新能源汽车电子关键技术

新能源汽车电子关键技术湖南大学钟志华2010年6月内容提纲新能源汽车现状与趋势新能源汽车关键电控技术新能源汽车电子产业的机遇与挑战新能源汽车发展现状与趋势新能源汽车关键电控技术新能源汽车电子产业的机遇与挑战新能源汽车现状与趋势——背景产量增长率（万辆）000102030406070809102000-2009年我国汽车产销量与增长率我国汽车产销量和保有量迅速增长，我国汽车产销量和保有量迅速增长，19981998--20082008年汽车保年汽车保有量年均增长有量年均增长14%14%，截止，截止20102010年，保有量达年，保有量达1.921.92亿辆亿辆新能源汽车现状与趋势——背景随着我国汽车用油量大量增加，导致我国石油消耗总量迅速随着我国汽车用油量大量增加，导致我国石油消耗总量迅速攀升，石油依赖进口严重危机国家能源安全攀升，石油依赖进口严重危机国家能源安全（万吨）2000200120022003200420052006200720082009☆车用石油消费比例：49.7%46.2%44.4%51.1%☆2008年我国原油对外依存度达49.8%新能源汽车现状与趋势——背景机动车尾气排放严重污染城市环境，二氧化碳造成全球温室效机动车尾气排放严重污染城市环境，二氧化碳造成全球温室效应日益严重，改善城市空气质量和实现可持续发展刻不容缓应日益严重，改善城市空气质量和实现可持续发展刻不容缓☆大城市机动车尾气排放占城市污染总量65%以上☆中国面临CO2巨大减排压力：到2020年，单位GDPCO2比2005年下降40%至45%机动车尾气排放分担率（2005年）63%74%46%86%96%56%COHCNOX北京上海中心区新能源汽车现状与趋势——背景电网负荷平衡和储能技术手段寻求新的突破电网负荷平衡和储能技术手段寻求新的突破☆电网峰谷负荷差日益拉大，北京电网已超过40%，上海甚至达到60%☆抽水储能电站效率约70%☆采用电动车辆夜间充电有效避免电能二次回收损耗☆美国等发达国家把发展电动汽车与蓄电池储能纳入电网发展规划新能源汽车现状与趋势——背景20092009年国务院公布的年国务院公布的《《汽车产业调整和振兴规划汽车产业调整和振兴规划》》明确提出明确提出要实施新能源汽车战略要实施新能源汽车战略新能源新能源混合动力、纯电动、燃料电池、氢动力混合动力、纯电动、燃料电池、氢动力☆新能源汽车技术经历了百花齐放的探索期后，主流技术已逐步清晰，实现汽车动力电气化，发展电动汽车是其总体趋势和战略重点，在国际上已形成共识☆2010年6月1日,财政部、科技部、工信部、国家发改委联合出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》,确定在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作☆2009年9月，温家宝总理召开座谈会，将电动汽车确立为我国战略性新兴产业之一。新能源汽车现状与趋势——现状电动汽车三纵三横技术体系燃料电池汽车燃料电池汽车整车技术整车技术燃料电池发动机燃料电池发动机匹配和标定匹配和标定混合动力汽车混合动力汽车整车技术整车技术标定和匹配标定和匹配发动机技术发动机技术机电耦合技术机电耦合技术纯电动汽车纯电动汽车整车技术整车技术标定和匹配标定和匹配多能源动力总成控制系统多能源动力总成控制系统电机驱动控制系统电机驱动控制系统动力电池及电池管理系统动力电池及电池管理系统新能源汽车现状与趋势——现状目前已初步具备产业化基础目前已初步具备产业化基础天津清源比亚迪万向海马东风中通中大青山北理工纯电动汽车纯电动汽车新能源汽车现状与趋势——现状混合动力汽车混合动力汽车奇瑞长安南车一汽新能源汽车现状与趋势——现状科技部、财政部、发改委、工业和信息化部积极推进科技部、财政部、