新能源汽车研究与开发

解子胜

摘要：为积极响应国家号召，抢占未来发展战略制高点，东风悦达起亚公司审时度势，于2010年成立新能源汽车研发项目团队，致力于研究与开发新能源车。本文在分析了国内外新能源车发展背景以及东风悦达起亚开发新能源车的必要性之后，对混合动力和纯电动车两种技术路线的选择做出了分析，重点解析了东风悦达起亚新能源车的产品实施方案，并提出今后的改进方向。

关键词：新能源汽车；汽车研究；汽车开发

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）03-0121-03

东风悦达起亚汽车有限公司是由东风汽车公司、江苏悦达投资股份有限公司、韩国起亚自动车株式会社于2002年共同组建的中外合资乘用车企业。公司产品从单一的千里马发展到2012年拥有10款全系列乘用车，产能规模从年产2万辆发展到2012年的48万辆，市场占有率达到3.7%，排名中国乘用车行业第八。面对国内日益严峻的能源挑战，以及国家对大气污染防治行动计划的执行，东风悦达起亚需要在新能源产品领域，与时俱进，加大研发投入，开发出更具节能环保的新能源汽车，参与新一轮的汽车竞争，为了公司实现可持续发展。

1 国内外新能源车发展背景

随着石油资源的日益枯竭，以及交通领域的能源和环境挑战，发展新能源汽车已成为全球汽车业界的新共识。为应对全球能源和环境问题，世界主要国家和地区积极推行交通能源转型战略，通过制定相关法律、专项行动计划鼓励各种新型车用能源技术的发展，同时通过颁布执行各种优惠政策等鼓励措施，加快新能源汽车的市场推广。进入新世纪以来，以插电式混合动力、纯电动、燃料电池等为代表的新一代节能环保汽车正在全球范围内掀起一场汽车技术革命。各国政府和各主要汽车厂商均不约而同地将发展新能源汽车视为未来全球汽车产业竞争的制高点。国外汽车厂商，以丰田普锐斯为代表的混合动力车型，随着技术的完善，已基本普及。以日产“聆风”及美国“特斯拉”为代表的纯电动汽车也风头正劲，特别值得一提的是特斯拉，凭借其高端的市场定位以及先进的产品设计，逐步站稳高端新能源车市场。

中国作为世界第一大汽车市场，在新能源汽车方面也紧跟世界潮流，2009年，由科技部，发改委，工信部，财政部等四大部门牵头，联合下发《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》，通知要求在全国开展为期三年的“十城千辆”电动车示范推广计划，后这一计划范围扩大至25个示范运营城市。至2013年3月，25个示范城市新能源汽车数量已达近4万辆，充电桩8000多个；目前，新一轮新能源汽车补贴政策已获国务院正式批复，国内各城市正积极申报之中。

可以预见，在能源日趋紧张，环境压力增大以及政府主动牵头推广等多重因素影响下，新能源汽车将成为未来汽车发展的主流。

2 东风悦达起亚发展新能源车必要性

随着我国经济的快速发展，过去以GDP拉动式的发展模式，带来一系列严重的环境问题。2013年9月12日，国务院印发《大气污染防治行动计划》，计划中提出将合理控制北京、上海、广州等特大城市机动车保有量，对新能源汽车则采取直接上牌、财政补贴等措施鼓励个人购买。

油耗方面，依据GB27999-2011标准，到2015年，国家将执行更加严格的汽车油耗标准，各汽车企业的平均燃料消耗量要完全达到平均燃料消耗量目标值标准。这一政策的推出，必将迫使各大车企必须加大力度开发新能源车。东风悦达起亚作为中国乘用车主流企业和一个负责任的车企，在环境日益恶化的今天，研究开发新能源汽车，是顺应国家发展趋势，更是企业实现可持续发展的实际需要。

