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1、1,新能源汽車基礎,新能源技術中心,1,靳旭 2010-04-06,2,人 車 夢想,3,電動汽車的分類,純電動車,燃料電池車,混合動力車,電能存儲系統(tǒng),電能再生系統(tǒng),電能存儲/再生系統(tǒng)+可消耗燃料,電動機,電動機,電動機+內(nèi)燃機,（蓄電池、超級電容、飛輪）,（燃料電池）,（+汽油/柴油/天然氣等）,能源種類,蓄電池+燃料電池,混合能源型,單一能源型,串聯(lián)式,并聯(lián)式,混聯(lián)式,能源組合,EV,FEV,HEV,,,,,,,,,,,,蓄電池/超級電容,,,,以蓄電池+內(nèi)燃機為主,零排放 正在科研階段，產(chǎn)業(yè)化尚有距離,排放程度降低 仍依賴內(nèi)燃機，結(jié)構復雜，技術難度大,動力輸出,,零排放 關鍵技術在蓄電
2、池,,,,本次重點研究對象,,基本評價,,,新能源汽車簡介,4,新能源汽車簡介,5,單一電機驅(qū)動,純電動為未來技術發(fā)展方向，同時為其他新能源技術基礎； 零排放，有利于節(jié)能環(huán)保； 不受傳統(tǒng)發(fā)動機資源限制； 核心技術整車控制策略VCU可自主開發(fā)；,受電池成本和比能量的限制，整車成本較高，續(xù)駛里程較短，高速性能低于傳統(tǒng)動力； 基礎設施建設尚不完善； 安全性有待于進一步驗證；,優(yōu)點：,缺點：,適合于市內(nèi)中短途客貨運輸以及上下班代步工具車等，可通過補電增程提高續(xù)駛里程，不適合于高速公路行駛工況。,輪轂電機驅(qū)動,成熟系統(tǒng)，成本較低，技術穩(wěn)定可靠，本方案產(chǎn)業(yè)化可行性較強，近期開發(fā)技術方案,技術較先進，驅(qū)動力
3、控制較為靈活，車內(nèi)空間和布置自由度得到極大改善，易于應用在傳統(tǒng)車輛中實現(xiàn)四驅(qū)，目前技術尚不成熟，不具備應用性,純電動技術路線分析,5,,,,新能源汽車簡介,6,發(fā)動機,,發(fā)電機,電動機/控制器,,,,,蓄電池組,,,,,,整車控制器,,,,,,,,,,,補電增程與串聯(lián)混合動力技術路線對比分析,,補電增程,串聯(lián)混合動力,以純電動驅(qū)動為基礎，必要時采用內(nèi)燃機發(fā)電增加續(xù)駛里程，以純電動為技術基礎,為提高內(nèi)燃機效率，通過內(nèi)燃機發(fā)電保證內(nèi)燃機始終工作在高效區(qū)域內(nèi)，動力電池作為備用能量儲備單元，以內(nèi)燃機技術為基礎,技術來源,核心技術,系統(tǒng)要求,內(nèi)燃機僅工作在有限的功率點，內(nèi)燃機控制技術相對簡單，技術可自主
4、突破，對動力電池同時充放電能力要求較高，核心技術依賴純電動,保持內(nèi)燃機工作在高效區(qū)域，EMS控制策略相對復雜，對動力電池要求稍低于補電增程，核心技術依賴于內(nèi)燃機控制技術,要求動力電池具有一定容量，對內(nèi)燃機補電功率要求不高,要求內(nèi)燃機補電功率滿足任何工況下電機驅(qū)動功率要求，對電池容量要求不高,補電增程技術相對簡單，對傳統(tǒng)內(nèi)燃機技術依賴程度較低,,,,,,新能源汽車簡介,7,,EV,降低油耗、排放，提高動力性能,找到控制參數(shù)和控制策略的修正的方法和規(guī)律，得到修正的數(shù)學模型,主要解決發(fā)動機、電機、控制器、電池等部件熱管理的關鍵技術,主要是提高各ECU的升級維護的可操作性、離線故障診斷、故障安全報警、
5、行車等過程的邏輯控制、整車上電等CAN總線控制技術的工程應用,開展動力系統(tǒng)機電耦合裝置研究，實現(xiàn)動力系統(tǒng)一體化功能,,4、動力系統(tǒng)集成技術,主要解決動力電池成組監(jiān)控管理及提高電池充電速度等關鍵技術,,1、動力電池成組及管理技術,,6、熱管理技術,,7、基于CAN總線的網(wǎng)絡通訊和控制技術,,5、整車的試驗及匹配標定技術,,3、整車控制技術,,,,,,,,2、電機及控制技術,,主要開展電機系統(tǒng)應用研究，建立電機系統(tǒng)的測試試驗平臺,新能源汽車簡介,EV核心技術簡介,8,主控制器軟件平臺,整車控制器硬件平臺,,并聯(lián)式HEV能量管理,混聯(lián)式HEV能量管理,純電動EV能量管理,整車控制器系統(tǒng)構成,整車控制
