[01146553]混合动力汽车电控系统关键技术

汽车制造业是关系到国计民生、社会稳定和经济发展的战略性行业,是我国国民经济的重要组成部分。近年来严峻的能源和环境形势,使得以混合动力汽车为代表的新能源汽车受到了广泛的关注。电控系统是混合动力汽车最为核心的技术,涉及到传动结构设计,能量分配管理及关键零部件的控制优化。高性能,高效率和高可靠性的电控系统是保证混合动力汽车安全性能和驾控性能的关键所在。由于系统结构和工况复杂,混合动力汽车电控系统关键技术突破难度较大,严重制约混合动力汽车的推广应用。 项目针对混合动力汽车高可靠性,高能效,高智能化水平电控系统的重大需求,在国家863项目和国际合作专项等项目的支持下,经过十多年技术攻关,突破了建模、控制、优化、测试过程中的系列难题,掌握了覆盖并联、串联、多能源混动汽车的关键总成技术。研制出整车控制器、电机电驱动单元、换挡机构、传感器、网络平台及故障诊断单元等混合动力汽车电控系统关键零部件系列产品。主要创新包括： （1）传动系统结构优化设计：建立基于成本,效率,经济性等多个目标函数的混合动力系统多目标优化模型,对不同的传动机构进行定量分析。并通过多目标的差分进化计算优化FC,CO,HC等排放指标,综合考量传动结构。实现从整车动力系统功能需求提出到道路测试的全过程设计优化,相较于燃油车平均能耗降低在12%以上。 （2）整车能量优化管理与控制：基于研发的动力系统平台,进行了传动控制策略和能量管理方法的创新应用。从电池能量管理,混合动力系统控制策略,能量流优化方法等角度入手,采用神经网络,机器学习、鲁棒控制等智能优化控制方法,对电控单元的能量流向进行优化,大幅提升了整车运行效率。解决了被控对象的强非线性、多变量耦合等控制难题。大幅提升了整车运行效率,平均节油率15%以上。 （3）驱动电机及其控制性能提升：采用有限元分析方法科学计算电机的铁损,温度应力等特性,有效指导电机结构设计,解决电机本体的安全、高效、耐久运行问题。结合电驱动系统本体设计、进行优化控制方法的理论创新,采用多种智能方法优化电机控制参数。成功研制出覆盖10kW～111kW功率范围的电机系列产品,单位功率质量比同类产品降低20%以上,过载能力提升18%以上。 （4）新型磁感应传感机构设计开发： 1)针对机械式换挡机构体积大、易损耗、易误操作的缺点,设计了电磁传感的电子排挡,并提出了电磁检测建模理论,开发了相应的仿真设计软件; 2)针对轮盘结构的霍尔式电机角度和发动机曲轴角度测量方法精度差而且无法进行绝对定位的缺点,提出了基于霍尔元件和集磁材料的非接触绝对角度测量方法,将控制精度提升了一个数量级,创造性的将粒子群寻优的误差参数校准方法用于传感器的出厂检测,保障了绝对精度0.2度以下。 （5）电控系统的网络平台及故障诊断方法研发：并针对混合动力系统电控单元多,信息交互复杂的特点,建立了分布式的电控系统网络控制平台,提出了总线协议管理和负载率均衡方法。开发了基于统一平台的汽车运行数据记录系统和数据分析系统,建立了一套完备的故障判断和处理系统。 项目在混合动力汽车电子控制核心技术及零部件方面,取得了多项具有自主知识产权的科研成果和技术装备。技术成果授权国家发明专利28项、实用新型专利15项、软件著作权10项、发表论文69篇,培养研究生50余名,工程技术人员100余名。 本项目所属课题分别两次通过科技鉴定,鉴定结论均认为：“项目成果填补了国内空白,部分技术指标达到国际先进水平”。项目研发的混合动力汽车电子控制关键技术成功应用在南车、长安等汽车企业的多个新能源车型。