3 东风悦达起亚新能源车技术路线选择

目前，新能源汽车包括：混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV）、燃料电池汽车（FCEV）、氢动力汽车以及燃气汽车、乙醇汽车等。

从目前新能源汽车发展趋势上看，混合动力与纯电动汽车已成为新能源车的市场主角。在两种技术开发路线上，是选择混合动力还是选择纯电动，需要从国家整体环境、相关补贴政策、以及车型技术路线特点等，综合去考虑。

首先，我国面临严峻的能源危机。目前，我国对外的石油依存度已经超过50%，而且这一比例还在不断提高。混合动力的技术再成熟，但终究还是要使用燃油的，发展纯电动汽车，是应对国家能源短缺的务实之举。

其次，对应国家面临的能源危机，国家在新能源汽车的补贴政策上，也有相应倾斜，纯电动汽车单台最高可补贴6万元，而插电式混合动力仅补贴3.5万元。国家补贴政策不鼓励混合动力汽车，而鼓励电动汽车，即给我们整车企业一个重大信号：中国新能源技术路线已经确定，就是跳过混合动力过渡阶段，直接发展纯电动汽车。

最后，从两种车型技术路线在我国的发展阶段上看，相对来说，我国纯电动车汽车的研发与国外的差距相对较小，几乎与国外处于同一起跑线，以中国庞大的市场规模和低成本优势，主推纯电动汽车，有可能先期站稳市场脚跟，实现弯道超车，与国际跨国公司相抗衡。

综上所述，直接开发纯电动汽车，既顺应了国家发展新能源汽车的总体路线，也有利于在享受国家补贴的情况下，降低企业的实际开发成本。所以，东风悦达起亚决定以纯电动汽车破新能源汽车之开局。

4 东风悦达起亚新能源汽车实施方案

4.1 整车技术方案

经过详尽的市场分析和反复论证，公司决定从A级车入手，在公司成熟车型赛拉图1.6L车型的基础上进行变更动力系统，开发纯电动汽车，并以合资公司自主品牌的名义进行开发，产品命名为“华骐”LDev1纯电动轿车。

“华骐”纯电动轿车动力系统由动力电池、三相异步电机及电机控制器、电子油门踏板和机械变速器等组成。其中电池、电机及电控是纯电动车开发的三大核心技术。取消了传统的发动机、离合器、变速器换挡系统，提高了传动的效率，结构简单、可靠。动力系统经过重新布局，将动力电池组布置在前、后轴之间的地板下方，驱动电机及附件布置在前机舱内。对车身的地板结构和前机舱结构也进行了相应的重新设计。

在三大核心技术方面，电池及电机系由公司外购，整车电控由公司与成熟的新能源汽车公司联合研发。

电池部分，为保证电池质量及整车的安全性，公司决定选购国内顶尖电池厂家——天津力神的锂离子电池。该电池为方形单体蓄电池，其质量比能量为116wh/kg，其单体蓄电池个数为4并105串，总电压336V，容量66Ah，反复充电次数大于800次以上。由于该电池组体积较大，在充分考虑了全车的空间布局后，将电池箱设计的非常紧凑。同时，相对原型车赛拉图，因电池重量的增加，导致其整备质量增加了300kg，所以，在前后轮的减震弹簧设计上，相对传统车有所加强，以保证车辆的安全性和舒适性能。

电机额定功率30kw，峰值功率90kw，最大扭矩238N.m。配套的电机控制器，将336V电池的直流电转换成可调频调压的三相交流电，驱动电机调速运转。在任何情况下，电机控制器如果检测到从电池输入的电压过高或过低，或者是输出到电机的电流大于设定值，均会封锁其输出并提供报警信号。当检测到驱动电机的温度过高或电机高于最高转速时，电机控制器会降低输出使电机转矩减小直至停止输出。

整车电控部分，根据国家《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》规定，新能源汽车厂家至少掌握新能源汽车车载能源系统、驱动系统及控制系统三者之一的核心技术，为满足此项要求，公司司与天津清源电动车辆有限责任公司合作，联合开发了整车电控控制系统。此部分将在下一小节做重点介绍。

