新能源汽车驱动电机控制系统研发与产业化可行性研究报告

1、电子信息产业发展基金招标项目新能源汽车驱动电机控制系统研发与产业化建 议 书一、项目概述1、项目建设意义全球能源与环境的严峻形势、特别是国际金融危机对汽车产业的巨大冲击，推动世界各国加快交通能源战略转型，与传统汽车产业相比，以混合动力汽车、新能源汽车和燃料电池汽车为代表的新能源汽车在能量总转换效率和总排放等方面具有明显优势，因此，被认为是未来汽车发展的重要方向。新能源汽车是目前世界上唯一能达到零排放的机动车。由于环保的要求，加之新材料和新技术的发展，新能源汽车进入了发展高潮。新能源汽车作为绿色交通工具，将在21世纪给人类社会带来巨大的变化。顺应当前国际科技发展的大趋势，将电动汽车作为中国进入2

2、1世纪汽车工业的切人点，不仅是实现中国汽车工业技术跨越式发展的战略抉择，同时也是实现中国汽车工业可持续发展的重要选择。综上所述，项目的完成有利于我国减少油耗和减轻空气污染。项目的建设有利于提高我国在电动汽车方面国际市场竞争力，缩短同国外同行业技术水平的差距。同时，该项目建设完成时可解决283个劳动力就业问题，其中87个工人从公司内部调动，其余196个工人从社会上招聘。2、项目所要达到的目标本项目将针对新能源汽车驱动电机控制系统研发过程中所必需解决的关键技术开展研究，掌握新能源汽车电机控制系统核心技术；基于技术和产品研究成果形成核心自主知识产权，满足多动力源动力系统的复杂控制策略需求，以及车辆环

3、境适应性与可靠性要求；开发的相关电子控制系统在自主品牌新能源汽车上得到应用，并进行产业化优化和改进，逐步完成产品化设计和产品定型；建立新能源汽车电机控制系统产品生产线，建立产品检测和质量控制体系；实现批量生产，占有新能源汽车电机控制系统市场。根据项目产品的市场分析与预测，结合企业发展规划和自身的建设条件、生产能力，项目完成时将能达到年产5万套新能源汽车驱动电机控制系统的生产能力。项目产品单价3300元，项目完成时可达到销售收入16500万元，创利税3428万元，实现净利润2089万元，税收1339万元。项目购买购置主要的研发试验和生产设备全自动视觉印刷机、全自动高速贴片机、全自动多功能贴片机、

4、热风无铅回流焊机、PCB焊接机器人、自动装配流水线、在线测试ICT、光学检验（AOI）、超声波清洗机、MODEM测试仪、频谱分析仪、高低温实验箱、交变电压冲击试验台、台架试验机等133台（套）。二、国内外相关技术发展与市场情况说明1、项目相关技术新能源汽车驱动电机控制系统与汽车上许多电子控制系统有相似技术支持，但具体到新能源汽车上又有技术改变。现阶段公司所研发出项目相关技术有集成PCU技术、电磁兼容技术、高压电安全管理技术、热管理技术、系统故障诊断与失效策略。具体技术如下：（1）集成PCU技术通过对汽车电气电子系统的集成化、网络化、传感信息融合等核心技术水平，为进一步提高新能源汽车安全性和舒适

5、性奠定基础。以电机控制器为核心的集成PCU是新能源汽车的核心部件。大量电气设备上车，带来的安装、体积、重量，冷却、电磁兼容性和成本等方面的问题对新能源汽车设计提出了极为苛刻的要求。为此，现代新能源汽车采用集成了电机控制器、12V DC/DC、空调电机控制器、车载充电器等电气设备的PCU，以提高新能源汽车结构和功能的集成度。通过将大量电气设备集中布置在一个压铸铝合金箱体里，以及共用冷却水套等设计，可以提高整车的电磁兼容性和可靠性，同时减小体积和重量，降低成本。（2）电磁兼容技术传统汽车的电磁兼容性研究基本局限在试验上,但是随着新能源汽车和混合动力汽车的出现,以及汽车电气系统的迅速增加,信号频率的

6、不断提高,汽车电磁兼容问题越来越成为汽车制造商关注的一个重要问题。汽车电磁兼容技术涉及整车对外的辐射干扰防治，整车的抗辐射干扰技术，车内的传导、耦合、辐射干扰的防治技术，各动力部件的抗干扰技术和相互兼容技术，整车与环境电磁兼容技术等诸多方面的内容。为有效解决新能源汽车电磁兼容性问题,降低开发成本,将数字建模和数字仿真技术应用到汽车电磁兼容研究上,正成为汽车电磁兼容研究的一个热点。（3）高压电安全管理技术国际相关组织如IEEE、SAE等对新能源汽车的高压电安全及控制制订了较为严格的标准，并规定高压系统必须具备高压电自动切断装置。涉及新能源汽车安全的电气特性有绝缘特性、漏电流、爬电距离及电气间隙、

