混合动力电动汽车-智御PPT课件

上海智御动力技术有限公司 AST混合动力电动汽车技术方案说明 宣传篇 公司发展概况研发成果展示及合作单位产品市场定位与需求AST混合动力的原理AST混合动力的优势与各种变速器的对比 技术篇 混合动力汽车的技术现状现有混合动力电驱动系的构造ICE EV HEV对比AST混合动力模块系统组成应用实验的车辆性能指标AST机械换档电机与市场知名品牌电机测试对比数据 目录 2 公司发展概况 上海智御动力技术有限公司有原公司改制成立于2009年5月 致力于汽车动力系统的创新 节能 环保 核心技术有 虚拟同步技术 换档窗口扩展技术 数据发掘多参量核心算法 协同算法等 主要开发项目有AST自动变速器 AST机械换档电机等 经过数年的不懈努力 获得优秀的研究成果和重大的技术突破 推动国内汽车动力领域的科技发展 自2002年以来 本公司的原始开发部门与多家国内动力领域的知名企业和大学都有过重大项目的技术合作 3 公司科研力量 我们的员工 我们的研发团队由高学历研发人员组成 研发力量包括大学教授4人 副教授1人 其中1人为海归博士后 2人为国内华中科技大学博士后 共6人具有博士研究生学历 3人硕士研究生学历 研发人员主要来自上海交通大学 华中科技大学等国内外知名院校 4 研发成果展示及合作单位 2002年 车用泵制式离合器 专利与长春一东离合器股份有限公司达成独占许可协议 2004年 飞轮减震装置 专利与长春一东离合器股份有限公司达成独占许可协议 2005年 行星齿轮泵 专利与长春东进机械加工有限公司达成合作协议 2006年起 就本公司自有 AST自动变速器 发明专利进行研究和开发 AST机械换档电机 和 变速电机 是基于 AST自动变速器 的深度开发产品 已成功申报2008年度上海市重大技术装备专项 并与华中科技大学联合申报国家自然科学基金 2008年AST换档电机与国家电网合作成功申报或得了多项基金资助款2009与雷博电动汽车达成大巴城市公交合作2013年与上汽集团达成基于智御知识产权混合动力系统开发技术支持合作多家大学 三所985多所211大学 有横向合作关系代培硕士 博士 5 产品市场定位与需求 我们的产品 AST自动变速器 为您的电动车在城市与山地间驰骋提供动力 6 产品市场定位与需求 产品性能卓越 适用范围广 可用于各类电动车 山地 可适应0 30度坡道 起步和带载起步 满足陡峭山路负载要求 可换档增速实现能量回馈以满足下山辅助回馈制动及急刹车紧急制动回馈之需求 实现全车速最大效率回馈以满足山路或坡道能量回收60 以上 续航里程延长60 山区实现蓄电池延长寿命200 电机及控制器寿命延长80 以上 7 产品市场定位与需求 城市 平地 平地实现蓄电池延长寿命50 以上 电机及控制器寿命延长80 以上 平地续航能力延长30 通过调整速比解决过载起步烧电机烧控制器的问题 低档起步爬坡 中速档加速 直接档最高效率行驶 以解决有齿电机效率低问题 8 产品市场定位与需求 技术突破 1 将原有30 的高效率区域扩大到90 3档 60 2档 2 将蓄电池放电控制在1C以下放电 延长电池寿命50 3 通过能量回馈回收能量60 以上 4 解决上山容易下山难的制动问题 通过能量回馈解决下山及坡道制动问题以至于不用刹车防止刹车无效 9 产品市场定位与需求 成本优势 本专利产品技术先进 结构简明 工艺要求低 加工 改装及车辆配套都极为便利 市场需求量极大 其产业化前景亦十分乐观 同种产品更优的品质相较于ZF等其他汽车公司 价格便宜40 10 产品市定位与需求 电动车市场需求 电动车引领新能源的浪潮 以电代油 节能环保型电动车响应了现今全世界保护环境 珍惜资源的主题 电动车的零排放 无燥音 节能减排的多项优点 可以称为是最佳交通工具之一 预期2030年电动汽车的市场规模可达2 000万辆左右 中国汽车工业的新趋势2012年新能源汽车的产销数据显示 在销售的新能源汽车中 纯电动车占了绝大部分其次是混合动力 插电式 2012年纯电动汽车产销量分别比上年增长98 8 和103 9 业内认为这是新能源车长期向好的标志 中国汽车工业协会数据 11 产品市定位与需求 12 AST混合动力原理 AST混合动力电动汽车的核心 AST自动变速器 可用于汽车电动汽车和混合动力汽车 是本公司的AST自动变速器的衍生产品 