中国制造2025和汽车节能技术路径发展分析

中国制造2025背景下汽车节能技术发展思考ThoughtsontheDevelopmentofAutomotiveEnergySavingTechnologyunderthebackgroundofMadeInChina2025中国汽车工程研究院副院长:周舟1三、我国节能汽车发展思考二、国外节能汽车发展借鉴一、中国制造2025之汽车产业浅析2总体蓝图及机遇挑战节能汽车发展目标新能源汽车发展目标智能网联汽车发展目标小结及启示3《中国制造2025》制造强国战略制造强国行列世界制造强国中等水平世界制造强国前列202520352045目标三步走三十年核心任务十大重点领域新一代信息技术高档数控机床和机器人航空航天装备海洋工程装备及高技术船舶先进轨道交通装备节能与新能源汽车电力装备新材料生物医药及高性能医疗器械农业机械装备《中国制造2025》总体蓝图对中国汽车制造业提出了新的要求一条主线信息化与工业化深度融合4《中国制造2025》将“节能与新能源汽车”作为重点发展领域，明确了对其继续支持方案，为产业发展指明了方向。产业化取得重大进展产业竞争力显著提升配套能力明显增强关键材料、零部件逐步国产化燃料电池汽车运行规模进一步扩大新能源汽车燃料电池堆和整车性能逐步提升轻量化、低滚阻轮胎，车身外形优化设计;高效率发动机，提高热动能量转化效率;商用车变速器、空调、能量回收技术的研究优化《中国制造2025》节能汽车智能互联网汽车纯电动和插电式混动燃料电池汽车实现车辆信息化和智能化到2020年，掌握智能辅助驾驶总体技术和各项关键技术到2025年，掌握自动驾驶总体技术和各项关键技术《中国制造2025》为我国汽车工业转型升级指明了方向商用车油耗达到国际先进水平2025年乘用车油耗较20年下降20%5汽车产业作为我国制造业重点突破领域之一，如何准确把握制造业强国战略所带来的机遇和挑战，如何有效应对是摆在全行业面前的紧迫任务。机遇一、汽车产业作为典型的制造业被列入重点突破的领域之一，包括传统内燃机汽车节能减排和新能源汽车发展：未来，国家将继续支持电动汽车、燃料电池汽车的发展，支持和鼓励汽车业掌握低碳化、信息化、智能化核心技术，提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力，这将大大加快我国汽车业转型升级的步伐。二、与汽车相关的支持性产业也被列入重点突破领域，包括新一代信息技术、高档数控机床和机器人、新材料：某一产业的创新能力和竞争能力不仅仅取决于产业本身，还取决于相关产业的支撑。我国汽车产业大而不强、自主创新能力弱，也与我国电子工业、机床工业和新材料工业创新能力不强有直接关系。三、强化工业基础能力被确定为战略任务和重点，将有利于汽车产业的基础能力与核心能力建设：核心基础零部件、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础（简称“四基”）等工业基础能力薄弱，是制约我国制造业创新发展和质量提升的症结所在，《中国制造2025》明确提出，要重点突破“四基”，着力破解制约制造业发展的瓶颈。四、完善国家制造业创新体系将为汽车产业创新提供更好的环境：《中国制造2025》提出，要加快建立以创新中心为核心载体、以公共服务平台和工程数据中心为重要支撑的制造业创新网络，开展关键共性重大技术研究，推进制造业创新中心（工业技术基础研究基地）建设工程，到2020年重点形成15家左右的制造业创新中心，力争到2025年形成40家左右。五、相关制度建设和政策将惠及汽车产业：为保障制造业强国及第一个十年战略目标的实现，国家势必继续深化体制机制改革、营造公平市场竞争环境、完善金融扶持政策、加大财税政策支持力度、健全多层次人才培养体系、完善中小企业政策。《中国制造2025》对汽车产业的机遇与挑战6汽车产业作为我国制造业重点突破领域之一，如何准确把握制造业强国战略所带来的机遇和挑战，如何有效应对是摆在全行业面前的紧迫任务。挑战一、目标的挑战：制造业强国的具体显性指标包括三个：拥有世界级企业、世界级产品和世界级品牌。中国汽车产业还有很多核心技术没有突破，加之传统内燃机汽车和新能源汽车需同时实现核心技术突破。二、核心能力的挑战：核心能力是企业竞争优势的来源，而核心能力既来源于核心技术，也来源于核心管理以及其他核心业务能力。我国汽车产业仍然存在核心管理能力、核心技术掌握不足的问题。三、新技术与新业态融合的挑战：新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业革命，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。就汽车产业而言，3D打印正在改变汽车制造技术及工艺，移动互联网、云计算和大数据正在改变汽车产业的生产方式和经营方式。我国汽车产业能否实现机械化、网络化、信息化和智能化的高度融合，是面临的重大挑战之一。