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电动汽车关键技术研究
0概怵
发达国家对电动汽车技术和产品的研究以及产业化投人了大量资金,一方
面促进了电动汽车本身的技术和产业的迅速发展;另一方面极大地推动了传统
汽车技术和产业的跨越式发展。纯电动汽车所涉及的电机及其驱动技术、电池
及其管理系统、整车的控制策略等,是电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽
车等新型汽车发展的基石。
以科技创新和产业化为开发目标,对新一代系列纯电动轿车进行了全面、
系统的规划。同时,以整车轻量化设计、整车一体化和系统一体化设计、整车
控制策略的优化及系统优化匹配、CAN总线技术、电池均衡及热管理、整车故
障诊断及安全管理、批量车辆运营数据的记录和分析、基于无线远程通信技术
的车辆运行智能化监控管理系统开发等作为课题任务的工作重点,实现科技创
新和产业化的有机结合。与国外同类电动汽车相比,无论是高新技术的开发、
应用,还是具体性能指标,均有创新和突破。
1关键技术构成
新型纯电动轿车的技术构成分为:整车部分、电机及其控制系统、动力系
统主控制器、电池及其管理系统、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、
故障诊断及安全管理系统、车辆运行智能化监控管理平台以及相应的支持平
台,如虚拟设计平台、整车性能仿真平台、CAN总线开发平台、各关键子系统
开发平台、整车及子系统测试评价平台等。
新型纯电动轿车的研发没有将整车开发作为一个系统工程,而是既侧重支
持平台的研制和建设,又在汽车电子先进技术领域给予重要关注;既在整车设
计上努力实现技术创新,也对基于无线远程通讯技术的车辆运行智能化监控管
理系统做了规划和开发。
1.1整车轻量化设计
整车轻量化始终是汽车技术重要的研究内容。纯电动汽车由于布置了电池
组,整车重量增加较多,轻量化问题更加突出。
(1)通过对整车实际使用工况和使用要求的分析,对电池的电压、容量、
驱动电机功率、转速和转矩、整车性能等车辆宏观参数的冶、体优化,合理选
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、空调和制
动真空系统的集成和模块化设计,使系统得到优化;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。
1.2基于双总线的分布式网络控制系统
新型纯电动轿车整车控制系统是两条总线的网络结构,即驱动系统的高速
CAN总线和车身系统的低速总线。高速CAN总线每个节点为各子系统的ECU。
低速总线按物理位置设置节点、基本原则是基于空间位置的区域自治,即物理
位置相近的电器元件连接到一个节点控制单元,各元件的信号通过ECU与总线
进行通讯3低速总线有两种方案可以选择,低速CAN和LIN总线。
前一种方案中,高速和低速CAN总线的结构都为独立控制结构,可以按照
ISO11898、Jl939及J2284组建高速CAN,按照ISOl1519-2、Jl939及J2284
组建低速容错CAN。各节点自成一个系统,节点控制单元根据本地传感器和来
自CAN总线上的信号,控制本地执行机构,同时将需要与其他节点共享的信号
传输到总线上。
图1为纯电动轿车采用的整车控制系统网络结构示意图,控制系统为两条
总线的网络结构:驱动系统的高速CAN总线和车身系统的低速总线。图2为车
身舒适性系统网络拓扑关系示意图。
1整车控制系统网络结构示意图
图2车身舒适性系统网络拓扑关系
实现整车网络化控制,其意义不只是解决汽车电子化中出现的线路复杂和
线束增加问题,网络化实现的通讯和资源共享能力成为新的电子与计算机技术
在汽车上应用的一个基础,同时也为X-by-Wire技术提供有力的支撑。
1.3故障诊断及高压电安全管理拔术
故障诊断及安全管理系统对纯电动
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