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,串聯式,并聯式,混聯式,能源組合,EV,FEV,HEV,蓄電池/超級電容,以蓄電池+內燃機為主,零排放 正在科研階段，產業(yè)化尚有距離,排放程度降低 仍依賴內燃機，結構復雜，技術難度大,動力輸出,零排放 關鍵技術在蓄電池,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。,輪轂電機驅動,成熟系統(tǒng)，成本較低，技術穩(wěn)定可靠，本方案產業(yè)化可行性較強，近期開發(fā)技術方案,技術較先進，驅動力控制較為靈活，車內空間和布置自由度得到極大改善，易于應用在傳統(tǒng)車輛中實現四驅，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,補電增程與串聯混合動力技術路線對比分析,補電增程,串聯混合動力,以純電動驅動為基礎，必要時采用內燃機發(fā)電增加續(xù)駛里程，以純電動為技術基礎,為提高內燃機效率，通過內燃機發(fā)電保證內燃機始終工作在高效區(qū)域內，動力電池作為備用能量儲備單元，以內燃機技術為基礎,技術來源,核心技術,系統(tǒng)要求,內燃機僅工作在有限的功率點，內燃機控制技術相對簡單，技術可自主突破，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，核心技術依賴于內燃機控制技術,要求動力電池具有一定容量，對內燃機補電功率要求不高,要求內燃機補電功率滿足任何工況下電機驅動功率要求，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,找到控制參數和控制策略的修正的方法和規(guī)律，得到修正的數學模型,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、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,并聯式HEV能量管理,混聯式HEV能量管理,純電動EV能量管理,整車控制器系統(tǒng)構成,整車控制器主要作用為協調發(fā)動機和電機能量分配問題、整車工況模式轉換、突發(fā)事件處理以及電池能量管理協調等問題,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 控制器內部中斷和及時的管理 外圍相連驅動模塊的管理 輔助系統(tǒng)（制動、轉向和空調）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、經濟性的控制策略的制定及實現。,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,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。從相關實驗數據得知，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。 當前國內絕大多數電池廠家負責電池的生產，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，成組應用技術已經突顯為制約鋰離子等新型動力電池和電動汽車產業(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、信號傳輸等學科領域和工程應用實踐，動力電池成組技術是實現優(yōu)質、高效、靈活生產，取得理想技術經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,結論：鎳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。永磁電機國內外水平差距較大，國內尚無量產機型，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。,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)已實現產品化，國內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外差距較大，也是制約國內電機系統(tǒng)批量化生產的主要因素之一，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（IGBT，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，目前國內應用的全靠采購國外產品，是電機控制器成本的主要構成；國內科研院所、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：需根據整車工況匹配電機效率以及電機扭矩，協調整車控制策略開發(fā)，國內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矩控制；但國內控制算法在細節(jié)及智能化（參數自整定技術和系統(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“Controller Area Network”，即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。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絡。 CAN 是怎樣發(fā)展起來的？ CAN最初出現在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絡總線，所有的外圍器件可以被掛接在該總線上。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的數據傳輸速率。 由于CAN總線具有很高的實時性能，因此，CAN已經在汽車工業(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：相當于整車的神經網絡,8T純電動環(huán)衛(wèi)車CAN網絡簡圖,24,我們的追求：,世界知名汽車品牌！,人類因夢想而偉大,