISO26262ASIL-C等級;PCU產品設計壽命不少於10年(以關鍵器件壽命設計檔與加速壽命驗證測試報告作為驗收依據);功率密度≥15.0kVA/L(對於插電式、增程式混合動力車型按驅動電機控制器和發電機控制器峰值功率之和計算);控制器最高效率≥98%, 效率大於90%的高效區≥80%, 集成控制器EMC(帶載)、可靠性和產品設計壽命滿足整車要求, 配套整車產品完成公告, 並批量裝車。

3、基於碳化矽技術的車用電機驅動系統技術開發

研究內容:攻克低感高密度碳化矽模組封裝、高溫高頻電容器設計與封裝技術難關;研究碳化矽變流器高功率密度, 高頻化永磁電機設計與工藝,

電機驅動系統高效控制技術, 雜訊、振動、平順性(NVH)和EMC等技術;研究碳化矽控制器與驅動電機一體化集成技術;研究碳化矽電機驅動系統的全壽命週期成本評價方法;開發出車用大電流碳化矽模組、車用高溫高頻大電流電容、全碳化矽電機控制器以及整個電機驅動系統。

考核指標:電力電子模組電流≥400A, 電壓≥750V;電容器容積比≥1.4uF/mL;碳化矽電機控制器功率密度≥30kW/L, 最高效率≥98.5%, 超過90%的高效區≥90%;電機峰值功率密度≥4.0kW/kg(30秒), 連續比功率≥2.5kW/kg;電機最高效率≥96.5%, 電機及其控制系統最高效率≥94.5%, 超過85%的高效率區不低於85%;實現裝車應用不低於10輛。 提供2項相關的環境適應性和安全性評價國家(或行業)標準(或國際標準提案)草案。

4、高效輕量化輪轂電動輪總成開發

研究內容:突破電動輪集成技術, 包括研發電動輪總成的電、磁、熱以及整車結構應用等多領域協同模擬技術, 突破電動輪液冷結構與動密封、低轉矩脈動和NVH、抗振能力和可靠耐久性技術。 開發出高效輕量化電動輪總成。

考核指標:滿足A級和A0級純電動轎車應用的電動輪總成(輪轂電機本體或輪內電機與減速器的總成)峰值功率密度≥2.5kW/kg(≥30秒), 峰值轉矩密度≥18Nm/kg, 連續比功率≥1.8kW/kg, 最高效率≥94%, 雜訊≤75dB(A)。 實現小批量裝車不低於10輛。

5、一體化驅動電機系統研製

研究內容:突破高速減速器設計、齒輪加工與研磨、軸類精密加工、鑄造殼體技術難關;研究高速驅動電機與減速器結構集成、潤滑與冷卻系統、NVH技術;掌握電驅動總成批量製造生產工藝與高效檢測等產業化技術;開發出新一代高性能電驅動總成產品。

考核指標:驅動電機及高速減速器的最高轉速≥15000轉/分, 電驅動總成匹配額定功率40-80kW, 比功率≥1.8kW/kg(峰值功率/總重量), 最高效率≥92%, 電驅動總成雜訊≤80dB(A), 具備電子駐車功能, 實現批量裝車不低於100台套。

插電/增程式混合動力系統

1、新型高性價比乘用車混合動力總成開發與整車集成

研究內容:掌握乘用車插電式混合動力機電耦合系統方案設計和構型參數優化、產品設計開發、試驗驗證和機電耦合系統與發動機動態協同控制技術, 開發新型高性價比乘用車混合動力系統總成;掌握混合動力汽車能源管理與整車控制策略、混合動力系統與整車的集成和匹配標定技術、整車集成與一體化最優控制技術, 開發插電式混合動力乘用車。

考核指標:機電耦合系統機械傳動效率≥93%;整車加速時間0-100km/h≤8秒,0-50km/h≤3.8秒(純電模式);綜合工況純電續駛里程≥70km,純電動模式下電耗≤15kWh/100km;燃油消耗量(不含電能轉化的燃料消耗量)較第四階段油耗限值(GB19578-2014)降低比例≥40%;百公里綜合油耗≤1.3L;開發1-2款性能顯著提升的插電/增程式混合動力乘用車,整車控制系統功能安全等級ISO26262ASIL-C級,整車實現銷售≥3000台。

2、高性價比商用車混合動力系統開發與整車集成

研究內容:掌握機電耦合關鍵技術、高效高功率密度電驅動系統技術、混合動力系統集成技術研究,開發高效率、高性價比的商用車混合動力總成;掌握電池組及電池管理系統、整車集成與一體化最優控制技術、高效電附件系統技術,開發插電式/增程式商用車。