6、器主要作用為協(xié)調(diào)發(fā)動機和電機能量分配問題、整車工況模式轉(zhuǎn)換、突發(fā)事件處理以及電池能量管理協(xié)調(diào)等問題,新能源汽車簡介,9,主要功能： 整車狀態(tài)的實時獲?。?駕駛者意愿識別和控制模式判斷 動力裝置（發(fā)動機、電動機）控制 和電池組的合理應用 制動能量的回饋儲存 整車故障的檢測和處理 控制器內(nèi)部中斷和及時的管理 外圍相連驅(qū)動模塊的管理 輔助系統(tǒng)（制動、轉(zhuǎn)向和空調(diào)）的控制,整車控制器的作用及功能,整車控制器控制功能示意圖,新能源汽車簡介,高可靠性、舒適性、經(jīng)濟性的控制策略的制定及實現(xiàn)。,技術關鍵點：,10,動力電池主要技術要素,,關鍵技術,成組應用技術研究和設備研制,關鍵材料,新能源汽車簡介,11,,
7、動力電池的關鍵材料、關鍵技術在電池廠家積極參與下都得到了快速發(fā)展，電池單體的性能已滿足電動汽車技術指標的要求。然而，電池的不一致性是絕對的，一致性則是相對的。從相關實驗數(shù)據(jù)得知，模塊電池（一般為5至10單體組合）的性能與壽命僅為單體電池性能與壽命的50%左右，若整組估計只能達到單體壽命的30%-40%，而實際車輛工況將會更惡劣。 當前國內(nèi)絕大多數(shù)電池廠家負責電池的生產(chǎn)，對電池應用狀態(tài)了解甚小，基本不具備成組能力，并且缺乏實車成組應用的條件；整車廠雖具有電池成組應用技術的條件且具備簡單的工程經(jīng)驗，但缺乏系統(tǒng)的成組應用技術管理，基本都是依賴電池廠家打包電池成組理念，動力電池成組技術，成組充、放電
8、和維護管理等成組應用技術和設備研究沒有受到應有的關注；使其嚴重滯后于動力電池的發(fā)展，且制約了整車的性能。隨著電池技術的快速發(fā)展，成組應用技術已經(jīng)突顯為制約鋰離子等新型動力電池和電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要問題。,混合動力汽車成組技術,純電動汽車成組技術,新能源汽車簡介,12,,動力電池成組技術要素及分析,動力電池成組技術要素涉及到材料學、電化學、制造、測試、檢測、信號傳輸?shù)葘W科領域和工程應用實踐，動力電池成組技術是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、靈活生產(chǎn)，取得理想技術經(jīng)濟效果的制造技術的總稱。主要包含以下要素：,新能源汽車簡介,13,鎳氫與鋰離子電池對比,注：鋰離子動力電池以目前應用較廣的磷酸鐵鋰電池為例,結(jié)論：鎳
9、氫電池在混合動力車中還有機會，但幾乎不可能適用EV。,電池類型,新能源汽車簡介,14,簡單比較幾種技術成熟度較高的鋰離子電池正極體系,新能源汽車簡介,15,電機系統(tǒng),電機本體,電機控制器,普通電機,異步電機控制器,混合動力用盤式電機,永磁電機,永磁電機,異步電機,電機系統(tǒng)業(yè)務構成,,永磁電機控制器,注：直流電機技術成熟，控制簡單，資源豐富，不再進行規(guī)劃分析；開關磁阻電機尚處于預研階段，技術上進行跟蹤。,新能源汽車簡介,16,各種電機性能、控制技術和應用趨勢,各種類型電機比較,1、異步電機目前廣泛應用，國內(nèi)異步電機本體達到國際水平，直接采購即可。 2、永磁電機為主要發(fā)展趨勢，特別是在混動上。永磁
10、電機國內(nèi)外水平差距較大，國內(nèi)尚無量產(chǎn)機型，混合動力用永磁電機目前主要靠系統(tǒng)供貨進口解決。 包頭長安永磁電機廠、大連橫田電機廠處于國內(nèi)領先。比亞迪采用自行開發(fā)的永磁電機。,新能源汽車簡介,17,新能源汽車簡介,18,電動汽車電機系統(tǒng)應用情況 在電動汽車（不包含低速場地車）中應用的主流電機系統(tǒng)有異步電機和永磁同步電機兩類。應用情況如下： 1、永磁同步電機具有較寬的橫轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)，具有較好的牽引特性，是當前和今后電動汽車用電機的主流。如豐田的PRIUS和本田的CIVIC混合動力汽車。 2、異步電機也是較適合應用于電動汽車的牽引電機，但因其功率密度較低且效率低，因此比較適合于大型電動汽車上應用。