7、充电器的过流特性等。为了保证强电安全,应该采取强电装置合理布置、高压电实时检测、实时安全防护等综合措施。如将动力电池组与相关的高压元件集成在一个封闭的箱体内,在动力电池箱体中设置主继电器组以保证发生故障或碰撞时及时断开高压电的输出；设计高压电安全管理控制系统,实现对新能源汽车上所有与高压母线相连的各个电气部件进行实时绝缘监控与故障诊断,并启动相应的失效控制策略和安全保护功能,确保车辆的安全性。（4）热管理技术新能源汽车的热管理技术主要包括：动力系统关键部件，如驱动电机系统、储能系统的热管理技术和整车热管理技术。在车辆正常运行的环境内，为保证各关键部件工作在热容量和正常工作温度允许范围内，以主动

8、温度控制为主的控制策略正成为热管理技术的主流。（5）系统故障诊断与失效策略与传统汽车相比，新能源汽车的故障诊断与失效策略显得更为重要。新能源汽车的电气部件多、信号复杂，电机系统和电池系统还存在运行安全问题, 因此需要对各个电气部件进行实时监测及故障诊断,并制定合理的失效策略，以确保车辆安全可靠运行。基于CAN总线的新能源汽车故障诊断系统，具有可靠性高，电磁兼容性好，传输速率高，能够满足新能源汽车的要求，在国内外的新能源汽车上已得到广泛采用。2、项目产品及市场的国内外发展状况传统汽车在全球保有量的不断增加使人类面临能源短缺、气候变暖、空气和水质量下降等问题。新能源汽车具有低排放甚至零排放、热辐射

9、低、噪音低且环境友好等特点，是节能、环保和可持续发展的新型交通工具，具有广阔的发展前景。（1）国外发展状况从上世纪末期，欧美和日本等发达国家就把发展新能源汽车作为汽车的发展方向，持续投入了大量的人力物力和财力进行研究，并取得了一定的研究成果。1990年1月通用汽车公司发布了第一辆电动概念车Impact。1996年12月，投入了3.5亿美元研发的经过改进的第二代EV-1电动车开始在美国开始销售。EV-1的最高时速可达128 km/h，0-96 km/h的加速时间为9s，但由于价格昂贵，续驶里程只有80英里，截止到2000年，EV-1仅售出110辆。1995年9月，标致-雪铁龙公司开始生产标致P1

10、06和雪铁龙AX(1996年12月改为SAXO型)两种电动轿车。1991年10月东京电力公司展出其研制的IZA四座电动轿车，最高车速达176 km/h，续驶里程为548 km。1996年9月，日本丰田汽车公司和本田汽车公司宣布他们研制的五座轿车RAV4-EV及EV-Plus投入小批量商业化生产和销售。日产汽车公司研制的Altra-EV电动轿车也于1998年投入小批量生产。日本丰田公司开发的混合动力汽车PRIUS在北美正式上市，富士重工近期推出的锂离子电池新能源汽车“R1e”， 15分钟可充满80，充电1次可行驶约80 km，最大时速为100 km/h。三菱汽车推出的新一代环保型电动汽车i-MI

11、EV，采用16 kWh锂离子电池，约30分钟即可充满80%电量，最大续驶里程可达160 km，最高车速可以达到130 km/h。纯电动汽车技术储备和样车试验表明，日本将会在近五年内推出中高档纯电动轿车。（2）国内发展状况我国一直坚持新能源汽车技术的研究开发，863项目以支持混合动力汽车为主，支持少量纯电动轿车项目。2002年国家科技部在“十五”863电动汽车重大专项中部署了纯电动大客车和纯电动轿车的研发计划，随着投资增加和各方面重视程度不断提高，我国在新能源汽车科研方面取得了一定的成果，已经完成了新能源汽车的功能样车、性能样车、小批生产和示范运行。北京121公交线的纯电动公交大客车已经示范运营

12、了3年，2008年奥运会期间有50辆纯电动公交车在奥运中心区载客运行。天津清源电动车公司等研发的低速电动汽车出口到美国。比亚迪先后推出了自主研发的纯电动汽车F3e和双模混合动力轿车。在863计划支撑下，一汽、二汽、厦门金龙等多家整车厂都进行了新能源汽车整车的研发。目前，我国新能源汽车的发展已进入推动产业化的阶段，但是整车技术基本处于样车研制试验阶段，缺少自主知识产权，关键零部件离规模化的商品生产还有一定距离。 同发达国家相比，我国的新能源汽车发展水平同样具有明显差距。这些差距不仅体现在整车集成技术、驱动电机、电池及成组技术等方面，在电子控制技术等方面的差距更加明显。我国要实现新能源汽车的产业化

13、和批量化生产，必须解决集成PCU技术、电磁兼容技术与高压电安全技术、热管理技术、系统故障诊断与失效策略、制动力分配与能量回馈策略、主动安全控制技术、整车匹配与标定等关键技术上形成自主知识产权，完成设计定型。目前，国家已明确重点发展纯电动及插电式电动汽车，并确定了13个城市示范运行。业内人士认为，电动轿车领域是电动汽车今后实现商业化发展的最终方向，而现阶段电动汽车在公交及出租领域的试验性投入，正是为这一最终方向所做的前期探路。根据出台的汽车产业调整和振兴规划提出的发展目标，今后三年内我国要形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的5左右。

