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双源电机驱动系统及电动汽车安全运营智能监控管理平台

双源电机驱动系统及电动汽车安全运营智能监控管理平台

发布时间:
2020-07-28
双电源供电的动力系统,特别地适用于燃料电池和二次电池组成的电电混合驱动系统。包含的关键技术:双源驱动电机设计技术;双源驱动总成匹配技术; 动力总成能量管理策略及双源电机控制技术。主要技术创新点基于一种成本低、效率高和体积小的新型燃料电池驱动系统的新型双源电机控制器; ◆ 提出了一种用于双源电机的零转矩d轴交变磁场的控制方法; ◆ 提出了一种双绕组电机磁场解耦的独立矢量控制方法; ◆ 设计了一种二次电源制动能量回收与驱动功率非对称装置; ◆ 提出了一种识别燃料电池和二次电源性能衰减程度的方法,优化控制策略; ◆ 建立了包含电化学、热力学、控制理论、功率电子学、电机学、车辆动力学等多学科联合仿真的匹配模型。   3、国际水平对标分析   ◆ 打破了基于DC/DC的常规动力系统构型方案,最大限度兼顾燃料电池和二次电源的应用特点,具有成本低、效率高、延长燃料电池寿命和技术成熟度高等特点,处于国际领先水平; 提出一种用于双绕组电机的零转矩d轴交变磁场的控制方法,可以实现任意工况(如停车过程)下燃料电池和二次电源的能量交换,处于国际领先水平; ◆ 提出一种二次电源制动能量回收与驱动功率非对称装置,处于国际领先水平; ◆ 建立了基于电化学、热力学、控制理论、功率电子学、电机学、车辆动力学等多学科联合仿真模型,处于国际先进水平。   4、成果应用情况   所研发的双源电机驱动系统已成功在燃料电池模拟台架系统中得到应用。   图1 双源电机样机   图2 双源电机控制器样机   二、电动汽车安全运营智能监控管理平台   1、成果简介   电动汽车锂离子动力电池在理论和实践中均证明其存在不安全性,针对电动汽车动力电池起火爆炸问题,实验室建立了电动汽车安全运营智能监控管理平台,通过远程后台服务器与车载电池安全性预测终端的协调工作,实现对各种电动汽车的锂离子动力电池安全性和老化程度的综合分级。   若经过智能监控管理平台分析发现锂离子动力电池可能发生安全隐患,系统将通过向车内CAN网络发送报文、向相关人员手机自动发送报警短信、在远程后台服务器上形成报警文件等方式提醒人工干预,可有效减少动力电池起火爆炸等恶性事故的发生。   2、主要技术创新点   结合人工智能、大数据、云端计算技术的电池安全性预测方法;电池老化状态测试方法;异常电池离群点检测方法;基于电池多维数据安全结构的电池热失控预测方法。   3、成果应用情况   所开发的电动汽车安全运营智能监控管理平台已成功应用于纯电动汽车上。   图3  车载信息终端实物图   ①  电动汽车安全运营智能监控管理平台的主界面   ②  电动汽车安全运营智能监控管理平台的电池安全状态预测界面 图4  电动汽车安全运营智能监控管理平台的用户界面   版权声明:凡本网注明来源为"节能与新能源汽车年鉴"的,版权均属于本网,转载请注明来源。本网转载自其它媒体的信息,不代表本网观点,转载均有出处,对转载文章不存在侵权等法律问题。  
一种新的电动汽车生态链系统技术