11、,電機種類應用狀態(tài)：美國傾向于異步電機系統(tǒng)，日本則傾向于永磁電機系統(tǒng)。異步和永磁電機系統(tǒng)在國內(nèi)當前都屬于應用主流，業(yè)界普遍認為永磁電機是以后電動車用電機發(fā)展的趨勢。 豐田和本田電動汽車中應用的電機系統(tǒng)已實現(xiàn)產(chǎn)品化，國內(nèi)尚處在樣機或小批量試驗階段,日美代表車型電機系統(tǒng)應用情況：,新能源汽車簡介,19,電機控制器功能介紹,電動汽車用電機控制器技術水平國內(nèi)外差距較大，也是制約國內(nèi)電機系統(tǒng)批量化生產(chǎn)的主要因素之一，同時控制器的性能是電機系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關鍵，也是整車提升競爭力的關鍵，是降低電機系統(tǒng)成本的關鍵點之一。,新能源汽車簡介,20,電機控制器開發(fā)技術介紹,功率器件制造及保護技術： 大功率器件（I
12、GBT，高壓大容量電容、功率二極管等）制造技術掌握在國外公司中，目前國內(nèi)應用的全靠采購國外產(chǎn)品，是電機控制器成本的主要構成；國內(nèi)科研院所、高校以及電機控制器廠家都停留在如何應用和保護電路的技術狀態(tài)。,軟件控制算法：需根據(jù)整車工況匹配電機效率以及電機扭矩，協(xié)調(diào)整車控制策略開發(fā)，國內(nèi)外電機控制器的控制基本理論是相同的，為矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制；但國內(nèi)控制算法在細節(jié)及智能化（參數(shù)自整定技術和系統(tǒng)熱管理技術）等高端控制處落后于國外。,電機特性測試,需建設電機系統(tǒng)測試試驗室。,新能源汽車簡介,21,新能源汽車簡介,電機控制器程序框圖,22,新能源汽車簡介,什么是CAN ? CAN，全稱為“Control
13、ler Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最初，CAN被設計作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡。 CAN 是怎樣發(fā)展起來的？ CAN最初出現(xiàn)在80年代末的汽車工業(yè)中，由德國Bosch公司最先提出。當時，由于消費者對于汽車功能的要求越來越多，而這些功能的實現(xiàn)大多是基于電子操作的，這就使得電子裝置之間的通訊越來越復雜，同時意味著需要更多的連接信號線。提出CAN總線的最初動機就是為了解決現(xiàn)代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號線。于是，他們設計了一個單一的網(wǎng)絡總線，所有的外圍器件可以
14、被掛接在該總線上。1993年，CAN 已成為國際標準ISO11898(高速應用)和ISO11519（低速應用）。 CAN是一種多主方式的串行通訊總線，基本設計規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10Km時，CAN 仍可提供高達50Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。 由于CAN總線具有很高的實時性能，因此，CAN已經(jīng)在汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、工程機械、安全防護等領域中得到了廣泛應用。,CAN總線技術,23,新能源汽車簡介,CAN總線技術,CAN的作用：相當于整車的神經(jīng)網(wǎng)絡,8T純電動環(huán)衛(wèi)車CAN網(wǎng)絡簡圖,24,我們的追求：,,世界知名汽車品牌！,人類因夢想而偉大,
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