4.2 核心技术开发——整车电控控制系统

纯电动汽车是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、变速箱、制动等动力系统。各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配。因此，纯电动汽车必须需要一个整车电控系统来管理纯电动汽车中的各个部件。

整车电控系统包括：人机界面、整车控制器、电机控制器、电池管理系统、充电机以及车辆附件系统等。其工作原理为，通过采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机系统、电池系统的相关信息，进行分析和运算，给出电机控制指令，实现整车驱动控制、能量优化控制以及制动回馈控制。同时，整车电控系统还具备完善的故障诊断和处理功能；

“华骐”纯电动车整车电控控制器采用英飞凌汽车级16位芯片，具有多路数字量、模拟量、开关量输入输出端口，两路CAN通讯模块。硬件设计上充分考虑抗电磁干扰性能，能够在复杂的电磁环境下工作，保证了电动汽车控制的可靠性。软件设计采用模块化设计，实现了数据采集、能量管理、安全管理、人机交互、故障保护、车辆安全等功能。

通过“华骐”分布式的动力系统控制网络，整车控制器可以对纯电动车辆动力链的各个环节进行管理、协调和监控，提高整车能量利用效率，确保车辆安全性和可靠性。如下图所示：

5 东风悦达起来新能源汽车研究成果

自2010年底，东风悦达起亚以小批量生产为目标，启动的自主品牌“华骐”LDev1纯电动轿车的开发项目以来，经过三年的技术攻关，投入经费8000万元，第一批成功制作了6台纯电动轿车。经国家汽车检测中心测试，登录国家工信部产品公告和节能与新能源汽车推广车型目录。华骐电动车电池系统续航能力久，性能稳定，完全符合日常用车经济型指标，真正实现了零排放，零污染，符合当前节能减排低碳的社会发展趋势。该车最高速度达134公里/小时，一次充电行驶里程140km，每公里耗电0.158kwh，电费以0.5元计，每公里费用为0.079元，传统车按每百公里以8L油耗，油费以7.5元/升计，每公里费用为0.6元。电动车每公里费用仅为传统车的1/8左右。随后经过两轮技术改进后，于2013年5月，在盐城市投放10台进行示范运行。示范运行6个月以来，用户反映良好，未发生质量问题，完全可替代传统汽车。公司计划于2015年正式向市场批量投放“华骐牌”纯电动轿车，预计年销量10000台。

6 东风悦达起亚新能源汽车改进方向

6.1 整车续航里程改进

电池包数量层面，华骐LDev1开发之初，为从安全角度考虑，将电池包布局在整车底部。由于空间有限，所放电池包数量相对较少，致使整车一次性最大行驶里程欠佳。未来，在能保证安全的前提下，重新考虑整车电池布局结构，尽可能的提升电池包数量短板。电池性能层面，因锂电池最佳工作温度是25度左右，电池包在快充或者持续工作一段时间之后，电池温度会上升，当温度达到50度以上后，BMS会进行限功率保护，从而影响电池包性能。未来，为保证电池包使用性能的一致性，公司会要求供应商开发电池包降温技术，在电池包内部设计风道，进行风冷，或者水道进行水冷。

6.2 电机使用效率改进

考虑到成本问题，华骐纯电动轿车目前采用的是三相异步电机，其结构简单，制造方便，但其工作效率一般，约在75%～95%之间，后续研发车型，将逐步考虑使用永磁同步电机，该电机具有体积小，重量轻，高效率等特点，其最高效率可达到95%以上。且能量密度高，损耗少，运行可靠性也相应大大增强。

参考文献

[1] 国家工信部.新能源汽车生产企业及产品准入管理规则.2009.

[2] 国家财政部.关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知.

[3] 国务院办公厅.大气污染防治行动计划.2013.