纯电动汽车电子控一汽制关键技术研究-

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1、中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 1 纯电动汽车电子控制关键技术 研究 中国第一汽车集团公司技术中心 2010.10.15 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 2 目 录 课题研究目标与技术指标 3 主要研究内容 2 课题的目的和意义 1 项目组织与管理 5 课题研究技术路线 4 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 3 汽车工业节能减排减碳压力巨大发展节能与新能源汽车 势在必行 如果到 2030 年 , 大部分汽车都是混合动力汽车和纯电动汽车 , 与传统汽车相比 ,

2、二氧化碳排放将减少 42% 。发展新能源汽车产业将成为中国实现碳减排诺言和经济结构调整的重要举措。 不仅考虑原油的成本与环保问题，从国家的经济安全角度上，也必须要主动地减少我们对国际原油市场的依赖，来保证我们国家的能源的安全。 发展混合动力汽车和电动汽车能够缩短我国汽车工业与世界先进汽车工业的差距。因此：国务院七大新兴战略性产业之一：电动汽车；工信部五个新兴支柱产业之一：节能和新能源汽车。汽车工业高速发展2008 年1 、日本： 1 156. 42 、中国： 934. 53 、美国： 868. 1 4 、德国： 604. 1 5 、韩国： 382. 7 2006 年1 、日本： 11482 、

3、美国： 11263 、中国： 7194 、德国： 5925 、韩国： 394数据来源：世界汽车工业国际协会2009 年1 、中国： 13792 、日本： 7933 、美国： 571 4 、德国： 521 5 、韩国： 3512009 年 汽车保有量达 7 6 1 9 . 3 1 万辆。人均保有量水平 ：中国 56 辆 / 千人 ； 世界平均拥有量 120 辆 / 千人 ； 发达国家 500 辆 / 千人 .温室气体大量排放，大气污染日趋严重 欧洲 ， 2007 年 12 月通过了一项议案 ， 即到 2012 年 ， 新出厂汽车的平均二氧化碳排放量强制限制在每公里 130 g 以内 ， 日本为实

4、现 2020 年减排 25 % 中期目标 ， 决定 2020 年新车中环保车所占比例由 20 05 年 1 %提高到 50 % 。 2009 年 12 月丹麦的哥本哈根峰会前夕中国政府率先在北京向世界庄重承诺：到 2020 年 ，单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 40 % 45 % 。石油资源 日渐枯竭，能源 安全受到威胁2 0 2 0 年以后 ， 全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口 ， 2 0 5 0 年供需缺口将达到每年 500 亿桶 ， 几乎相当于 2000 年世界石油总产量的两倍 。 据有关专家勘测 ，如果按照目前的消费水平 ， 世界石油资源仅供维持 60 -

5、100 年左右 。2009 年中国石油表观消费量为 4 0 8 3 7 . 5 万吨，仅次于美国，位居世界第二。2009 年中国石油净进口量 2 1 8 8 8 . 5 万吨，石油进口依存度达到 5 3 . 6 % 。1.课题目的与意义 研究背景 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 纯电动汽车 可最大幅度减低燃油消耗和改善排放； 是近期节能与新能源汽车发展战略的主流。 整车电子控制系统（ VCU） 是电动汽车动力系统集成的核心部件，是体现整车企业 自主知识产权和产品水平的核心技术 ； 技术成熟度及产品水平直接影响整车的动力性、安全性及经济性，是纯电动汽

6、车产业化成功与否的关键技术 ； 是促进节能与新能源汽车创新体系和产业链形成的不可或缺的关键环节，具有重要的战略意义。 VCU关键技术研究和产品开发 有助于推动电动汽车产业化进程 ， 符合国家节能减排发展战略； 有利于突破外国公司的技术垄断，尽快掌握纯电动汽车的关键技术； 有助于推进一汽集团新能源汽车开发进程，增强企业自主开发和自主创新能力 。 1.课题目的与意义 目的意义 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 丰田、日产、通用和福特等整车企业，德尔福、大陆、博世集团等汽车电子零部件巨头，都在进行整车控制器研发和生产 。 部分汽车设计公司，如奥地利 AVL

7、、德国 FEV、英国 RICARDO等，也为整车厂提供整车控制器技术方案 ； 控制器核心软件基本是由整车厂研发，硬件和底层驱动软件一般选择汽车零部件厂商提供 ； 国外 VCU技术趋于成熟，控制策略成熟度高，整车节能效果良好，控制器产品也通过市场检验证实了其可靠性 ； 控制器产品日趋标准化， AUTOSAR（汽车开放系统架构）已成为控制器开发的一个趋势。 国内 整车控制器主要是以高校为依托进行研究 ； 现阶段各企业和高校初步掌握了整车控制器的软、硬件开发能力 ； 产品功能较为完备，基本满足电动汽车需求，已经应用到样车及小批量产品。 存在问题： 各 厂家技术积累有限，水平参差不齐，控制器基础硬件水

8、平与国外存在一定差距等因素，控制器产品技术水平和产业化能力与国外相比仍有较大差距。 表现在 （ 1） 整车控制器软件多数停留在功能实现，上层软件诊断功能、整车安全控制策略、监控功能均有待优化和提高； （ 2） 应用软件方面开发与应用工具体系薄弱； （ 3） 控制器硬件设计制造能力有待提高；（ 4） 控制器接口和网络通讯协议尚未标准化 。 不利于整车控制器产品的产业化发展。 发展动态 开展以面向产业化应用为主的工程化、标准化和可靠性等方面的研究工作 ； 提高整车控制策略的技术成熟度、整车控制器产品的技术水平及其产业化能力 ； 在动力系统集成和控制系统开发方面突破国外技术垄断，形成具有自主知识产权