14、在去年召开的“2009中国汽车工程学会年会”上，国家科技部863计划节能与新能源汽车重大项目办公室副主任甄子健透露，2015年，我国纯电动汽车保有量有望达到266万辆，全年电力需求在212亿kWh。据其预测，到2015年，我国纯电动汽车产业仍处于起步期，多种2-4人微型纯电动乘用车(最大时速80公里以上，续驶里程100公里)将批量生产和应用，纯电动城市公交车与插入式电动公交车小量示范应用，各种纯电动乘用车年产量达到乘用车总产量的10%。由此推断，电动汽车数年内将真正实现产业化发展。3、电动汽车市场前景电动车是目前世界上唯一能达到零排放的机动车。由于环保的要求，加之新材料和新技术的发展，电动车进

15、入了发展高潮。电动汽车作为绿色交通工具，将在21世纪给人类社会带来巨大的变化。顺应当前国际科技发展的大趋势，将电动汽车作为中国进入21世纪汽车工业的切人点，不仅是实现中国汽车工业技术跨越式发展的战略抉择，同时也是实现中国汽车工业可持续发展的重要选择。目前我国电动车研究已取得阶段性成果，完成了概念车车身设计构想书及界面设计，电池方面正在组织开发镍氢电池、锂离子电池、锌空气电池、燃料电池，有望取得突破。电动汽车的标准体系已经编制完成，同时建立了有关电动汽车的数据库。电动汽车项目的国际合作正在按计划进行。世界电动汽车的发展经过20多年的研究试验，已进入一个新的阶段，即小批量商业化生产并推向市场实际应

16、用。目前全球在用电动汽车大约1.3万辆。电动车被视为抢占21世纪汽车霸主地位的主要车型之一则是不争的事实。因为电动车的高科技含量，将带来汽车界的一场革命，并有望为汽车商家带来巨额的市场利润。现在零排放电动车的技术已经逐渐成熟并已开始商品化，一次充电行程也能满足市区交通的要求。大规模应用的主要困难是电池和相应的电动车成本太高，混合动力电动车则是目前可以大批量生产、替代燃油汽车、减少废气排放的较现实的电动车。在未来10年，电动车在其特定市场范围内的商业化生产将增长，增长速度取决于价格因素。未来20年燃料电池电动车的商业化业务也将增长。在未来30年，燃料电池电动车和混合动力电动车将有长远的市场前景。

17、无论从环保角度还是能源角度看，未来电动车都需要有一个大的发展。其开发将关系到众多工业的兴衰，可能成为未来新的经济增长点。在我国，电动车更有着独特的市场，大都市都普遍存在着十分严重的交通问题和汽车尾气排放污染问题。作为一种小型、中速和短途的日常交通工具，电动车是十分理想的，其在中国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。到明年年底，中国混合及纯电动汽车年产量上升至50万辆,这相当于美国产量的两倍。专家预测，到2020年，仅上海一地就将有大约10万辆此类汽车投入使用。中国政府提供近100亿元的资金投入支持国内企业发展新能源技术，并在包括北京和上海在内的13个城市开展新能源汽车示范推广工作，试水新能

18、源汽车购买补贴政策。4、电力电子控制器发展趋势（如图）三、投标单位概况和已有工作基础1、单位性质*电器有限公司是有限责任公司。公司注册资本31608万元，由三个股东共同投资建立，一是*斯卡尔投资有限公司，出资11019万元；二是*赛尔投资有限公司，出资8587万元；三是*科技有限公司，出资12002万元。2、基本结构公司由董事长全权负责，下设总经理，分管四个副总经理。四个副总经理分别负责各个职能部门。其中研发中心、检测中心、客户服务部由一个副总经理负责；办公室和财务部由一个副总经理负责；数控加工中心、机加工车间、特种工艺车间、表面处理车间、总装配车间由一个副总经理负责；营销部和采购部由一个副总

19、经理负责。具体结构图如下：3、财务状况公司截止2009年年底资产总额101075万元，其中流动资产73056万元，固定资产10521万元，负债率为58.93%，所有者权益合计为41513万元。2009年全年营业收入为44561万元，利润总额达到7123万元，净利润实现6325万元。4、运行情况公司现阶段有员工4316人，主要生产经营汽车用连接器；保险丝盒、中央配电装置、保险片；机动车、家电用电线束；电线压接机、剪剥机、电线束流水线等线束生产专用设备；汽车电子产品，共5大类5000多个品种。2009年公司连接器销售收入8834万元；保险盒、中央配电装置销售收入为12582万元；电线束销售收入为7

20、425万元；电线压接机、剪剥机、电线束流水线等线束生产专用设备销售收入为6127万元；汽车电子产品销售收入达到9593万元。5、技术优势公司目前拥有650余人的研发队伍，其中中级以上职称人员160余人，硕士以上学历人员60多人，行业带头人8人，享受国务院政府特殊津贴2人，海外留学生6人，这些研发人员平均有十年工作经验。公司不断引进高技术人才、例如引进人才有：美国通用公司原副总裁RudySchlais、德尔福科技总监刘小稚博士、沃博汽车零部件有限公司原副总刘智、上海考润经贸有限公司原总经理助理汪晓辉、美国Navistar汽车电子工程原技术总监陶琪并将他们填充到公司的研发队伍中。公司还不断从国家一

