解子勝

摘要：為積極響應(yīng)國家號召，搶占未來發(fā)展戰(zhàn)略制高點(diǎn)，東風(fēng)悅達(dá)起亞公司審時(shí)度勢，于2010年成立新能源汽車研發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，致力于研究與開發(fā)新能源車。本文在分析了國內(nèi)外新能源車發(fā)展背景以及東風(fēng)悅達(dá)起亞開發(fā)新能源車的必要性之后，對混合動(dòng)力和純電動(dòng)車兩種技術(shù)路線的選擇做出了分析，重點(diǎn)解析了東風(fēng)悅達(dá)起亞新能源車的產(chǎn)品實(shí)施方案，并提出今后的改進(jìn)方向。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；汽車研究；汽車開發(fā)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）03-0121-03

東風(fēng)悅達(dá)起亞汽車有限公司是由東風(fēng)汽車公司、江蘇悅達(dá)投資股份有限公司、韓國起亞自動(dòng)車株式會(huì)社于2002年共同組建的中外合資乘用車企業(yè)。公司產(chǎn)品從單一的千里馬發(fā)展到2012年擁有10款全系列乘用車，產(chǎn)能規(guī)模從年產(chǎn)2萬輛發(fā)展到2012年的48萬輛，市場占有率達(dá)到3.7%，排名中國乘用車行業(yè)第八。面對國內(nèi)日益嚴(yán)峻的能源挑戰(zhàn)，以及國家對大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的執(zhí)行，東風(fēng)悅達(dá)起亞需要在新能源產(chǎn)品領(lǐng)域，與時(shí)俱進(jìn)，加大研發(fā)投入，開發(fā)出更具節(jié)能環(huán)保的新能源汽車，參與新一輪的汽車競爭，為了公司實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 國內(nèi)外新能源車發(fā)展背景

隨著石油資源的日益枯竭，以及交通領(lǐng)域的能源和環(huán)境挑戰(zhàn)，發(fā)展新能源汽車已成為全球汽車業(yè)界的新共識。為應(yīng)對全球能源和環(huán)境問題，世界主要國家和地區(qū)積極推行交通能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，通過制定相關(guān)法律、專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃鼓勵(lì)各種新型車用能源技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)通過頒布執(zhí)行各種優(yōu)惠政策等鼓勵(lì)措施，加快新能源汽車的市場推廣。進(jìn)入新世紀(jì)以來，以插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)、燃料電池等為代表的新一代節(jié)能環(huán)保汽車正在全球范圍內(nèi)掀起一場汽車技術(shù)革命。各國政府和各主要汽車廠商均不約而同地將發(fā)展新能源汽車視為未來全球汽車產(chǎn)業(yè)競爭的制高點(diǎn)。國外汽車廠商，以豐田普銳斯為代表的混合動(dòng)力車型，隨著技術(shù)的完善，已基本普及。以日產(chǎn)“聆風(fēng)”及美國“特斯拉”為代表的純電動(dòng)汽車也風(fēng)頭正勁，特別值得一提的是特斯拉，憑借其高端的市場定位以及先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，逐步站穩(wěn)高端新能源車市場。

中國作為世界第一大汽車市場，在新能源汽車方面也緊跟世界潮流，2009年，由科技部，發(fā)改委，工信部，財(cái)政部等四大部門牽頭，聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)工作的通知》，通知要求在全國開展為期三年的“十城千輛”電動(dòng)車示范推廣計(jì)劃，后這一計(jì)劃范圍擴(kuò)大至25個(gè)示范運(yùn)營城市。至2013年3月，25個(gè)示范城市新能源汽車數(shù)量已達(dá)近4萬輛，充電樁8000多個(gè)；目前，新一輪新能源汽車補(bǔ)貼政策已獲國務(wù)院正式批復(fù)，國內(nèi)各城市正積極申報(bào)之中。