9、的产品核心竞争能力。 专利 （不完全统计） ： 国内 28，国外 13-纯电动汽车， 控制系统（控制器），能量管理 国外： 1.课题目的与意义 研究现状 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 6 目 录 课题研究目标与技术指标 3 主要研究内容 2 课题的目的和意义 1 项目组织与管理 5 课题研究技术路线 4 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 7 2.主要研究内容 重点研究 整车控制系统的核心控制算法与应用软件的开发方法， 研究制定 以提高动力系统能量利用效率并兼顾行驶平顺性为目的的整车驱动与制动控制策略和控

10、制算法，确定 满足整车行驶工况的安全控制策略及故障诊断和容错控制算法， 构建 基于 CAN通讯协议的纯电动汽车整车控制系统结构体系， 建立 控制系统快速控制原型开发与测试 标定 技术平台。内容包括： 整车控制系统结构与 CAN网络设计 从车辆行驶的角度明确细化整车驱动、制动及能量管理、故障诊断等各项控制性能要求，提出一汽纯电动汽车整车控制系统结构与 CAN网络设计方案 ； 纯电动平台 CAN通讯协议的开发：基于整车电子电器架构，根据控制流、诊断流、网络管理的需求，建立通讯协议体系，保障整车电控系统协调工作的顺利实现； 研究制定基于 GPRS、 GSM和蓝牙无线技术的远程监控协议； 整车控制系统

11、控制策略制定与控制算法研究 整车驱动控制策略与算法研究开发 整车制动能量回馈控制算法研究开发 整车运行状态安全控制与故障诊断技术研究 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 8 VCU快速控制原型开发与控制算法标定 在 AUTOSAR架构下借助 V型开发流程，应用 OSEK高可靠性嵌入式控制系统及 32位高性能 CPU软硬件原型技术，进行整车控制器快速控制原型开发； 结合整车行驶循环工况，进行整车控制算法与控制参数的在线标定和优化 ； 研究开发基于 CCP(CAN Calibration Protocol)协议的整车控制系统匹配标定和监控软件，对整车控制系

12、统性能、动力系统能量利用效率以及整车经济性等指标进行评行评估与验证 ； 整车 VCU产品开发 基于汽车计算平台，整合控制算法、标定监控、故障诊断、网络管理、文件下载模块于一体，形成完整的汽车级用户产品。 VCU台架测试、 装车调试 及 整车性能验证 完善动力系统试验 台架 ，进行 整车控制系统测试 平台的调试 ， 对主要控制参数进行标定和优化，完善系统控制策略和控制算法。 整车 VCU装车调试， 对 整车控制系统 CAN网络性能、整车的动力性能、经济性能等进行比较全面的试验 。 2.主要研究内容 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 9 目 录 课题研究

13、目标与技术指标 3 主要研究内容 2 课题的目的和意义 1 项目组织与管理 5 课题研究技术路线 4 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 10 研究目标 深入掌握纯电动汽车整车控制系统核心控制算法与应用软件开发技术 ； 建立整车控制系统关键技术研究、产品开发与性能验证技术平台，形成纯电动汽车电控系统开发、软硬件设计与参数优化、性能测试和评价相结合的产品研发技术流程 ； 研制开发 满足纯电动汽车 使用需要的高容错、高可靠性、低成本的整车控制器产品 ； 制定整车控制器技术规范等基础性标准，提高整车控制器的通用性与可移植性 ； 为系统掌握纯电动汽车控制系统核

14、心技术、形成完善的 VCU产品自主开发能力并满足产业化发展需要提供技术支持。 预期成果 VCU产品可以形成工程化、标准化与系列化的生产和配套能力； VCU产品满足标准化大批量生产工艺设计，实现批量生产并配套纯电动汽车完成大规模示范； 制订 出 纯电动汽车整车控制器企业技术规范等基础性标准； 3.研究目标与技术指标 研究目标 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 11 VCU控制系统功能 具有踏板扭矩解析功能；具有驱动、制动能量回收控制功能；具有 能量管理、动态协调功能；具有 安全保护与网络通信 功能。 VCU 软硬件 技术指标 3.研究目标与技术指标 技

15、术指标 项目 技术指标 VCU硬件 32位微控制器 软件规范 软件规格推荐符合 AUTOSAR、 IEC-61508和 ISO-26262等标准体系； 网络接口 具有 CAN总线通信接口 ， 支持网关功能 ， 支持 CCP（ CAN Calibration Protocol） 协议的标定 。 具有 GPRS、 GSM和蓝牙无线技术的远程监控接口 。 工作环境 储存环境温度： -40 90 工作环境温度： -40 (驾驶室内 ) 工作湿度： 90%， 不结露 具有过压 ， 过流及短接和反接保护功能 ， 耐电压满足 满足 QC/T 413要求 防护等级 满足 GB/T4942要求 抗振 满足 满足 QC/T 413要求 平均无故障时间 6000小时 电磁兼容性 满足国家相关标准 GB/T18655， GB/T17619， GB/T21437.2 诊断 故障诊断协议符合 ISO15765 硬件成本 成本 1000元 /套 (按 1万套产量规模 )； 中国第一汽车集团公司 China FAW Group Corporation 12 目 录 课题预期成果与技术指标 3