21、类、二类高等院校招聘应届大学毕业生，并将它们充实到技术部门，使之成为技术部门的新生力量和重点培养对象。公司引进先进的技术和管理，逐步推广工艺图示与文字描述相结合的工艺文件格式，完全脱离图纸。公司先后引进了CPLD、Altium Designer、CATIA、Pro/E、UG、CAD、CAE、MOULD FLOW等设计软件，逆向扫描和快速成型等技术和PPAP、APQP开发程序，运用DFMEA、PFMEA验证产品等先进技术。公司现阶段拥有以色列快速成型机、高低温试验箱、X荧光光谱仪、温度/湿度/振动三综合试验箱、X-RAY检查仪、ROSH检测仪、美国产765PACKAGE51三坐标测量机、日本产A

22、GS-500ND-11拉力试验机、瑞士产35P电火花、日本产AGS-500ND精密电子拉力试验机、冷热冲击试验箱、X荧光光谱仪、温度/湿度/振动三综合试验箱、快速温度变化试验箱、正弦随机振动试验台、多通道温度测试仪、傅立叶红外光谱仪等国内领先的研发设备。现阶段公司拥有21项专利，包括18项实用新型专利和3项外观专利。2009年公司又申请了19项专利。详见附表三和附表四。公司自1979年率先在国内研制开发机动车用连接器，1983年通过了省级技术鉴定，填补了我国汽车，机动车用电器连接技术的空白。1986年起草了车用线束连接器国家专业标准，2004年起草了车用中央电气接线盒、汽车用熔断器国家专业标准

23、。6、产业化优势公司现拥有五条现代化的电子产品装配流水线，其中两条现代化电子产品装配流水线如下：一条全自动YAMAHA SMT生产线（德国EKRA全视角焊膏印刷机、自动上板机、全视觉激光对中多功能贴片机、五温区全热风回流焊装置、ICT检查仪）；一条自动波峰焊生产线（插件线、全自动免清洗喷雾波峰焊机、超声波清洗机、自动烘干机）。公司目前拥有注塑机142台/套、压接机73台/套、剥线机62台/套、干燥机93台/套等生产设备。公司员工熟悉操作机器，平均具有5年工作经验，员工比较工作比较稳定，流动性小。生产车间每天实行三班制，机器不会停止，产品源源不断的生产着。7、在本投标项目相关领域已有工作基础和取

24、得成果公司现已成功研究出CAN总线技术，CAN总线是为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。CAN总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，因而适合高干扰环境，并具有较远的传输距离。该产品具有以下几点优越性：（1）采用通讯数据块编码，可实现多主工作方式，数据收发方式灵活，可实现点对点、一点对多点及全局广播等多种传输方式；可将DCS结构中主机的常规测试与控制功能分散到各个智能节点，节点控制器把采集到的数据通过CAN适配器发送到总线，或者向总线申请数据，主机便从原来繁重的底层设备监控任务中解放出来，进行更高层次的控制和管理功能，比如故障诊断、优化协调等。（2）采

25、用非破坏性基于优先仅的总线仲裁技术，具有暂时错误和永久性故障节点的判别及故障节点的自动脱离功能，使系统其他节点的通信不受影响；同时CAN具有出错帧自动重发功能，可靠性高。（3）不关闭总线即可任意挂接或拆除节点，增强了系统的灵活性和可扩展性。（4）采用统一的标准和规范，使各设备之间具有较好的互操作性和互换性，系统的通用性好。（5）通讯介质可采用双绞线，无特殊要求；现场布线和安装简单，易于维护，经济性好。只有2根线与外部相连，且内部含有错误探测和管理模块。（6）通信方式灵活。可以多种方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从。可以点对点、点对多点及全局

26、广播方式发送和接收数据。（7）网络上的节点信息可分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。（8）CAN总线通信格式采用短帧格式，每帧字节数最多为8个，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节也不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。（9）采用非破坏性总线仲裁技术。当2个节点同时向总线上发送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。这大大地节省了总线仲裁冲突时问，在网络负载很重的情况下也不会产生网络瘫痪。（10）直接通信距离最大可达10km(速率5kbs以下)，最高通信速率可达lMbs(此时距离最长为40m)；节点数

27、可达110个，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。(11)CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理和数据链路功能，可完成通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等多项工作。(12)CAN总线采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。公司已成果研究出混合动力汽车中央控制系统，该产品使混合动力汽车实现了以下两点能力：（1）发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动；（2）将传统的内燃机、电力驱动和储能装置结合在一起。这样，当混合动力车启动时，ISG电机消耗动力电池的能量带动发

28、动机转动到2000转以上，让发动机总是工作在燃油经济性和排放最佳的状态附近，在等红灯时效果很明显，这叫待速起停。正常行驶时，发动机一边驱动汽车，一边驱动ISG电机发电，给动力电池储存能量，同时电能还通过DC给蓄电瓶充电，充当常规车小发电机的作用；加速或爬坡时，因为混合发动机排量比常规车小，需要借助ISG电机的能量来提供大扭矩，这时候又消耗动力电池的能量，这叫加速助力。减速、刹车和下坡时，可以通过电机回收一部分汽车的惯性能量，这叫制动能量回收。总之，我们混合动力控制系统的节油率可以达到20%，满足欧四排放比其他常规车容易的多。8、项目负责人和项目主要参加人员的情况。（1）项目负责人张景堂 *电器