考核指標:整車混合動力模式下油耗≤16L/100km(以12m客車為例,中國典型城市工況);勻速工況純電動模式下電耗≤43kWh/100km,純電續駛里程≥50km,排放達到國六標準。整車企業牽頭,開發不少於2款插電式/增程式商用車,整車實現銷售≥1000台。

3、增程器系統開發與整車集成

研發內容:研究乘用車增程器專用發動機設計與控制、高效發電機系統、增程器系統集成等技術;開發體積小、比油耗低、綜合效率高的增程器專用發動機和增程器系統;開展整車集成技術與一體化最優控制技術研究。

考核指標:增程器系統比功率≥0.65kW/kg,增程器發動機比油耗≤220g/kWh,增程器發電機系統最高效率≥96%。所搭載整車排放達到國六標準,B狀態燃料消耗量(不含電能轉化的燃料消耗量)較第四階段油耗限值降低比例≥40%。增程器系統搭載整車,實現銷售≥1000套。

純電動力系統

1、高性能純電動運動型多功能汽車(SUV)開發

研究內容:掌握純電動SUV整車集成技術、整車輕量化技術、整車安全性與電磁相容性技術、整車環境適應性技術等整車關鍵技術;研發一體化驅動與傳動系統、高防護全氣候動力電池系統、智慧化整車控制系統、匯流排電壓800伏左右的高壓電氣系統、電動轉向與回饋制動系統、高能效比電動冷暖一體化空調系統等關鍵子系統;開發全新SUV電動化底盤及整車。

考核指標:純電動SUV(車長≥4.5m)整車電耗≤13kWh/100km(工況法),純電續駛里程≥400km(工況法);0-100km/h加速時間≤6秒,最高車速≥150km/h;最大爬坡度≥45%;電制動降低電能消耗比例≥25%歐洲城區工況(ECE工況);充電時間≤20分鐘(30%-80%SOC);車身與底盤結構輕量化達10%以上(同比鋼結構車型);安全性達到中國新車評價規程(C-NCAP)五星要求;制定匯流排電壓800伏左右的高壓電氣系統設計規範。

2、N2/N3類高性能純電動商用車動力平臺技術

研究內容:掌握純電動商用車高效驅動技術、電池系統集成技術、整車智慧化與控制技術、高壓集成控制技術、上裝系統智慧控制技術、整車輕量化技術等關鍵技術;開發模組化、系列化的純電動商用車智慧化底盤,並應用於運輸類、作業類兩種車型;提升整車安全性、可靠性、耐久性和環境適應性;掌握整車的批量化生產工藝,形成規模化生產能力。

考核指標:純電動商用車整車0-50km/h加速時間≤15秒,30分鐘最高車速≥100km/h,最大爬坡度≥30%,電制動降低電能消耗比例≥25%(GB/T18386最新工況);整備品質與同類燃油車相比不高出30%;N2運輸類商用車全氣候(環境溫度範圍覆蓋-20℃到40℃)續駛里程≥250km(GB/T18386最新工況),Ekg≤0.3kWh/(km·t);N3作業類商用車全氣候(環境溫度範圍覆蓋-20℃到40℃)連續作業時間≥8h;形成年生產能力≥5000台,實現千輛級銷售應用。

3、基於新型電力電子器件的高性能充電系統關鍵技術

研究內容:掌握基於新型電力電子器件的開發技術和雙向充放電拓撲及控制技術,研製出基於新型電力電子器件的高性能單向和雙向充放電設備,突破新型大功率快速充放電系統的控制和安全技術;掌握無線雙向充電關鍵技術,無線充電系統的互通性測試技術、充電頻率和電磁場對人體的影響分析及測試等技術。

考核指標:基於新型電力電子器件的充電機產品效率≥97%,滿載比功率≥1.5kW/kg;研發輸出功率為3.3kW、6.6kW、10kW和60kW等系列化無線充電系統產品,無線充電距離≥20cm,無線充電系統整體最大效率≥92%,無線充電系統對人體的電磁場接觸限值應滿足國際非電離輻射防護委員會(ICNIRP)國際導則等相關標準的要求。實現批量裝車不少於50輛。形成2項以上無線充電相關的互通性、安全性評價等國家(或行業)標準(或國際標準提案)草案。

開發插電式混合動力乘用車。

考核指標:機電耦合系統機械傳動效率≥93%;整車加速時間0-100km/h≤8秒,0-50km/h≤3.8秒(純電模式);綜合工況純電續駛里程≥70km,純電動模式下電耗≤15kWh/100km;燃油消耗量(不含電能轉化的燃料消耗量)較第四階段油耗限值(GB19578-2014)降低比例≥40%;百公里綜合油耗≤1.3L;開發1-2款性能顯著提升的插電/增程式混合動力乘用車,整車控制系統功能安全等級ISO26262ASIL-C級,整車實現銷售≥3000台。

