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1、A版新能源汽车纯电动汽车关键技术研究杨华(武汉理工大学)孙振东刘玉光(中国汽车技术研究中心)【摘要】文章全面介绍了新一代纯电动轿车的系统规划、整车轻量化、整车一体化和系统一体化设计思想,以及在整车控制策略、CAN总线技术、车载能源及整车故障诊断等方面所取得的创新性成果。【主题词】电动轿车轻量化研究电机及其控制系统、动力系统主控制器、电池及其0概述管理系统、车载充电机、车身低速总线控制系统、数字VFD仪表(含组合仪表节点)、车载记录仪(车载终端)及运行数据分析系统、故障诊断及安发达国家对电动汽车技术和产品的
2、研究以及全管理系统、车辆运行智能化监控管理平台以及产业化投入了大量资金,一方面促进了电动汽车相应的支持平台,如虚拟设计平台、整车性能仿真本身的技术和产业的迅速发展;另一方面极大地平台、CAN总线开发平台、各关键子系统开发平推动了传统汽车技术和产业的跨越式发展。纯电台、整车及子系统测试评价平台等。动汽车所涉及的电机及其驱动技术、电池及其管新型纯电动轿车的研发没有将整车开发作为理系统、整车的控制策略等,是电动汽车、混合动一个系统工程,而是既侧重支持平台的研制和建力汽车、燃料电池汽车等新型汽车发展的基石。设,又
3、在汽车电子先进技术领域给予重要关注;既以科技创新和产业化为开发目标,对新一代在整车设计上努力实现技术创新,也对基于无线系列纯电动轿车进行了全面、系统的规划。同时,远程通讯技术的车辆运行智能化监控管理系统做以整车轻量化设计、整车一体化和系统一体化设了规划和开发。计、整车控制策略的优化及系统优化匹配、CAN总1.1整车轻量化设计线技术、电池均衡及热管理、整车故障诊断及安全整车轻量化始终是汽车技术重要的研究内管理、批量车辆运营数据的记录和分析、基于无线容。纯电动汽车由于布置了电池组,整车重量增远程通信技术的车辆
4、运行智能化监控管理系统开加较多,轻量化问题更加突出。发等作为课题任务的工作重点,实现科技创新和(1)通过对整车实际使用工况和使用要求的产业化的有机结合。与国外同类电动汽车相比,分析,对电池的电压、容量、驱动电机功率、转速和无论是高新技术的开发、应用,还是具体性能指转矩、整车性能等车辆宏观参数的总体优化,合理标,均有创新和突破。选择电池和电机参数。(2)通过结构优化和集成化、模块化优化设1关键技术构成计,减轻动力总成、车载能源系统的重量。这里包括对电机、电机驱动器、传动系、冷却系统、空调和新型纯电动轿车的技
5、术构成分为:整车部分、制动真空系统的集成和模块化设计,使系统得到收稿日期:2007-07-11上海汽车2007109·3·新能源汽车优化;电池、电池箱、电池管理系统、车载充电机组成的车载能源系统的合理集成和分散,实现系统优化。(3)积极采用轻质材料,如电池箱的结构框架、箱体封皮、轮毂等采用轻质合金材料。(4)利用CAD技术对车身承载结构件(如前后桥、新增的边梁、横梁等)进行有限元分析研究,用计算和试验相结合的方式,实现结构最优化。图2车身舒适性系统网络拓扑关系1.2基于双总线的分布式网络控制系统新型纯电动
6、轿车整车控制系统是两条总线的计算机技术在汽车上应用的一个基础,同时也为网络结构,即驱动系统的高速CAN总线和车身系X2by2Wire技术提供有力的支撑。统的低速总线。高速CAN总线每个节点为各子1.3故障诊断及高压电安全管理技术系统的ECU。低速总线按物理位置设置节点,基故障诊断及安全管理系统对纯电动轿车动力本原则是基于空间位置的区域自治,即物理位置链的各个环节进行状态监控、故障诊断,并相应启相近的电器元件连接到一个节点控制单元,各元动失效策略和安全保护功能,确保车辆的安全性件的信号通过ECU与总线进行通
7、讯。低速总线有和可靠性。其设计功能为:以高压电安全管理为两种方案可以选择,低速CAN和LIN总线。第一功能目标;以分布式控制系统的故障诊断为前一种方案中,高速和低速CAN总线的结构特点;兼顾CAN总线的故障检测与管理。都为独立控制结构,可以按照ISO11898、J1939及1.4能量储存系统的重构和集成J2284组建高速CAN,按照ISO1151922、J1939及实现动力电池与电池管理系布置集成,以及J2284组建低速容错CAN。各节点自成一个系统,与车载智能充电机、均衡系统以及专用充电机的节点控制单元
8、根据本地传感器和来自CAN总线功能架构细分,实现充电过程管理系统和充电机上的信号,控制本地执行机构,同时将需要与其他协同工作,快充和车载慢充两种方式智能识别,快节点共享的信号传输到总线上。充过程车辆身份和充电信息基于CAN总线交互。图1为纯电动轿车采用的整车控制系统网络1.5电池均衡及热管理系统的设计结构示意图,控制系统为两条总线的网络结构:驱电动汽车的性能表现依赖于作为能量贮存系动系统的高速CAN总线和车身系统的低速总线。统