四、国际化的挑战：面向国际对我国提出了两个挑战，一是国家将进一步放开一般制造业，这涉及到股比之争问题是否要重新定论，而一旦放开合资车企的股比，对国有汽车企业集团将带来不小的冲击。二是国家将积极推进企业“走出去”战略，实现跨国经营，拓展国外市场。而“走出去”能力一直是我国整车企业的短板，特别是传统国有大集团。《中国制造2025》对汽车产业的机遇与挑战7目标到2020年，乘用车（含新能源汽车）新车整体油耗降至5升/100公里，商用车新车油耗接近国际先进水平2025年，乘用车油耗降至4升/100公里，商用车新车油耗达到国际先进水平重点工作领域1、整车轻量化技术、低滚阻轮胎、车身外形优化设计2、柴油机高压共轨、汽油机缸内直喷、均匀燃烧和涡轮增压等高效率发动机，提高热动能量转换效率3、商用车自动控制机械变速器、高效变速器、节能空调、起停技术和制动能量回收技术的研究优化主要路径1、加强对关键核心技术和零部件研发和产业化支持（促进传统新能源动力系统应用新一代增压直喷、混合动力、低摩擦等技术的开发和产业化）2、搭建产业共性技术平台，优势技术共享应用及通用技术与部件联合批量供应3、完善标准法规体系，提升检测评价能力，加强产品事中事后监管4、完善保障体系（通过税收、补贴等政策，加强混合动力系统的规模应用）5、加强国际合作（新技术、材料、关键部件开发，积极参与国际标准法规制定）节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。《中国制造2025》对我国未来节能汽车的发展目标、重点工作领域、主要路径等做了指示阐述。《中国制造2025》对节能汽车提出的目标8《中国制造2025》对新能源汽车提出的目标纯电动汽车是指其动力系统主要由动力蓄电池和驱动电机组成，从电网获得电力，并通过动力蓄电池向驱动电机提供电能驱动的汽车。插电式混合动力汽车是一种能从外部电源对其能量存储装置进行充电的混合动力汽车，具有纯电行驶模式。燃料电池汽车是指利用氢气和空气中的氧在催化剂作用下，在燃料电池中电化学反应产生的电能作为主要动力源的汽车。战略目标纯电动及插电式汽车：1.产业化取得重大进展。2.产业竞争力显著提升。3.配套能力明显增强。4.逐步实现车辆信息化、智能化。重点领域纯电动及插电式汽车：研发一体化纯电动平台。高性能插电式混合动力总成和增程式器发动机。3.下一代锂离子电动力电池和新体系动力电池，高功率密度、高可靠性电驱动系统的研发和产业化，构建自主可控的产业链。燃料电池汽车：1.关键材料、零部件逐步国产化。2.燃料电池堆和整车性能逐步提升。3.燃料电池汽车运行规模进一步扩大。燃料电池汽车：燃料电池催化剂、质子交换膜、碳纸、膜电极组件、双极板等关键材料批量生产能力建设和质量控制技术研究。燃料电池堆系统可靠性提升和工程化水平的研究。汽车、备用电源、深海潜器等燃料电池通用化技术研究。燃料电池汽车整车可靠性提升和成本控制技术。9智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，具备复杂环境感知、智能化决策、自动化控制功能，使车辆与外部节点间实现信息共享与控制协同，实现“零伤亡、零拥堵”，达到安全、高效、节能行驶的下一代汽车。《中国制造2025》对智能网联汽车提出的目标战略目标到2020年，掌握智能辅助驾驶总体技术及各项关键技术，初步建立智能网联汽车自主研发体系及生产配套体系。到2025年，掌握自动驾驶总体技术及各项关键技术，建立较完善的智能网联汽车自主研发体系、生产配套体系及产业群，基本完成汽车产业转型升级。技术突破基于大数据系统的智能化汽车产业链建设，突破车联网应用、信息融合、车辆集成控制、信息安全等关键技术。建立基于大数据系统的智能网联汽车自主研发体系和生产配套体系，基本完成汽车产业转型升级突破环境感知与多传感器信息融合技术、信息支撑平台与协同通信技术、智能决策及智能线控技术、智能网联汽车的车辆集成技术、智能网联汽车信息安全技术等关键技术。重点领域1、基于车联网的车载智能信息服务系统。2、公交及营运车辆网联化信息管理系统。3、装备智能辅助驾驶系统的智能网联汽车。4、装备自动驾驶系统的智能网联汽车。10在经济发展新常态下，我国汽车工业发展面临各种新问题与新挑战。应以推进《中国制造2025》战略为契机，以节能与新能源汽车为抓手，以节能减排为方向，全面推进我国汽车产业的结构调整与转型升级。确保国家能源安全核心竞争力提升降低污染环境保护国家战略达成汽车产业节能减排、转型升级发展节能与新能源汽车减缓国家石油对外依存度，2020年在67%大幅降低机动车污染气体及颗粒物排放扭转当前自主汽车技术落后、竞争力差的局面确保“汽车产业十三五规划”、《中国制造2025》战略目标达成小结及启示11欧洲节能汽车发展现状与路径日本节能汽车发展现状与路径美国节能汽车发展现状与路径国外节能汽车发展小结12欧洲节能汽车发展现状与路径政策法规与国情特征