2、高性價比商用車混合動力系統開發與整車集成

研究內容:掌握機電耦合關鍵技術、高效高功率密度電驅動系統技術、混合動力系統集成技術研究,開發高效率、高性價比的商用車混合動力總成;掌握電池組及電池管理系統、整車集成與一體化最優控制技術、高效電附件系統技術,開發插電式/增程式商用車。

考核指標:整車混合動力模式下油耗≤16L/100km(以12m客車為例,中國典型城市工況);勻速工況純電動模式下電耗≤43kWh/100km,純電續駛里程≥50km,排放達到國六標準。整車企業牽頭,開發不少於2款插電式/增程式商用車,整車實現銷售≥1000台。

3、增程器系統開發與整車集成

研發內容:研究乘用車增程器專用發動機設計與控制、高效發電機系統、增程器系統集成等技術;開發體積小、比油耗低、綜合效率高的增程器專用發動機和增程器系統;開展整車集成技術與一體化最優控制技術研究。

考核指標:增程器系統比功率≥0.65kW/kg,增程器發動機比油耗≤220g/kWh,增程器發電機系統最高效率≥96%。所搭載整車排放達到國六標準,B狀態燃料消耗量(不含電能轉化的燃料消耗量)較第四階段油耗限值降低比例≥40%。增程器系統搭載整車,實現銷售≥1000套。

純電動力系統

1、高性能純電動運動型多功能汽車(SUV)開發

研究內容:掌握純電動SUV整車集成技術、整車輕量化技術、整車安全性與電磁相容性技術、整車環境適應性技術等整車關鍵技術;研發一體化驅動與傳動系統、高防護全氣候動力電池系統、智慧化整車控制系統、匯流排電壓800伏左右的高壓電氣系統、電動轉向與回饋制動系統、高能效比電動冷暖一體化空調系統等關鍵子系統;開發全新SUV電動化底盤及整車。

考核指標:純電動SUV(車長≥4.5m)整車電耗≤13kWh/100km(工況法),純電續駛里程≥400km(工況法);0-100km/h加速時間≤6秒,最高車速≥150km/h;最大爬坡度≥45%;電制動降低電能消耗比例≥25%歐洲城區工況(ECE工況);充電時間≤20分鐘(30%-80%SOC);車身與底盤結構輕量化達10%以上(同比鋼結構車型);安全性達到中國新車評價規程(C-NCAP)五星要求;制定匯流排電壓800伏左右的高壓電氣系統設計規範。

2、N2/N3類高性能純電動商用車動力平臺技術

研究內容:掌握純電動商用車高效驅動技術、電池系統集成技術、整車智慧化與控制技術、高壓集成控制技術、上裝系統智慧控制技術、整車輕量化技術等關鍵技術;開發模組化、系列化的純電動商用車智慧化底盤,並應用於運輸類、作業類兩種車型;提升整車安全性、可靠性、耐久性和環境適應性;掌握整車的批量化生產工藝,形成規模化生產能力。

考核指標:純電動商用車整車0-50km/h加速時間≤15秒,30分鐘最高車速≥100km/h,最大爬坡度≥30%,電制動降低電能消耗比例≥25%(GB/T18386最新工況);整備品質與同類燃油車相比不高出30%;N2運輸類商用車全氣候(環境溫度範圍覆蓋-20℃到40℃)續駛里程≥250km(GB/T18386最新工況),Ekg≤0.3kWh/(km·t);N3作業類商用車全氣候(環境溫度範圍覆蓋-20℃到40℃)連續作業時間≥8h;形成年生產能力≥5000台,實現千輛級銷售應用。

3、基於新型電力電子器件的高性能充電系統關鍵技術

研究內容:掌握基於新型電力電子器件的開發技術和雙向充放電拓撲及控制技術,研製出基於新型電力電子器件的高性能單向和雙向充放電設備,突破新型大功率快速充放電系統的控制和安全技術;掌握無線雙向充電關鍵技術,無線充電系統的互通性測試技術、充電頻率和電磁場對人體的影響分析及測試等技術。

考核指標:基於新型電力電子器件的充電機產品效率≥97%,滿載比功率≥1.5kW/kg;研發輸出功率為3.3kW、6.6kW、10kW和60kW等系列化無線充電系統產品,無線充電距離≥20cm,無線充電系統整體最大效率≥92%,無線充電系統對人體的電磁場接觸限值應滿足國際非電離輻射防護委員會(ICNIRP)國際導則等相關標準的要求。實現批量裝車不少於50輛。形成2項以上無線充電相關的互通性、安全性評價等國家(或行業)標準(或國際標準提案)草案。

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