可以預(yù)見，在能源日趨緊張，環(huán)境壓力增大以及政府主動(dòng)牽頭推廣等多重因素影響下，新能源汽車將成為未來汽車發(fā)展的主流。

2 東風(fēng)悅達(dá)起亞發(fā)展新能源車必要性

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，過去以GDP拉動(dòng)式的發(fā)展模式，帶來一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題。2013年9月12日，國務(wù)院印發(fā)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，計(jì)劃中提出將合理控制北京、上海、廣州等特大城市機(jī)動(dòng)車保有量，對新能源汽車則采取直接上牌、財(cái)政補(bǔ)貼等措施鼓勵(lì)個(gè)人購買。

油耗方面，依據(jù)GB27999-2011標(biāo)準(zhǔn)，到2015年，國家將執(zhí)行更加嚴(yán)格的汽車油耗標(biāo)準(zhǔn)，各汽車企業(yè)的平均燃料消耗量要完全達(dá)到平均燃料消耗量目標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)。這一政策的推出，必將迫使各大車企必須加大力度開發(fā)新能源車。東風(fēng)悅達(dá)起亞作為中國乘用車主流企業(yè)和一個(gè)負(fù)責(zé)任的車企，在環(huán)境日益惡化的今天，研究開發(fā)新能源汽車，是順應(yīng)國家發(fā)展趨勢，更是企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)際需要。

3 東風(fēng)悅達(dá)起亞新能源車技術(shù)路線選擇

目前，新能源汽車包括：混合動(dòng)力汽車（HEV）、純電動(dòng)汽車（BEV）、燃料電池汽車（FCEV）、氫動(dòng)力汽車以及燃?xì)馄?、乙醇汽車等?/p>

從目前新能源汽車發(fā)展趨勢上看，混合動(dòng)力與純電動(dòng)汽車已成為新能源車的市場主角。在兩種技術(shù)開發(fā)路線上，是選擇混合動(dòng)力還是選擇純電動(dòng)，需要從國家整體環(huán)境、相關(guān)補(bǔ)貼政策、以及車型技術(shù)路線特點(diǎn)等，綜合去考慮。

首先，我國面臨嚴(yán)峻的能源危機(jī)。目前，我國對外的石油依存度已經(jīng)超過50%，而且這一比例還在不斷提高?；旌蟿?dòng)力的技術(shù)再成熟，但終究還是要使用燃油的，發(fā)展純電動(dòng)汽車，是應(yīng)對國家能源短缺的務(wù)實(shí)之舉。

其次，對應(yīng)國家面臨的能源危機(jī)，國家在新能源汽車的補(bǔ)貼政策上，也有相應(yīng)傾斜，純電動(dòng)汽車單臺最高可補(bǔ)貼6萬元，而插電式混合動(dòng)力僅補(bǔ)貼3.5萬元。國家補(bǔ)貼政策不鼓勵(lì)混合動(dòng)力汽車，而鼓勵(lì)電動(dòng)汽車，即給我們整車企業(yè)一個(gè)重大信號：中國新能源技術(shù)路線已經(jīng)確定，就是跳過混合動(dòng)力過渡階段，直接發(fā)展純電動(dòng)汽車。

最后，從兩種車型技術(shù)路線在我國的發(fā)展階段上看，相對來說，我國純電動(dòng)車汽車的研發(fā)與國外的差距相對較小，幾乎與國外處于同一起跑線，以中國龐大的市場規(guī)模和低成本優(yōu)勢，主推純電動(dòng)汽車，有可能先期站穩(wěn)市場腳跟，實(shí)現(xiàn)彎道超車，與國際跨國公司相抗衡。

綜上所述，直接開發(fā)純電動(dòng)汽車，既順應(yīng)了國家發(fā)展新能源汽車的總體路線，也有利于在享受國家補(bǔ)貼的情況下，降低企業(yè)的實(shí)際開發(fā)成本。所以，東風(fēng)悅達(dá)起亞決定以純電動(dòng)汽車破新能源汽車之開局。

4 東風(fēng)悅達(dá)起亞新能源汽車實(shí)施方案

4.1 整車技術(shù)方案

經(jīng)過詳盡的市場分析和反復(fù)論證，公司決定從A級車入手，在公司成熟車型賽拉圖1.6L車型的基礎(chǔ)上進(jìn)行變更動(dòng)力系統(tǒng)，開發(fā)純電動(dòng)汽車，并以合資公司自主品牌的名義進(jìn)行開發(fā)，產(chǎn)品命名為“華騏”LDev1純電動(dòng)轎車。

