国内首个自主知识产权的48V弱混系统电控系统

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。

一、成果简介

本成果可应用于48V轻度混合动力汽车的整车控制。

48V弱混系统是实现上述目标最经济的方法,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:

1)对原车改动少,成本低。

2)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。

3)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。

4)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:

1)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。

2)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。

3)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。

4)滑行工况,电机辅助车辆滑行,增加滑行距离。

5)正常行驶工况,发动机正常工作。

6)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。

7)混合驱动工况,启动工况向正常行驶工况的过渡过程。

目前奥易克斯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。

二、成果创新点及解决的难点问题

该成果主要创新点在于:

1)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。

2)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,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。

三、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。

四、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。

五、成果的产能建设情况

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。

六、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。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。