欧洲以CO2排放量为基准，建立了完善的法规标准与监管体系，推出挂钩碳排放和燃油经济性的税收制度，从多方面推进汽车产业节能减排。政策法规

油耗法规：2020、2025年平均目标值：95克／公里、68-78克／公里

排放法规：欧六较欧五增加了PN（颗粒物粒子数量）限值，加严对柴油车NOX、HC+CO的排放要求

鼓励政策：奖励新能源车型购买并减免相关税费国情特征60%以上为平原，路况良好，堵车情况较少、平均车速高能源匮乏，燃油以柴油和95号汽油为主、价格较高，替代能源应用广泛用户环保意识高，注重驾驶乐趣、操控性与动力性高速公路网络完善，用户驾车出行平均里程长13欧洲车辆能耗水平与先进技术全球领先，2013年近1/4车型已实现百公里5L及以下能耗汽油机增压直喷+轻量化+先进电子电器→5L/100km以下油耗先进清洁柴油机或混合动力（含插电式）→部分车型4L/100km以下超低油耗能耗水平及技术现状欧洲2013年乘用车市场能耗水平主要节能技术方案欧洲节能汽车发展现状与路径欧洲节能技术路线及效果分布2020年前，以传统节能技术创新升级为主2020年后将以产品结构优化、新能源规模应用为主

14政策法规与国情特征

政府根据先进企业技术现状与规划制定相关政策与法规，主要基于性能指标、不限定技术路线1政策法规油耗法规：2015、2020年平均目标值：16.8km/L、20.3km/L排放法规：实施“后新长期规定”，柴油：NOx降低40%～65%、PM降低53%～64%。汽油：排放PM、带NOx吸附还原催化剂的直喷发动机汽车，实施与柴油车同等水平的PM规定

鼓励政策：小排量汽车有明显的税费优势。体现在“轻四轮车法”国情特征国家能源匮乏，几乎全依赖进口，高度关注应用节能技术地形多为山地丘陵，道路狭窄。城市堵车严重、平均车速低、均行驶距离短车型以紧凑型及以下车型为主日本节能汽车发展现状与路径15

2013年过半乘用车已满足2015年油耗法规

在自然吸气汽油机、CVT、混合动力等技术的研发应用与升级创新上全球领先日本节能车型（5L及以下）技术应用情况能耗水平与技术应用现状2013年日本国内乘用车油耗情况节能技术路径欧洲节能技术路线及效果分布2020年前将以传统汽车技术的创新升级结合混动实现节能2020年后以传统节能技术与混合动力创新升级挖潜、扩大插电式应用规模为油耗法规应对手段日本节能汽车发展现状与路径16政策法规与国情特征

美国支持鼓励新能源、替代燃料、混合动力、传统节能等创新应用，用户对新技术的接受度高，采用市场导+严格的法规+监管体系相结合→推进汽车产业节能减排政策法规油耗法规：9次加严，实行2012-2016年轻型车燃油经济性标准，采用城