一种新的电动汽车生态链系统技术

发布时间:
2020-07-25
电动汽车的核心部件是动力电池箱,无论是电动汽车换电运营模式、二手电池箱更换维修需求、还是退役电池箱的循环及梯次利用,都在呼唤电池箱的标准化。然而考虑动力电池的一致性要求,标准化的电池箱是不能进行串联使用而必须并联使用,要允许新、旧电池标准箱动态并联使用,甚至允许不同材料的标准电池箱动态并联使用。 苏州达思灵的三个核心发明专利为上述要求搭建了系统技术平台,提供了完整的生态链系统技术基础。这三个发明专利基本内容包括:   1、标准电池箱技术及其管理方法,ZL201811571280.6(PCT/CN2019/100778)   2、增程式多电池标准箱动态并联集成与控制技术,ZL201710779935.8(PCT/CN2017/101685)   3、集装箱储能式离网可移动快充系统技术,ZL201910660868.7   这三个发明专利首先从构建电池标准箱技术入手,进一步深入构建了基于增程器动态平衡各电池箱能力从而允许电池标准箱动态并联使用的车载智能系统技术,最后拓展这一生态链,使用退役电池标准箱来构建建设成本低、建设周期短、调配灵活、可柔性管理的集装箱储能式离网可移动快充系统技术。展望基于这一生态链系统技术平台的新能源汽车市场的前景:   1)不同的电池厂大批量生产电池标准箱。 这些标准箱中电池性能的不同(如能量密度、安全性、寿命的不同等)表现在售价的差别,但是电压平台、外部电气接口、通讯接口与机械接口均是标准的(可以有3~5个尺寸不同电池标准箱),使用统一的电池管理方法。   2)不同车厂、或同一车厂开发不同型号或性能的电动车,可以选择不同数量的电池箱(如2~3只)集成到一辆增程式电动车上,整车的性能与成本与所选电池标准箱中的电池材料性能(容量、寿命、充放电能力等)直接相关。   3)电动汽车的维修可以用新的或二手电池标准箱更换故障电池标准箱。   4)换电站可以存储各种尺寸的电池标准箱,为需要快速更换电池的电动车(不限型号和车厂)更换上已经充满电的电池标准箱。   5)采用退役电池标准箱搭建的集装箱储能式可移动快充站(建造成本低、布局灵活、充电方便)可以使得市区内快充网点布局密度更高(集装箱占地小,不需要外部环境支持),快充方便。   6)集装箱储能式可移动快充站的电能可以在夜间到市外郊区统一充电,采用谷电减低储能成本,白天可动态布置和调配到需要的快充网点。   新能源汽车的发展与国家能源安全战略和环境保护战略直接相关,这一大势不可逆转。然而纯电动汽车有着成本焦虑、里程焦虑、充电焦虑、低温焦虑等瓶颈,呼唤增程式电动汽车技术路线的快速发展。如今,基于增程器动态平衡能力的动力电池箱标准化系统技术平台的出现,完善了整个新能源汽车生态链,将使得新能源汽车的发展将跟上一层楼。   2、标准电池箱技术   电池标准箱是指一系列通用型号(尺寸和形状)和相同接口(机械、电气、通讯)的电池箱系列。其中通用的型号可以是由3~5个标准型号组成,比如#1,#2,#3,#4,#5等型号,分别代表约定的尺寸和形状,使得电动汽车整车设计时可以根据所选相应的电池箱标准型号和数量直接规划空间安装方式。   图1:双电池箱整车布置案例   由于增程式电动车所需要的电池容量一般为同级纯电动车特殊定制电池箱容量的30%左右,而每只电池标准箱的容量一般在纯电动车特殊定制电池箱的10~15%,因此选用2~3只电池标准箱在整车上安装(集中安装或分布安装)是很容易实现的。对于同一个型号的电池标准箱,由于是由不同厂家生产或采用不同特性的电池材料,其实际容量、充放电特性、寿命等是有差别的。   