“華騏”純電動(dòng)轎車動(dòng)力系統(tǒng)由動(dòng)力電池、三相異步電機(jī)及電機(jī)控制器、電子油門踏板和機(jī)械變速器等組成。其中電池、電機(jī)及電控是純電動(dòng)車開發(fā)的三大核心技術(shù)。取消了傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器換擋系統(tǒng)，提高了傳動(dòng)的效率，結(jié)構(gòu)簡單、可靠。動(dòng)力系統(tǒng)經(jīng)過重新布局，將動(dòng)力電池組布置在前、后軸之間的地板下方，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及附件布置在前機(jī)艙內(nèi)。對車身的地板結(jié)構(gòu)和前機(jī)艙結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了相應(yīng)的重新設(shè)計(jì)。

在三大核心技術(shù)方面，電池及電機(jī)系由公司外購，整車電控由公司與成熟的新能源汽車公司聯(lián)合研發(fā)。

電池部分，為保證電池質(zhì)量及整車的安全性，公司決定選購國內(nèi)頂尖電池廠家——天津力神的鋰離子電池。該電池為方形單體蓄電池，其質(zhì)量比能量為116wh/kg，其單體蓄電池個(gè)數(shù)為4并105串，總電壓336V，容量66Ah，反復(fù)充電次數(shù)大于800次以上。由于該電池組體積較大，在充分考慮了全車的空間布局后，將電池箱設(shè)計(jì)的非常緊湊。同時(shí)，相對原型車賽拉圖，因電池重量的增加，導(dǎo)致其整備質(zhì)量增加了300kg，所以，在前后輪的減震彈簧設(shè)計(jì)上，相對傳統(tǒng)車有所加強(qiáng)，以保證車輛的安全性和舒適性能。

電機(jī)額定功率30kw，峰值功率90kw，最大扭矩238N.m。配套的電機(jī)控制器，將336V電池的直流電轉(zhuǎn)換成可調(diào)頻調(diào)壓的三相交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)。在任何情況下，電機(jī)控制器如果檢測到從電池輸入的電壓過高或過低，或者是輸出到電機(jī)的電流大于設(shè)定值，均會(huì)封鎖其輸出并提供報(bào)警信號。當(dāng)檢測到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的溫度過高或電機(jī)高于最高轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)控制器會(huì)降低輸出使電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小直至停止輸出。

整車電控部分，根據(jù)國家《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》規(guī)定，新能源汽車廠家至少掌握新能源汽車車載能源系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三者之一的核心技術(shù)，為滿足此項(xiàng)要求，公司司與天津清源電動(dòng)車輛有限責(zé)任公司合作，聯(lián)合開發(fā)了整車電控控制系統(tǒng)。此部分將在下一小節(jié)做重點(diǎn)介紹。

4.2 核心技術(shù)開發(fā)——整車電控控制系統(tǒng)

純電動(dòng)汽車是由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，主要包括電池、電機(jī)、變速箱、制動(dòng)等動(dòng)力系統(tǒng)。各子系統(tǒng)幾乎都通過自己的控制單元（ECU）來完成各自功能和目標(biāo)。為了滿足整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性的目標(biāo)，一方面必須具有智能化的人車交互接口，另一方面，各系統(tǒng)還必須彼此協(xié)作，優(yōu)化匹配。因此，純電動(dòng)汽車必須需要一個(gè)整車電控系統(tǒng)來管理純電動(dòng)汽車中的各個(gè)部件。

整車電控系統(tǒng)包括：人機(jī)界面、整車控制器、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、充電機(jī)以及車輛附件系統(tǒng)等。其工作原理為，通過采集司機(jī)駕駛信號，通過CAN總線獲得電機(jī)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)的相關(guān)信息，進(jìn)行分析和運(yùn)算，給出電機(jī)控制指令，實(shí)現(xiàn)整車驅(qū)動(dòng)控制、能量優(yōu)化控制以及制動(dòng)回饋控制。同時(shí)，整車電控系統(tǒng)還具備完善的故障診斷和處理功能；