发改委、工业和信息化部积极推进““十城千辆十城千辆””大规模示范大规模示范新能源汽车现状与趋势——趋势国外趋势国外趋势日本经产省创新能源技术计划日本经产省创新能源技术计划200020102020203020402050Batterycapacity(vs.currentlevel)1time3timesBatterycost1/21/10●Electricvehicle(EV)Travelingdistanceonafullcharge200km500km-ImprovementofbatteryperformanceLeapincruisingdistanceDrasticcostreduction1.5times1time7times1/71/40130km-Developmentofpost-Liionbatteries●Plug-inhybridvehicle(PHEV)-ImprovementofLiionbatteryperformance200020102020203020402050200020102020203020402050Batterycapacity(vs.currentlevel)1time3timesBatterycost1/21/10●Electricvehicles(EV)Travelingdistanceonafullcharge200km500km-ImprovementofbatteryperformanceLeapindrivingdistanceDrasticcostreduction1.5times1time7times1/71/40130km-Developmentofpost-Liionbatteries●Plug-inhybridvehicles(PHEV)-ImprovementofLiionbatteryperformance由HEV转向PHEV，再发展EV日本多数汽车公司发展小型电动车新能源汽车现状与趋势——趋势我国电动汽车发展思路我国电动汽车发展思路期望汽车行业借纯电动汽车实现弯道超车，由汽车消费大国转向汽车强国的意图在《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点通知》中再一次得到体现：☆插电式混合动力车、纯电动乘用车每辆最高补助分别为5万元、6万元☆混合动力则被列为“节能技术”，每辆补贴3000元☆燃料电池技术由于技术尚不成熟，不在此次补贴范围内。微型、小型纯电动车大中型电动城市客车优先发展优先发展新能源汽车发展现状与趋势新能源汽车关键控制技术新能源汽车电子产业的机遇与挑战新能源汽车关键电控技术动力电子技术电池管理系统高压供电管理整车控制器电机驱动系统发动机控制系统底盘电子技术ABS/TCS/ESPEPS信息与舒适电子技术车载信息网络电动空调组合仪表新能源汽车电子新能源汽车电子新能源汽车关键电控技术——动力电子电池管理系统电池管理系统BMSBMS目的：☆提高电池组使用寿命☆提高电池组安全性☆监控与预测电池状态功能：☆单体电压监测☆热管理☆电池SOC和SOH预测☆电量均衡管理关键技术SOC预测、双向均衡、电池管理ASIC、可靠性设计新能源汽车关键电控技术——动力电子高压供电管理系统高压供电管理系统☆高压电气安全高压回路绝缘电阻检测碰撞自动断路☆高压回路供电预充电控制主回路、空调、充电等通断控制过压、过流保护故障检测与诊断分级能量供给管理策略高压卸荷控制关键技术：绝缘电阻检测、高压大电流固态继电器、真空直流接触器新能源汽车关键电控技术——动力电子电机驱动控制系统电机驱动控制系统电动汽车主流驱动电机：交流异步电机永磁同步电机直流永磁无刷电机电驱动系统需求特征：☆低速高扭矩：起步快、爬坡能力强☆高速大功率：最高车速、宽恒功率去☆体积小、重量轻☆短时过载☆能量效率高关