是一项国际最新变速技术 其技术优势远超过我们现在最先进的变速系统的863计划项目的 AMT汽车机械变速器自动 手动操作系统 AST混合动力能够保持发动机运行在最佳低油耗区域通过电机调节动力需求总和覆盖发动机最佳低油耗区域通过多级变速使动力模块以最高效率运行于全工况通过电机核定工作点调节使电机覆盖整个运行范围 13 AST混合动力原理 主要创新点发动机控制理论创新 人机接口由原来加速踏板直接定性给定节气门开度 创新地改成加速踏板直接给定车速 把发动机自由度彻底解放出来有弹片机自动控制 以实现发动机最佳理想运行模式 变速器控制理论创新 变速器由传统的先换当后同步 创新改称先同步后换档 发动机自动相应制动控制动态柒参量节气们与档位两维最佳线性换档规律 离合器无分离无冲击柔性快速换档 14 AST混合动力的优势 驾驶员给定的是最终目标车速 采用节气们与档位两维 传统是驾驶员给定节气门单维变换档位 自动最佳匹配 柔性换档 线形加速度舒适程度高 动态柒参量最佳线性换档规律 比手排档节油6 10 比自动换档节油15 20 指城市路况 控制系统采用32位高性能芯片 现AMT AT普遍采用8位芯片 CAN接口易于现有汽车总线通讯 兼容性强 协调控制能力强 整车动力系统整体可靠性及耐久性提高2 3倍 减少维修成本 工艺成熟 无技术风险 省去了变速器易损件同步器整套组件 进一步提高了可靠性降低了成本 改装简易 适配性强 对原车系统无损害 15 AST与各种变速器的具体对比表 16 AST机械换档电机与传统电机对比表 附表一 17 混合动力汽车的技术现状 传统上 混合动力电动汽车被分类为两种基本型式 串联式和并联式的混合动力电动汽车 而2000年后 一些最新推广应用的混合动力电动汽车不能归于此分类 因此 混合动力电动汽车现分类为四种型式 串联式 并联式 混联式和复合式混合动力电动汽车 18 1 串联式混合动力汽车SeriesHybridElectricVehicle SHEV 2 并联式混合动力电动汽车ParallelHybridElectricVehicle PHEV 现有混合动力电驱动系的构造 19 3 混联式 串 并联式 混合动力电动汽车动力组合器动力组合式SplitHybridElectricVehicle PSHEV 4 混联式 串 并联式 混合动力电动汽车驱动轮动力组合式SplitHybridElectricVehicle PSHEV 现有混合动力电驱动系的构造 20 ICE EV HEV对比 传统内燃机车辆 ICE 提供了良好的运行性能 并利用石油燃料高能量密度的优点可实现远距离的行驶里程 然而 传统ICE车辆有不良的燃油经济性和污染环境的缺点 配置蓄电池的电动汽车 EV 具有高能量效率和零环境污染的优点 但蓄电池组较低的能量容量使EV性能无法与ICE车辆竞争 尤其体现在蓄电池每次充电所对应的行驶里程上 混合动力电动汽车 HEV 利用了两个能源 一个基本能源和一个辅助能源 它具有ICE车辆和EV车辆两者的优点 并克服了它们的缺点 21 AST混合动力模块系统组成 AST混合动力系统由以下8个部分组成 1 发动机2 永磁同心同步电机3 AST自动变速器4 辅助电机模块5 系统电源模块6 动力总成控制模块7 协同控制模块8 电池组 22 示意图 上海智御动力有限公司智御未来 23 1 发动机 图1为典型发动机油耗曲线图 通过图1可以看到 最低油耗区域的功率范围只占整个油耗曲线图的30 不到 而最低油耗转速范围只占20 而参照工况运行图2可以看到 不管是市区还是公路 发动机工作区域都不在最低油耗区域 而是远远偏离该区域 也就是说 即使所谓的经济车速也是远远偏离最低油耗区域的 即基本平均油耗是最低油耗的2倍以上 这就给节油带来了可能性 24 2 永磁同心同步电机 动力模块主电机与传统电机对比见附表1和附表2 电机为一体模块化设计 外露部分无脉冲部件近无电磁辐射 在动力模块中承担 发动机运行时的功率互补调节器 在电机独立运行时 通过额定工作点的调节配合AST变速器实现高效区域覆盖整个全工况运行区域 由于汽车动力模块体积 重量 功率密度限制 动力模块的主电机采用特殊结构实现高功率密度 典型曲线图见附图3 25 3 AST自动变速器 起步与换档是控制功能的主要内容 AST自动变速器的基本思想为 