“華騏”純電動(dòng)車整車電控控制器采用英飛凌汽車級16位芯片，具有多路數(shù)字量、模擬量、開關(guān)量輸入輸出端口，兩路CAN通訊模塊。硬件設(shè)計(jì)上充分考慮抗電磁干擾性能，能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境下工作，保證了電動(dòng)汽車控制的可靠性。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、能量管理、安全管理、人機(jī)交互、故障保護(hù)、車輛安全等功能。

通過“華騏”分布式的動(dòng)力系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)，整車控制器可以對純電動(dòng)車輛動(dòng)力鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理、協(xié)調(diào)和監(jiān)控，提高整車能量利用效率，確保車輛安全性和可靠性。如下圖所示：

5 東風(fēng)悅達(dá)起來新能源汽車研究成果

自2010年底，東風(fēng)悅達(dá)起亞以小批量生產(chǎn)為目標(biāo)，啟動(dòng)的自主品牌“華騏”LDev1純電動(dòng)轎車的開發(fā)項(xiàng)目以來，經(jīng)過三年的技術(shù)攻關(guān)，投入經(jīng)費(fèi)8000萬元，第一批成功制作了6臺純電動(dòng)轎車。經(jīng)國家汽車檢測中心測試，登錄國家工信部產(chǎn)品公告和節(jié)能與新能源汽車推廣車型目錄。華騏電動(dòng)車電池系統(tǒng)續(xù)航能力久，性能穩(wěn)定，完全符合日常用車經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)，真正實(shí)現(xiàn)了零排放，零污染，符合當(dāng)前節(jié)能減排低碳的社會(huì)發(fā)展趨勢。該車最高速度達(dá)134公里/小時(shí)，一次充電行駛里程140km，每公里耗電0.158kwh，電費(fèi)以0.5元計(jì)，每公里費(fèi)用為0.079元，傳統(tǒng)車按每百公里以8L油耗，油費(fèi)以7.5元/升計(jì)，每公里費(fèi)用為0.6元。電動(dòng)車每公里費(fèi)用僅為傳統(tǒng)車的1/8左右。隨后經(jīng)過兩輪技術(shù)改進(jìn)后，于2013年5月，在鹽城市投放10臺進(jìn)行示范運(yùn)行。示范運(yùn)行6個(gè)月以來，用戶反映良好，未發(fā)生質(zhì)量問題，完全可替代傳統(tǒng)汽車。公司計(jì)劃于2015年正式向市場批量投放“華騏牌”純電動(dòng)轎車，預(yù)計(jì)年銷量10000臺。

6 東風(fēng)悅達(dá)起亞新能源汽車改進(jìn)方向

6.1 整車?yán)m(xù)航里程改進(jìn)

電池包數(shù)量層面，華騏LDev1開發(fā)之初，為從安全角度考慮，將電池包布局在整車底部。由于空間有限，所放電池包數(shù)量相對較少，致使整車一次性最大行駛里程欠佳。未來，在能保證安全的前提下，重新考慮整車電池布局結(jié)構(gòu)，盡可能的提升電池包數(shù)量短板。電池性能層面，因鋰電池最佳工作溫度是25度左右，電池包在快充或者持續(xù)工作一段時(shí)間之后，電池溫度會(huì)上升，當(dāng)溫度達(dá)到50度以上后，BMS會(huì)進(jìn)行限功率保護(hù)，從而影響電池包性能。未來，為保證電池包使用性能的一致性，公司會(huì)要求供應(yīng)商開發(fā)電池包降溫技術(shù)，在電池包內(nèi)部設(shè)計(jì)風(fēng)道，進(jìn)行風(fēng)冷，或者水道進(jìn)行水冷。

6.2 電機(jī)使用效率改進(jìn)

考慮到成本問題，華騏純電動(dòng)轎車目前采用的是三相異步電機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但其工作效率一般，約在75%～95%之間，后續(xù)研發(fā)車型，將逐步考慮使用永磁同步電機(jī)，該電機(jī)具有體積小，重量輕，高效率等特點(diǎn)，其最高效率可達(dá)到95%以上。且能量密度高，損耗少，運(yùn)行可靠性也相應(yīng)大大增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 國家財(cái)政部.關(guān)于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)工作的通知.

[3] 國務(wù)院辦公廳.大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃.2013.