29、有限公司董事长；学士学位，高级经济师；国家人事部和职业经理研究中心 高级职业经理人*省机械企业管理协会副秘书长*省技术进步和管理现代化研究会理事*省知识产权协会理事组织了公司新加坡上市，收购了美国KENSA公司开拓了美国通用、意大利菲亚特等国际市场在海外设立了子公司和研发中心（2）项目主要参加人员朱克敏 男，博士 高级工程师/客座教授 深圳大学机电与控制学院动力试验室主任。项目带头人主要从事电机和控制器方向研究，在新能源汽车动力技术研究方面做了很多工作。参与国家863计划，成果获得广泛的认可。其中突出的是电机小型化项目，其技术核心为小型化电机及其控制技术。该技术的应用范围广泛,包括:电动汽车、

30、移动电源、机床加工、铁路车辆牵引、军事牵引车辆、潜艇驱动、火炮自动控制、飞机自动控制等。2005年主持全军重点项目：隐形电源站，获全军科技进步二等奖张庆军 男，硕士，工程师。1984年至1998年在航天部8358研究所工作，主要研究了天津夏利线束测试仪、汽车雨刷、喷水定时器测试仪、汽车端子压接拉力试验机、谷仓用多点温度测量和记录装置、MPL-16羽毛球记分牌等产品。1993年航空航天工业部，部级科学技术进步奖三等奖（MPL-16羽毛球记分牌）；2000年至2002年在Amplix wireless & Satcom工作，主要针对前馈射频功率放大器回路控制算法和实现、射频功率放大器线性化控制算法

31、和实现等进行研究；2002年至2009年在Mitec telecom Inc工作，主要针对大功率行波管射频功放线性化模块、爱立信基站用功放、北方电信，华为等基站用低噪声放大器、C,KU波段卫星通信用大功率放大器冗余系统、射频大功率可变负载、高效数字开关电源；段润雪 男，本科，工程师。2000年至2007年在东风电子科技股份有限公司工作，主要研究了GPS卫星信号接收机、EM2000基本型汽车电子仪表、东风天龙商用车仪表产业化、HP2000系列高性能汽车电子仪表、车身网络控制系统、东风风行仪表、河北双环CEO仪表、仪表综合试验台、便携式简易信号发生器、奇瑞P11CAN总线仪表、奇瑞T11仪表、上海

32、江森自控遥控钥匙磁场特性测试台、上海江森自控A+显示器老化台、上海江森自控B53 TM 显示器老化台、东风自主品牌轿车上自动变速箱档位信息CAN信号转换模块、柳汽车身网络控制、东风D310商用车总线仪表等产品；2002年EM2000汽车电子仪表的研发与应用获东风汽车公司科技成果进步二等奖，2003年EM2000汽车电子仪表的研发与应用获国家汽车行业科技成果进步三等奖，2004年9月由东风公司派往德国参观法兰克福和汉诺威汽车展，并访问江森德国仪表工厂和西门子威迪欧，2005年带CAN总线的步进电机式汽车电子仪表HP2000的开发与应用获国家汽车行业科技成果进步三等奖，2006年DETC-001型

33、汽车数字化步进电机仪表系统获东风汽车公司科技成果进步三等奖。现阶段在*电器有限公司工作，从事新能源汽车驱动电机控制系统的研究工作。现阶段在公司主要从事汽车电子产品的研究。陈赋民 男，硕士，工程师。2004年至2008年在*雪城科技股份有限公司工作，主要从事SC-TPMS轮胎智能监测系统，获得2005年度郑州市科学技术进步奖二等奖。现阶段在公司主要从事汽车电子产品的研究。李海方 男，本科，工程师。1997年至2000年在国营760厂工作，主要研究了181/182抗干扰电台；2000年至今在*电器有限公司工作，主要研究了汽车电子燃油喷射系统、CNG功率驱动模块、汽车点火线圈驱动模块、轮胎压力监测系

34、统、二汽暖风调速模块、福田车速变换器及预热控制器、长城M11 BCM。现阶段主要从事新能源汽车驱动电机控制系统的研究工作。四、技术总体方案新能源汽车驱动电机集机械、能源、动力、电子、电气、信息和智能技术于一体，集成了现代最新技术的发展成果，特别是电子信息技术的发展极大地促进了现代汽车技术的进一步发展。同时，新能源汽车驱动电机控制系统开发是一项庞大的系统工程，必须从整车的安全性、动力性、经济性和生产工艺等多个方面综合考虑各控制器之间功能定义和设计。1、项目技术总体设计方案（1）高集成度电力电子集成控制器关键共性技术建立功率器件的行为和物理模型，研发智能驱动保护电路；智能功率模块封装技术：借助计算

35、机仿真技术，优化模块内部芯片布局和布线，减少模块内部杂散电感；优化底板设计技术、控制底板弧度，降低芯片应力；采用氮化铝DBC基板，降低热阻；应用专有干法大面积焊接免清洗技术，减少焊接空洞率，减少热阻；研究应力控制的压焊技术，提高电流浪涌能力，减少引线的杂散电感等；叠层母排与电解电容/膜电容模块化结构设计技术；电力电子集成控制器的高换热系数的热管理技术；电力电子集成模块多参量（电气参数、温度场、EMI特性等）实验测试方法。（2）高效的控制系统基于DSP的多功能全数字控制电路小型化与EMC技术；（3）电磁兼容技术从设计、部件电磁兼容性、整车电磁兼容性检测等多方面入手解决整车电磁兼容问题。设计方面，

