新能源汽车驱动电机控制系统研发与产业化项目建议书电子信息产业发展基金招标项目54页

新能源汽车驱动电机控制系统研发与产业化项目建议书电子信息产业发展基金招标项目54页内容摘要：

成度 电力电子集成 控制器关键共性技术 ① 建立功率器件的行为和物理模型，研发智能驱动保护电路； ② 智能功率模块封装技术： 借助计算机仿真技术，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； ③ 叠层母排与电解电容 /膜电容模块化结构设计技术； ④ 电力电子集成控制器的高换热系数的热管理技术； ⑤ 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 20 兼容问题。 ① 设计方面，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。 ② 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 27MHz～900MHz 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 27MHz～ 900MHz 频段，测试对象也均能正常工作。 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。 21 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、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： 22 （ 2） 混合动力系统实现方案 Series HEV/Plugin （ 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 Plugin 系统将得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 Plugin 靠拢。 23 （ 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 24 （ 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 25 （ 8） 下一代汽车电子伺服系统及其车用伺服电机 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 2020 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（ xbywire）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 26 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 35年内全世界的汽车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  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  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  线控的汽车电子伺服系统（ xbywire）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 27 五、 项目实施方案 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、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： 28 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 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 器件烧写程序 单板功能调试 手工焊接 高低温测试 三防漆 装配 整机调试 成品功能测试 包装 入库 29 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 30 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。 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。 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。