键技术：无传感器矢量控制技术、混合励磁驱动技术、功率电力电子模块新能源汽车关键电控技术——动力电子无离合器两档自动变速器无离合器两档自动变速器技术特点：☆无离合器、自动同步换挡☆结构简单、成本低☆扩展电机驱动的高效区关键技术：☆驱动电机快速、准确的转速控制☆换挡策略，动力性与经济性的优化控制新能源汽车关键电控技术——动力电子整车控制器整车控制器VCUVCU功能：☆整车电控系统监测与控制☆多能源管理与优化☆驾驶意图识别与控制☆故障诊断关键技术：☆多能源管理策略☆分布式网络控制技术新能源汽车关键电控技术——底盘电子电动汽车电动汽车ABS/TCS/ESPABS/TCS/ESP☆电力制动与机液制动协调控制，实现制动安全性和能量回收的最优化☆基于电机转矩控制的TCS关键技术：☆电力制动与机液制动协调控制策略☆底盘一体化控制技术新能源汽车关键电控技术——底盘电子电动助力转向电动助力转向EPSEPS传统液压、电液伺服转向系统不再满足电动汽车高效节能的要求，电动助力转向EPS是电动汽车的必然选择转向柱助力CEPS技术成熟，适应小型、微型车辆齿轮齿条助力REPS技术正在发展，适应大中型车辆关键技术：☆机电集成转向驱动技术☆助力特性整车匹配技术☆位移、转矩传感器技术☆无刷直流电机及伺服驱动技术新能源汽车关键电控技术电动空调电动空调电动压缩机制冷与电加热混合制热是当前电动汽车应用较为成熟的方案，实现车内环境的冷热调节高压电源电动压缩机逆变器风扇电机PTC-R加热器A/C控制器执行器传感器关键技术：☆电动空调逆变电源技术☆电动压缩机平稳驱动技术新能源汽车关键电控技术电动汽车仪表电动汽车仪表电动汽车仪表在显示信息和功能方面相对传统汽车复杂许多，显示的信息包括整车、传统信号、电动汽车、动力电池、电气安全、充电等。技术特点：☆指针仪表与液晶仪表结合☆全数字化☆CAN总线技术新能源汽车发展现状与趋势新能源汽车关键电控技术新能源汽车电子产业的机遇与挑战新能源汽车电子产业的机遇与挑战汽车产业振兴规划：电动汽汽车产业振兴规划：电动汽车产销量成规模，形成车产销量成规模，形成5050万辆各类新能源车产能，新万辆各类新能源车产能，新能源车销量占乘用车销量能源车销量占乘用车销量5%5%““十城千辆十城千辆””示范工程：示范工程：20122012年示范城市由年示范城市由1313个扩展到个扩展到2020个，推广个，推广2020万辆新能源汽车开展示范万辆新能源汽车开展示范运行运行电动汽车进入快速发展期新能源汽车汽车电子零部件需求加大新能源汽车电子产业的机遇与挑战经过经过““九五九五””、、““十五十五””、、““十一五十一五””发展，已有一批从事电动汽发展，已有一批从事电动汽车研发的单位掌握了新能源汽车电子部分关键技术，研发力车研发的单位掌握了新能源汽车电子部分关键技术，研发力量和研发平台基本已成体系，初步具备产业化的基础条件量和研发平台基本已成体系，初步具备产业化的基础条件燃料电池驱动电机动力蓄电池电子控制天伦民瑞九夷三普中科院化物所新源动力中科易能中纺锐力有色院天津蓝天华中科技泰州春兰神力科技安乃达苏州新恒湖南神舟时代集团北理工中炬森莱御能动力新能源汽车电子产业的机遇与挑战关键技术/产品与国外对比发动机电控系统差距较大电机驱动系统系统集成差距小关键功率模块和MCU依赖进口ABS/TCS/ESP研发阶段，差距较大EPSREPS仍处研发阶段，差距大电动空调电池管理系统DC/DC差距小，未形成批量自动变速器仪表存在一定差距，未形成批量新能源汽车电子产业的机遇与挑战☆新能源汽车电子产业前景广阔，市场巨大☆我国在新能源汽车关键电控零部件研发方面取得重要进展，部分技术与产品与国外相比差距较小☆与传统汽车密切相关的汽车电子零部件，差距仍然存在☆企业规模较小，市场竞争能力弱☆新能源汽车电子零部件发展滞后于新能源汽车发展的需求小结小结谢谢！谢谢！