36、对驱动电机控制系统应用数字建模和数字仿真技术，分析电磁噪声产生与传播路径；进行电磁波传导、耦合、辐射干扰分析与的防治。驱动电机控制系统的电磁兼容性检测方面，按照国家标准进行电磁兼容性设计与试验。按照国家标准GB/T 1761921998机动车电子器件组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法的要求，进行电磁兼容测试。采用自由场法在27MHz900MHz频段加载24V/m干扰电场能正常工作。另外，当干扰场强分别加载到50V /m和76V/m，在27MHz900MHz频段，测试对象也均能正常工作。2、产品方案技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。产品方案的设计可

37、以概括为系统化、结构模块化、基于产品特征知识化和智能化四种类型。系统化产品的主要特点是：将产品看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。结构模块化产品的主要特点是：在规划产品的时就要以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品（如通用零件部件等）描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期猜测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。理想的模块

38、化基本结构应该具有标准化的接口（联接和配合部），并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化，具有互换性、相容性和相关性。基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机制，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。把产品的整个开发过程概括为“产品规划”、“开发”和“生产规划”三个阶段。机电产品的方案设计正朝着计算机辅助实现

39、、智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进。综合运用上述四种类型设计方法是达到这一目标有效途径。虽然这些方法的综合运用涉及的领域较多，不仅与机械设计的领域知识有关，而且还涉及到系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识，但仍然是机电产品方案设计必须努力的方向。（1）典型案例电动汽车/混合动力用电机系统举例：（2）混合动力系统实现方案 Series HEV/Plug-in（3）中国电动/混合动力系统发展趋势由于ISG系统介于传统汽车和新能源汽车的共同需求，预测近期内ISG系统是主打产品。随着电池技术（特别是锂离子电池）的快速发展，纯电动和Plug-in系统将得

40、到重点关注和快速发展鉴于电池发展的不确定性，采用双电机系统的强混合动力汽车将占据一定的比例，并根据电池成熟程度，往Plug-in靠拢。（4）电动汽车用电机驱动系统典型结构（5）汽车产品设计方法：复杂系统的分解设计与验证（6）汽车电机驱动系统系统功能：机电能量转换关键子系统: 电池作为电源或负载（储电装置） 汽车/发动机作为机械负载或机械能量源 电机作为双向机电能量转换装置 逆变器作为交直流电能转换装置 控制器作为上述能量转换的控制装置（7）电动汽车对电机系统的要求 结构紧凑、尺寸小 重量轻 可靠性高、失效模式可控 效率高 成本低 低噪声、低震动 恒功率调速范围宽（8）下一代汽车电子伺服系统及其

41、车用伺服电机1993年美国能源部、商务部、贸易部、国防部、环保局、宇航局、国家科学基金会七个政府部门下美国三个最大的汽车制造公司，克莱斯勒、福特和通用，建立了新一代车辆伙伴关系（pngv partnership for a new generation of vehicles），目标是开发新一代机动车技术，以增强美国汽车工业的实力。1998年至2002年期间，美国国家自然科学基金（nsf）资助美国国家电力电子中心（由美国virginia和美国wisconsin等四所大学组建）研发车辆电子动力驱动系统、电子伺服控制系统和各种车辆专用ic模块，提高汽车电子电气部件的可靠性，降低其成本和抢占车辆电气

42、自动化技术的制高点，增强在国际市场的竞争力。线控的汽车电子伺服系统（x-by-wire）在未来将是十分重要的技术，该技术可将各种独立的系统（如转向、制动、悬挂等）集成到一起由计算机调控，使汽车的操纵性、安全性以及汽车的总体结构大大改善，设计的灵活度也大大增加。目前，电子动力方向盘和线控刹车已经在一些欧洲车型上被采用，在这个系统中已经削减了相当多的机械部件，如液压泵等。汽车电子伺服技术是具有革命性的技术，随着这个技术的使用，许多传统的机械部件将会在未来的汽车上消失，而越来越多的车用伺服电机将出现在未来的汽车上。 全球最大的汽车零部件企业一美国德尔福汽车系统公司预计，在未来的3-5年内全世界的汽车

43、将逐步采用电子伺服驱动系统，如电子动力方向盘和线控刹车伺服驱动系统。目前，美国德尔福汽车系统公司正在全球范围内寻找年产300万台以上的电子动力方向盘的交流伺服电机合作伙伴。（9）产品方案类别方案特点规划产品新能源汽车电子控制系统异步感应电机控制系统2异步电机系统的特点是结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠，低转矩脉动，低噪声，转速极限高。不同产品的驱动系统、发电系统永磁同步电机控制系统2具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围，发展前景十分广阔，在电动车辆牵引电机中是强有力的竞争者，已在国内外多种电动车辆中获得应用。不同产品的驱动系统、发电系统伺服电机系统2 线控的汽车电子伺服系统（x-b

44、y-wire）在未来将是十分重要的技术，该技术可将各种独立的系统（如转向、制动、悬挂等）集成到一起由计算机调控，使汽车的操纵性、安全性以及汽车的总体结构大大改善，设计的灵活度也大大增加。转向、制动、悬挂伺服系统五、项目实施方案1、项目技术路线近年来，随着汽车电子整机向数字化、高频化、多功能和薄、轻、小、便携式的方向发展，对汽车电子精度要求越来越高，采用过去传统的手工办法安装到印制板上已不可能。因此，本项目选择采用贴片机，甚至高速贴片机进行生产，并采用波峰焊或回流焊的方法焊接在印制板上，同时采用全新的测试方法对整个电路板进行检测。（1）生产工艺说明生产工艺技术主要包括仓库入料工艺、生产加工工艺、