同时,电池标准箱由于采用统一的电压平台(如510V),使得不同型号的标准箱也可以并联使用,使得整车集成更加灵活,见图1。   3、增程式多电池标准箱动态并联集成与控制技术   一套车载智能能量系统主要由三个部分构成,系统控制器、N个(N=2,3,4,…)电池标准箱动态并联组和一套增程器发电系统。其中增程器发电系统除了在需要时根据整车能量管理控制策略给电动汽车供电延长续驶里程外,在多个电池标准箱电压不均衡时(比如新旧电池箱之间、不同材料电池箱之间)通过系统控制器的自适应控制,为各电池标准箱均衡充电,确保电池标准箱之间的电压均衡,见图2。   图2:车载智能能量系统结构框图   在整车刚启动时,系统控制器如果发现各电池标准箱之间电压不一致,则会首先将最高电压的电池标准箱接入整车供电系统为驱动电机供电,同时启动增程器发电为其余电池标准箱充电,直至各电池箱电压与最高电压电池标准箱电压一致后再相继接入整车供电系统。在整车充电时,系统控制器如果发现各电池标准箱之间电压不一致,则会首先将最低电压的电池标准箱连接充电电路进行充电,系统控制器控制充电机的实际允许充电电流进行充电,直至与最高电压电池标准箱电压一致后再将其他电池标准箱相继接入充电电路,同时充电。   在车辆使用过程中,如果有一个电池标准箱出现故障,系统控制器会主动断开故障电池标准箱,允许其他电池标准箱继续工作,与增程器共同为整车供电。   4、集装箱储能式离网可移动快充系统技术   集装箱储能式离网可移动快充系统技术主要包括离网可移动集装箱快充单元,郊区集中储能与调度管理和可加盟式集装箱快充单元入站管理系统。其中,离网储能式可移动集装箱快充单元使用退役电池标准箱动态并联连接构成储能电池堆,内置多个快充器可为新能源汽车提供快速充电服务。郊区集中储能与调度管理系统利用电网谷电、清洁能源或可再生能源在夜间或充电空闲时间为离网可移动集装箱快充单元进行快速补电,并实时监控分布在市区内分布各处的集装箱快充单元的充电状态和电量状态,及时调度集装箱拖车进行更换;可加盟式集装箱快充单元入站管理系统允许注册会员个人提供的集装箱快充单元动态加入运营,见图3。   图3:装箱储能式离网可移动快充系统架构   建造离网储能式可移动充电集装箱的困难在于制造成本和投资回收周期。普通的储能式集装箱都是采用多个电池箱永久性串联或并联。出于电池芯一致性考虑,集装箱中的存储电能的容量只能一次性建成,之后不允许通过增加新的电池箱来增加容量,否则新加的电池箱健康状态与原来的不同,永久性串联或并联连接状态下在不使用时会产生电池箱之间的内部自循环。这样在早期建设储能式集装箱时如果配置容量较大而实际充电服务运营时很多电量用不完(卖不掉),就会导致建设成本过高,投资回收周期过长。早期建设时如果配置容量较小(建设成本低)的话而后期可能充电服务时不够用,但又不允许通过添加更多新电池箱进行容量扩展。   集装箱储能式离网可移动快充系统技术允许建设储能集装箱时采用退役的电池标准箱(电池箱成本低,建造成本负担小),由于允许各电池标准箱之间动力电路可以动态连接(电池箱之间的电压不平衡在充放电时进行主动动态平衡),不使用时各电池标准箱之间动力线是断开的。因此在储能式集装箱建设初期可安装较少的电池标准箱,随着需求的加大逐渐添加更多的电池标准箱来增加容量。维修时,也可以任意更换其他电池标准箱进行替换。   5、技术验证应用案例–双电池箱增程式电动车   苏州达思灵基于专利“增程式多电池标准箱动态并联集成与控制技术”采用双电池箱开发了增程式电动车进行了测试验证,见图4和表1。   图4:双电池包增程MPV   表1:双电池包增程MPV基本性能    
福田纯电动轻卡降电耗专项开发