市行驶循环和公路行驶循环测试法

排放法规：第三级汽车尾气排放标准，能够减少臭氧、颗粒物、二氧化氮和机动车排放的有毒气体，对汽油含硫量实施新的限制

鼓励政策：2009年美国能源部投入24亿美元扶持新能源汽车国情特征大城市堵车严重、平均车速低，城郊道路畅通用户偏好大型车（不利于轻量化），乘用车平均整备质量远高它国燃油费用较低，用户价格敏感度低，不利于节能技术发展用户乐于尝试先进技术（如增压直喷、先进电子电器、混合动力）美国节能汽车发展现状与路径17Yaris1.5(NA*4AT)Civic1.8(NA*CVT)Elantra1.8(NA*6AT)Corolla1.8(NA*CVT)RAV42.5(NA*6AT)Fusion2.5(NA*6AT)VoltPHV2.0FusionPHV2.0AccordPHV2.0JettaHV1.4TPassat2.0D(Diesel*6DCT)Jetta2.0D(Diesel*6DCT)Cruze2.0D(Diesel*6AT)Jetta1.8T(Turbo*6AT)Cruze1.4T(Turbo*6AT)Passat1.8T(Turbo*6AT)Fusion1.6T(Turbo*6MTCamry2.5(NA*6AT)Sonata2.4(NA*6AT)Altima2.5(NA*CVT)Accord2.4(NA*CVT)PriusPHV1.8PriusCHV1.5AccordHV2.0FusionHV2.0CAMRYHV2.5SonataHV2.05.0L/100km4.0L/100km：汽油NA：汽油

TC：柴油车：HV：PHVPriusHV1.8HVPHV汽油自然吸气汽油增压柴油车油耗（L/100km）从北美综合油耗换算2013年美国市场主要乘用车车型油耗kg能耗水平与技术应用现状美国乘用车平均油耗远高于欧洲和日本，大多数传统内燃机车型能耗在5L/100km以上美国是全球最大新能源、替代燃料、混合动力汽车消费市场混合动力、插电式混合动力车型能耗均低于5L/100km美国节能汽车发展现状与路径18欧洲在汽油机增压直喷、清洁柴油机、DCT、电子电器、轻量化等领域全球领先，部分车型能耗实现5L/100km以下，未来通过混合动力(柴油、插电式)规模应用达成更低能耗。日本法规标准基于市场和主流整车企业规划制定。以丰田为代表的车企在自然吸气汽油机、CVT、混合动力等技术研发应用全球领先；2020年后通过传统节能技术持续升级+混合动力（含插电式）的规模应用降低能耗。132美国部分地区执行全球最严排放标准，车辆能耗远高于日本、欧洲。政府鼓励技术创新，是全球最大的新能源、替代燃料、混合动力汽车消费市场。4实现车辆节能减排有多条技术路径，如自然吸气汽油机升级优化+CVT、增压直喷汽油机+DCT、清洁柴油机、混合动力（含插电式）等均能实现5L/100km的能耗。5节能、新能源、智能汽车融合发展是大势所趋，汽车产业智能、电子驱动时代即将到来。62020年前，传统节能技术的创新升级仍将是汽车工业节能减排的主要途径。国外节能汽车发展小结19我国汽车产业现状我国节能汽车发展思考政策建议20L/100kmN=1349整备质量（kg）国内近半数车型已达到或接近三阶段油耗法规标准；除插电式混动车型外，无一满足四阶段油耗标准。节能汽车技术应用比例较低，且多集中在发动机、变速器领域。能耗及技术水平2012-2014年我国乘用车油耗情况国内乘用车技术应用情况我国汽车产业现状21主流节能技术路径

自主整车企业在节能技术应用上主要受市场需求与政策法规的影响。目前市场偏向于欧洲的增压直喷汽油机+DCT路线，辅以部分先进电子电器、低摩擦、轻量化、清洁柴油机技术，未来考虑通过扩大混合动力（插电式为主）与纯电动的规模应对更为严苛的法规标准。长安汽车节能技术产品应用路线当前国内主流乘用车企业节能技术发展路径我国汽车产业现状22