45、裸板检验工艺、三防处理工艺、老化处理工艺、装配工艺、入库检验工艺（出厂检验）等工艺流程。由于本项目增加了单板、贴片、插件生产能力和自动测试水平，自动化程度会得到提高，不但具有保证大额订单的生产能力（基本上不需要外包生产），降低了生产成本，而且还有利于产品质量的控制，最终提高了产品的赢利能力。规模化生产后，项目产品成本将会较大幅度降低，增强了产品的竞争力。（2）生产工艺流程：采购原材料进货检验配料表贴编程底/顶表贴上料底/顶漏印锡膏全自动贴片热风回流焊机焊后检验OAI检测ICT检测插装元件成型插件组装波峰焊接库房保存表贴检验暂存合格区OAI检测ICT检测三防漆高低温测试手工焊接单板功能调试器件烧

46、写程序入库包装成品功能测试整机调试装配2、产品化、产业化步骤项目产品首先要产品化，通过项目的实施计划和实践经验，我们认为以下几个方面是产品化、产业化过程中的重中之中： （1）产品化至少要有两年的培育期。第一年进行研发，第二年进行产品试验和市场考验。没有这三个过程，没有至少两年的发育，产品达到成熟和可信是不大可能。在这个方面，急功近利，企图跳跃，不愿做扎实的基础工作，违背这样一个产品规律，慌慌张张去打市场，很快就会吃苦头，而且卖得越多，烂摊子越大，最后不可收拾。（2）产品可靠性取决于三个环节的不断精益求精：开发设计、生产工艺、市场反馈。这是一个长期的循环，非如此无法达到产品的不断完善和提高。中国

47、大多企业只注意了第一个环节（技术开发），而忽略后两个环节，殊不知，后两个环节才是产品化的关键。由于驱动电机控制系统一般都安装在新能源汽车的关键部位，对质量和安全性的要求极高，我们在设计、生产过程中，不经过反复实践，不断优化，不用高标准严格控制，要想搞出过硬的产品来也是不大可能的。（3）一个目标（产业化），两个系统（开发、企业），三个支点（资金、人才、推广）。有的企业仅仅把做驱动电机控制系统看作是一个赚钱的机会，如果只有这样一个肤浅的认识，则会忽略这一工作的艰难、过程的漫长和付出的巨大。很多企业投资这一行当，一开始都热情万丈，后来大多销声匿迹，其原因就是把这件事看得过于简单。项目产品化首先要有一

48、批多学科人才的组合。他们要有一定经验，踏实肯干，良好合作，他们不仅能把产品开发出来，还能在这个领域有不懈的追求。要不厌其烦地去解决生产环节中不断出现的各种细小的技术、工艺问题，更要不厌其烦地解决市场上的各种要求及用户应用中产生的各种问题，前者要解决产品化问题，后者是解决商品化的问题。有很多水平很高的人，尽管懂得很多，由于缺乏其他方面人才的配合，更由于不屑或不懂处理产品过程中的各种所谓细小问题，不注意对市场反馈信息的分析、总结、消化，最终无法成就正果。 其次是企业系统的运作效率问题。驱动电机控制系统是一个高技术含量产品，从设计、采购到生产完成，送到用户手里，少则3个月，多则5个月、6个月，在接受

49、用户订单之后，如何言而有信，按期交货，不只是一种企业竞争力和信誉的体现，更是满足用户需求的重要方面（有的要赶在开工投产前，有的要赶在大修期间）。*电器有限公司有着这方面的丰富经验，公司在各方面、各环节都有一个良好的运作机制和高效配合。从市场竞争角度，这也是企业致胜的重要条件。还有就是推广工作，中国目前毕竟是驱动电机控制系统应用的初级阶段，尤其应用国产产品，人们必然会有各种疑虑，这就需要公司在产品的推广方面，多下一些力气，有播种才会有收获。公司把技术和产品推广工作，作为市场工作的第一件大事来抓。我们要求自己的销售人员，首先必须是推广人员，公司的设计人员及公司领导也都有推广的责任。最后是资金问题。

50、由于这一产品技术的复杂性，更由于这一产品成熟过程的漫长，投入的资金在不走弯路的情况下，至少也要上千万元。有些企业仅靠几个人几百万元，想搞成这样一件艰难之事，可能性不太大。有的企业投了几千万元打了水漂的，也是常有的事。也有企业，眼见要成功了，由于资金支持不足，前功尽弃，这是非常可惜的。3、推广措施公司与国内许多汽车生产厂家有长期供货关系，如比亚迪、奇瑞、哈飞、一汽、东汽、上汽、吉利、长安、陕汽、柳汽、金杯、金龙、中兴、昌河、福田等。并且公司其它产品出口美国通用、澳大利亚矢崎、意大利菲亚特、韩国现代、瑞典斯肯尼亚等国际公司。公司产品会在第一时间免费供给以上国内品牌汽车生产商进行装车试验，得到他们的