福田纯电动轻卡降电耗专项开发

发布时间:
2020-04-02
应用领域:福田新能源全系列车型,包括:电动商务车(小VAN、大VAN)、电动微/轻卡车、纯电动重卡、燃料电池车等。 关键技术:降电耗专项开发包括:电驱动系统构型分析、整车轻量化开发、控制策略优化、动力系统效率提升,基于上述研究2018年申报专利63项。 二、成果创新点及解决的难点问题 电驱动系统构型分析:在AVL/CRUISE软件环境搭建纯电动轻卡仿真模型,仿真结果表明基于某测试工况电机+AMT构
全复合材料客车车身

全复合材料客车车身

发布时间:
2019-06-25
成本和续航能力问题限制了纯电动客车的推广。客车轻量化是解决续航能力问题的重要途径之一,车身采用复合材料是纯电动客车轻量化的重要发展方向之一;中航复合材料有限责任公司自2011年开始研制全复合材料客车车身,至今已推出第二代全复合材料车身。 第二代全复合材料12米客车车身采用六大片式全承载式结构如图1所示,分别为前围、后围、车顶、左侧围、右侧围、车底,其中前后围采用金属材料,车顶,左右侧围、车底采用复
基于大数据建模的新能源汽车仿真测试系统

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发布时间:
2019-06-25
随着新能源汽车的发展,汽车新产品推向市场的速度越来越快,对汽车厂商的开发周期和设计方案快速验证的要求越来越高。汽车电子控制器嵌入式软件开发也需要在研发早期阶段开展更充分的验证与测试,以便达到一次设计正确的目的,节省开发成本,缩短研发周期。 ETAS作为汽车行业一流的嵌入式软件研发工具与服务供应商,提供的新能源汽车嵌入式软件开发测量与验证解决方案。 客户能够方便的采用数据测量与数据分析的方式建立虚拟
万向一二三——230Wh kg高比能动力电池技术

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发布时间:
2019-06-25
高比能动力电池及模块产品研究:研制比能量230Wh/kg动力电池单体,以及180Wh/kg能量型电池模块,并开展装车试验运行验证。 通过关键材料和关键技术的创新和批量化应用,产品技术经济指标达到国际先进水平,电池比能量≥230Wh/kg(模块能量密度≥180Wh/kg),常温循环寿命2800次容量保持率达到80%,高温循环寿命1500次容量保持率达到80%。 解决了230Wh/kg高能量密度的安全
奥易克斯48V弱混系统电控系统