我国地形和路况与日本相仿、油耗/排放法规参照欧洲制定、用户需求与平均能耗现状同美国较为一致，结合我国独立自主的能源战略与汽车工业发展规划表明：我国的乘用车节能减排工作，既要充分汲取、借鉴国外成功经验，又不能照搬某个国家或地区的某种技术路线，必须探寻一条具有中国特色、可持续发展的节能技术发展路径。地形地貌道路、交通状况用户需求法规体系技术应用能耗现状宏观战略、政策导向日本日本美国欧洲欧洲美国相对独立我国乘用车产业发展相关影响因素与国际典型区域的相似性我国节能汽车发展思考23传统节能技术存在降低能耗的瓶颈。例如对于中级乘用车中的传统汽油车型或中级以上的传统内燃机乘用车，当前节能技术几乎无法达成5L/100km以下的能耗，这时就必须采用强混或新能源技术。油耗法规应对L/100km7654321自然吸气自然吸气自然吸气自然吸气小型紧凑型中级中级及以上SUV+48V+48V+48V+48V+48V+48V增压小型化增压小型化增压小型化+48V增压小型化+48V柴油车+48V+48V柴油车柴油车+48V强混强混PHEV强混强混PHEV我国节能汽车发展思考24随着排放法规的不断严格（欧六及以后），将对部分节能技术应用造成影响，我们在制定节能技术路径规划时应予以重视和提前做好应对措施。节能技术+/-和排放的关系轻量化+发动机做功量减少，排放减少(λ=1的前提下）直喷-和PFI相比，PM增加

措施：提高燃压，微粒化喷嘴、增加GPF等发动机小型化-高速高负荷的排放增量措施：发动机改良（高功率化kW/L）、排气系统优化增压-高热容量的涡轮对催化器快速暖机不利，增加HC、CO排放措施：涡轮小容量化（但性能下降），增加贵金属等可变气门+增加内部EGR等减少NOx排放阿特金森+高膨胀比提高燃烧效率（减少HC,CO排放）EGR+NOx减少HEV+纯电行驶，电机辅助，各种电动化减少发动机(过度)做功量，催化器快速暖机控制48V系统+电机辅助，各种电动化（过渡）减少发动机做功量STT0暖机后怠速排放低、再起动时若匹配不佳可能会恶化排放法规应对我国节能汽车发展思考25我国节能汽车发展思考综合各种需求因素，建议采用多种技术路径（新能源、节能、替代燃料）相结合、分阶段的节能技术发展策略，制定差异化的细分市场节能技术路径，助力我国汽车产业节能减排目标达成、可持续健康发展和产业转型升级。扩大新能源汽车应用节能技术创新升级、挖潜我国节能汽车技术发展途径扩大替代燃料汽车应用2020年：5L/100km2025年：4L/100km能耗目标26细分市场技术应用及结构优化建议细分市场市场份额面向2025年的节能技术应用思考微/小型轿车积极引导、努力提升传统汽油车节能技术升级挖潜，部分CNG、纯电动车型紧凑型及以上轿车巩固紧凑型市场、控制中大型比例汽油动力系统升级挖潜+混合动力（含插电式）+先进电子电器+轻量化/低摩擦技术+替代燃料（资源丰富地区应用）+部分电动车（公共领域、高端市场）SUV、MPV抑制过快增长、适度削减份额汽油动力系统技术升级+清洁柴油车部分应用+混合动力（含插电式）+先进电子电器+轻量化/低摩擦技术交叉型乘用车顺应市场、逐步缩减逐步移植小型轿车的传统节能技术；部分应用CNG、纯电动（物流车）我国节能汽车发展思考27节能汽车技术应用推进及目标规划传统自然吸气汽油机升级（除直喷）+适度轻量化+低风阻车身设计+低粘度机油等低成本节能技术传统汽油机升级+部分涡轮增压+AMT+低风阻、轻量化车身设计+低粘度机油等低成本节能技术汽油机可变技术+涡轮增压+缸内直喷+混合动力初步产业化+DCT+CVT+6MT+轻量化、低风阻设计及材料应用+部分低摩擦技术+EPS、STT、高效空调等电子电器汽油机可变技术+涡轮增压+缸内直喷+清洁柴油机+DCT+多档AT+6MT+轻量化、低风阻设计及材料应用+部分低摩擦技术+EPS、高效空调等电子电器传统汽油机持续升级+涡轮增压+持续轻量化/低摩擦设计与材料应用+部分低成本先进电子电器汽油机持续升级（普及增压+部分直喷）+AMT+持续轻量化、低摩擦技术产品升级应用+STT、高效空调等成熟电子电器汽油机升级挖潜+标配涡轮增压+普及直喷+混合动力规模应用+普及DCT、CVT、6MT+持续轻量化、低摩擦优化力度+标配STT/高效空调/EPS等节能电子电器燃料车型汽油机升级挖潜+标配涡轮增压、直喷+混合动力规模应用+普