51、信任。占领了一定的市场份额，从而逐渐树立了自己的产品品牌。由于本项目的驱动电机控制系统具有自主知识产权，技术在国内领先，同时国内原材料及加工成本低，使本项目的产品在价格上具有优势。虽然本项目的驱动电机控制系统在加工工艺等方面与国外同类技术有一定的差距，然而价格只相当于国外技术的几分之一。本项目可以利用这种价格优势，在国内抢先占领市场。.4、技术保障措施（1）控制器设计方面的技术保障措施硬件设计方面技术保障措施控制器完全根据汽车对关键部件的可靠性、安全性相关标准进行设计，主控芯片和功率模块采用专业的、技术成熟的生产企业所提供的汽车级产品，比如主控芯片采用TI公司DSP芯片，功率模块采用高效的IG

52、BT或智能功率模块（IPM），这样，可以保证产品工艺稳定性、一致性，同时降低产品成本。针对对产品性能和可靠性影响显著的散热性、电磁兼容性等问题，从车用器件选择、系统电气与结构设计，壳体结构设计等方面进行解决；系统可靠性设计：把系统寿命30万公里和平均无故障间隔里程3万公里可靠性指标分配到系统中各关键器件，需要进行可靠性分配方法研究；按照可靠性分配方法，将系统可靠性指标分配到各关键器件，按照器件的可靠性要求，选择满足可靠性要求，且适合车用环境的器件。控制器软件方面技术保障措施研究最大转矩比电流控制、全局范围内高精度转矩对应控制等控制策略、高效再生制动技术等采用提高驱动电机工作效率；软件可靠性研究

53、：软件可靠性直接影响系统平均无故障间隔里程可靠性指标，因此需要进行软件可靠性分析和可靠性考核方法研究；（2）控制器生产方面的技术保障措施生产方面的问题主要是质量，增强相关人员的质量意识,通过会议或其它形式来宣贯产品质量的重要性，强调人与产品质量的关系，每个人的工作不到位，都可能导致产品不合格。例如，操作人员未按规定操作；设备维护不到位，造成精度不足；产品生产环境维持不到位，导致洁净度、相对湿度等控制不到位；设计人员在产品设计时，对产品性能指标验证不足；未充分考虑产品加工方法；作业指导书（或相应文件）编写不到位；原材料/元器件控制不到位等。定期编制“警示”影片，组织相关人员观看，尤其是一线操作人

54、员。上岗前，对相关人员进行质量意识教育，必要时可签定“质量责任书”，以约束其质量行为。当然首先要让他们知晓其所负的质量责任，并且评价其有能力完成相应的质量工作。设计质量是生产技术问题的又一关键，提高设计质量可采取下列方法：抓源头，切实做好与产品设计有关的评审，满足GJB9001A-2001中相应条款的要求。同时还需关注两方面的工作：一方面是了解用户如何使用产品，即实际使用时要求产品达到的指标，含产品工作性能以及电器接口、机械接口、热接口等要求，以避免设计/检验指标与用户实际使用情况出现偏差；第二是要让用户了解自己产品的特性，与用户充分沟通，优化产品指标，既要考虑实际应达到的工作性能，同时又兼顾

55、产品的可靠性、安全性及寿命等。严格执行“设计和开发”程序，对于产品的交付进度有特殊要求的，方式可灵活多样。例如：充分借鉴成熟产品的设计思想，针对不同处进行重点的策划评审、验证等。注重对设计人员进行新知识培训，且要一贯坚持，方式可灵活多样。例如：派设计人员到专业院校学习、请专业人士到承制单位授课、委托相关专业单位对承制单位设计人员实地培训等。要关注设计评审专家的专业性，要与被评审产品特性相关，且应全面，避免对产品性能达到的程度所进行的评审不到位，即未能充分发现问题或对发现的问题不能提出有效的解决方案。对于生产定型，即使用户没有强制要求，各承制单位也应该做，尤其是对那些批量生产暴露出问题的产品。同

56、时应将相关信息反馈给用户，共同寻求解决方案（甚至涉及技术指标的微调），避免带着问题生产，留下隐患。原材料元器件的质量是质量问题的源头，要加强原材料元器件的控制。 可采取下列方法：要充分认识原材料研究的重要性，对原材料性能研究应设立专项。可以采取奖励相关研究成果等方式，以激发科研人员对此工作的积极性。在对原材料性能未能充分掌握之前，可应用统计技术，统计各材料批次及所应用产品的性能，寻求产品质量的一致性。应把原材料/元器件从采购文件的制定到最终使用的众多环节贯穿起来，其中相对重要的是采购文件的制定。在制定过程中，要与设计输入类文件作充分的对照，包括用户下达的设计任务书或相应文件，同时，应对采购文件实施动态管理；在产品研制的不同阶段，一旦用户对原材料/元器件的要求发生变化，或者设计指标的变化导致所用的原材料/元器件发生变化时，应及时修改采购文件。采购文件作为采购的源头，应避免出错，否则后续工作都是徒劳的，而且还会给承制单位带来一定的经济损失或带来其它方面的影响。要加强对外协、外购厂家产品质量的控制。除了要执行相应的控制程序外，这里主要指要加强对外协、外购厂家生产过程的监督，尤其对那些产品质量暂时尚可，但还没有较完善的质量管理体系和质量保证手段的供方（由于受产品数量、特性的影响，通常承制单位只能选择这样的厂家做其供方）。承制单位要积极帮助这