奥易克斯48V弱混系统电控系统

发布时间:
2019-05-10
本成果可应用于48V轻度混合动力汽车的整车控制。根据2020年即将实施的国家第四阶段油耗法规的要求,到2020年,我国市场上销售的乘用车油耗需要再下降30%,达到百公里5L。这一要求单纯通过对发动机和变速箱进行技术升级已经很难实现,必须结合混合动力技术。48V弱混系统是实现这一目标的最经济的方法,它只需在车辆上增加一个48V蓄电池,并用一个增强型电机取代传统启动机即可,典型结构如下图所示:  48V弱混技术的优势是:a)对原车改动少,成本低;b)节油效果可达12~15%,是满足四阶段油耗法规最经济的技术路线;c)由于消除了发动机低速工况,因此整车NVH性能比启停系统有明显改善;d)由于引入了48V系统,为整车改造提供了良好基础,可方便加入电动转向助力、电子水泵、电动空调等电子附件。 苏州奥易克斯已经发展出了完善的48V弱混系统控制系统,具备以下功能: ● 起动工况,BSG电机在短时间内将发动机加速至怠速转速以上,然后汽油机开始工作;●停车工况,ECU自动切断发动机点火供油系统,发动机处于熄火状态;●减速工况,驾驶员踩下制动踏板,发电起动一体电机会将车辆减速时的动能转化为电能并存储起来;●滑行工况,电机辅助车辆滑行,增加滑行距离;●正常行驶工况,发动机正常工作;●起步助力,车辆处于起步状态时,发电起动一体机会帮助发动机或短时间内替代发动机进行起步;●混合驱动工况,启动工况向正常行驶工况的过渡过程。目前我公司已同五菱柳机合作完成了48V弱混系统样车的试制,正在进行整车匹配调试,相关专利也正在编写之中。 2、成果创新点及解决的难点问题 本成果主要创新点在于:a)它是国内首个自主知识产权的48V弱混系统电控系统,并且已完成了样车试制,接近量产状态;b)它在一块ECU内集成了发动机管理系统和48V弱混管理系统两套系统,集成度高,成本低,车辆改装简单。 样车匹配过程中,遇到的最主要的问题是电机的控制精度问题。由于此前国内在发展新能源汽车时,侧重于纯电动汽车和深度混合动力汽车,而这两类汽车都需要大功率电机,因此市场上可选的适合48V系统使用的小功率电机数量很少,性能也相对较差,主要是扭矩输出不够精确和平稳,会导致车辆行驶过程中产生明显的闯动。 针对这个问题,我公司技术人员对电机输出特性进行了细致的测量和建模,并开发了相应的整形算法,能够根据电机的实际输出特性,对原始扭矩需求进行实时调整,从而保证电机精确、平稳的输出期望扭矩。算法实际应用后,表现良好。 3、国际水平对比分析 新能源汽车在各国都是新生事物,各国发展水平大体相当。本成果的总体水平和国外同类产品大体相当,但其中的电机扭矩整形算法为国际首创,并且具有通用性好、计算快、精度高的优点,能够大大改善车辆的驾乘舒适性,是国际领先的技术。 4、成果应用情况 本成果已同五菱柳机达成战略合作协议,五菱柳机将来批量生产的48V动力总成(包括发动机、48V电机和总成电控系统)将搭载本成果。随着四阶段油耗法规的推行,本成果将有广阔的应用前景。 5、成果的产能建设情况 目前公司已建成两条国内最先进的汽车电控系统生产线,生产设备齐全,生产工艺和生产流程与国际大公司同等水平,人员配置合理,原材料供应充足、稳定,具备年产20万套ECU设备的生产能力。 6、社会及经济效益分析 根据四阶段油耗法规的要求,到2020年,我国销售的乘用车油耗需要下降到百公里5L左右。为达到这一目标,新车基本上都需要装备48V弱混系统。我国目前乘用车年产销量为2000万辆左右,相应的48V弱混系统电控产品的市场规模约为400亿元。 本成果的社会效益主要体现在:①本成果使我国掌握了国际同步的48V弱混汽车电控系统核心技术,提升了我国新能源汽车行业总体技术水平和自主创新能力,对我国新能源汽车产业的健康发展有利,也可以避免新能源汽车电控领域再度出现被国外公司垄断的局面。②本成果应用推广后,有利于社会总体的节能减排,有利于国家的绿色、可持续发展。③本成果应用推广后,有利于减少社会车辆对石油资源的需求总量,降低我国石油资源对外依存度,缓解能源安全问题。④汽车工业是实体经济的龙头,新能源汽车是汽车工业的发展方向,也是国家确立的七大战略性新兴产业之一,和打造制造强国的十大突破口之一,实现48V弱混系统电控系统核心技术的突破,对于国家战略的顺利实施有利,对于整个国民经济的提振作用也非常明显。⑤本成果为国内车企提供了一种满足四阶段油耗法规的关键技术,为油耗法规的顺利实施、国内车企的可持续发展、汽车行业总体的节能减排,提供了保障。
氢燃料移动电源车

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发布时间:
2019-05-10
不同于目前广泛使用的电源车,本技术成果采用氢燃料电源系统作为电源车的发电的能源,这样使得电源车具备了静默式工作方式(工作噪声低于70dB)、无污染物排放(排放物仅是纯净的水蒸气和少量的热)工作、无红外热成像(排放热量小于60℃)、连续长时间发电(只要氢燃料供应充足,可持续发电数天、数周,甚至上千小时)、和环境适应性强(系统工作温度-20℃~+40℃)等工作和功能特性。  该电源系统是通过电子化数控
北汽福田BJ6123EVCA-37型纯电动城市客车的创新点与解决难点

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发布时间:
2019-05-10
福田欧辉自主研发的BJ6123EVCA-37车型是一款大中型城市市区道路高端城市客车,采用福田欧辉客车第三代城市客车产品造型、安全可靠的锂离子系列动力电池、高效的直驱动力系统,使整车更加节能。自主创新设计,整车结构造型简洁大气,融合国际化都市城市客车流行元素,凸显科技感、豪华感,让乘客倍感舒心。金属质感打造,彰显卓越品质,人体工程学座椅,让乘客乘坐更舒适。都市风格的简洁造型,大气而不失优雅,整体式