驾驶员通过加速踏板和方向盘上的指边输入键或操纵杆向电子控制单元 ECU 传递控制信号 电子控制单元采集驾驶员加速踏板信号 加速速率的加速情感信号 发动机转速传感器 车速传感器等信号 时刻掌握车辆的行驶状态 电子控制单元 ECU 根据这些信号按最佳程序进行线形控制 动态柒参量最佳线性换档规律 发动机自主式自动同步等 对发动机贝壳图的覆盖 发动机同步转速 变速器换档等的动作与时序实现最佳匹配 从而获得优良的燃油经济性与动力性能以及平稳起步与迅速换档的能力 以达到驾驶员所期望的结果 26 4 辅助电机模块 辅助模块提供接口参数 1 制动等伺服用压缩空气0 8MP 300 500cc 2 空气悬挂用压缩空气1 5MP3 方向助力液压压力15MP 10 20L min 4 水泵0 1 1MP 1000L h 10000L h 空调压缩机输出接口参数 1 制冷功耗2 12KW 输出制冷能力6 30KW2 制热功耗2 12KW 输出制热能力6 35KW3 线形调温控温 由动力输出协同控制4 压缩机排量100 800cm3 可选 5 吸气侧 200kPa 排气侧 2000kPa 27 5 系统电源模块 伺服用标准电源接口参数 1 5V 10A2 12V 10A3 24V 90A 电池管理模块包括 电管理子模块 现有容量检测子模块 剩余电量检测子模块 回馈控制子模块 电池自动保养子模块 电池组并联起步 并联回馈子模块 28 AST关键组件选换档集成模块 选换档模块有以下五个子模块组成1 高效永磁同步电机2 功能选择执行机构3 换档差齿减速驱动旋转机构4 滚珠直线位移选档机构5 TCU集成模组 29 选换档硬件机构说明 1 选档采用工业最成熟的滚珠式轴向直线直接驱动 由于采用滚动机构所以系统效率高不会出现滑磨导致的耐久性问题出现 2 直驱不存在传动链所以减少了故障节点没有易损件出现从而提高了可靠性 3 换档机构采用差齿齿轮减速机构 由于差齿齿轮减速结构具有体积小 承载能力高 传动功率大等特点 简单单级传动速比可做到10 100以上 换档机构速比选用1 50 外齿圈51齿行星轮50齿 差齿齿数1从而实现1 50速比4 齿轮外齿圈采用35CrMo氮化处理 行星轮采用20CrMnTi碳氮共渗 耐久设计覆盖车辆使用周期 实现使用周期内不需要换件可靠性要求 30 选换档驱动电机 1 选用稀土高磁能积磁铁做电机磁钢具有比功率大启动转巨大等优点2 选用高速电机转子惯量小可以满足瞬态动态响应满足毫秒级选换档需求3 采用DTC磁链和转矩的双闭环控制实现高速转矩动态控制需求4 选换档位置控制选用专家自适应PID控制器 应对选换档机构的产品制造离散已经使用周期内的磨损离散的自适应补偿控制 31 组合双离合器驱动控制模组 多参量闭环控制离合器 传感器信号 控制通讯需求及种类 1 输入轴转速传感器 内部集成 2 发动机转速传感器 内部集成 3 离合器位置传感器 内部集成 4 离合器分离力传感器 内部集成 5 陀螺仪加速度信号 内部集成 起步防滑牵引力品质控制 6 陀螺仪整车姿态信号 内部集成给定 坡道起步控制 7 离合器温度传感器 内部集 成温度漂移补偿以滑摩温度控制防止热疲劳 8 加速踏板位置传感器 外部给定 9 加速踏板加速速率 内部数据发掘 10 刹车踏板位置信号 外部给定 11 回馈控制信号 外部给定 12 怠速保持信号 外部给定 13 离合器接合分离请求 外部请求指令 32 离合器结构及弹性曲线图 33 离合器控制集成模块及气缸 发动机活塞活塞环滑动摩擦长度约等于整车行使里程的1 2 而离合器按平均工况每公里分离10次 每次往复行程3cm 每公里10 3 30cm 0 3m 按50万公里计算500000 0 3m 150000m 150km 按等效行使里程计算150km 500000 2 0 0006 6 10000也就是说离合器分离气缸耐久性可达整车报废也不会失效 而普通橡胶密封顶多200万次等效于10万公里左右 故障恢复 出现故障模式时自动降级运行于B级模式 自动进入自学习专家集运行参量或故障却失B级缺失运行模式 起步高级人性化控制权限由驾驶员承担主控制权限单片机若权限协同进行辅助控制 当驾驶员控制品质低于专家级阈值下限时控制权限进行切换驾驶员权限比例下调单片机进行主控制权限 换档超大数据多参量滑摩控制由单片机完成高品质专家级控制 不进行认为干预 对突变