1、,深圳市沃特玛电池有限公司,动力总成研究所介绍,沃特玛产品扩展策略,1核心产品：磷酸铁锂动力电池2实用产品：利用先进的组装技术构成动力电池组，附加“BMS”对电池组性能加以保护，使用户放心使用。,3外延产品：沃特玛特地推出动力总成系统，与沃特玛实用的动力电池组结合，构成经济性和动力性具佳的组合产品，保证整车厂可以快速完成纯电动汽车的开发。,沃特玛动力总成研究所,沃特玛动力总成研究依据整车性能指标计算驱动电机、动力电池等技术参数，本着充分利用车载能源、合理分配电能和减少原车改动的原则，协助整车企业完成电动载货汽车的动力总成设计，并且整合社会资源完成动力总成系统的组合、试制、试验，推动整车企业尽快
2、完成车型转化，减少开发投入，避免投资风险。这是沃特玛外延产品为用户的服务宗旨。沃特玛动力总成最大的亮点是继承了燃油车原理，坚持使用多档变速器。,电动汽车动力总成的发展趋势,2010年9月9日，以“在中国，与中国，为中国”为主题的第三届中国变速器技术研讨会在苏州举办。来自世界各国的变速器相关产业供应商和国内自主品牌企业、合资企业的代表齐聚一堂，共同分享有关变速器技术发展的专业信息。电动汽车的发展为变速器企业带来的机遇和挑战成为论坛的核心议题。 会议认为，电动汽车不是变速器的终结者。,电动汽车动力总成的发展趋势,最近两年，汽车领域的技术人员，几乎都能感到电动汽车快速发展给传统汽车产业带来的冲击。从
3、根本上改变传统汽车结构的电动汽车，不仅是传统发动机的终结者，同时也让不少变速器工程师感到巨大的生存危机。由于电机的低速扭矩大、工作转速范围宽的特点，原本在普通汽车上需要5挡、6挡的变速器，在电动汽车上只需要2挡、1挡，甚至倒车都不需要劳烦变速器帮忙，只需电机反转即可。因此，有人以为电动汽车也是变速器的终结者。,电动汽车动力总成的发展趋势,在未来电动汽车领域，变速器仍大有作为。 变速器优化设计可以提升电动汽车效率 通过改进传动系统提高传动效率，被证明可以有效提升能量利用率，在同样行驶里程情况下，可以减少电池数量、降低成本，也可以在电池不变的情况下，延长电动汽车的续驶能力，提高整车性价比。,电动汽
4、车动力总成的发展趋势,电机虽然拥有很宽的工作转速范围，但和发动机一样，电机也有最佳工作转速区间，高于或低于这一区间效率就会下降。在论坛提供的演讲材料中可以清晰看到，一台40kW电机在刚启动时效率仅有60%70%随着速度提高效率逐步提高，在33006000转/分区间，效率能够达到94%以上。而在接近极限转速10000转/分时，效率又降到70%左右。可以看出，合理利用变速器，让电机工作在最佳转速区，对于提高效率十分有意义。,电动汽车动力总成的发展趋势,“电动汽车最大的技术瓶颈之一在电池，成本最高的也是电池。如果能够通过使用适合的变速器，并对标定加以优化让效率提高，就意味着在同样行驶里程时，电池用量
5、更少，车辆自重更轻，行驶性能更高，车辆成本更低。吉孚动力软件开发和标定部门经理Heinz-Dieter Schneider博士告诉记者：“通过对比试验，一台装有锥形无级变速器的B级电动汽车，比只使用1挡变速器时的单位里程能耗降低5%7%。”,电动汽车动力总成的发展趋势,从目前电动汽车的发展情况来看，影响电动汽车进入市场的最大障碍是电池性能的局限性。尽管电池技术经历了从铅酸电池到镍氢电池再到锂电池的一系列技术进步，但目前电池无论是能量密度，还是单位容量、价格，都达不到大规模商业化的要求。每个研发电动汽车的企业都在竭尽全力降低电池成本和增加车辆单次充电的续航里程。,电动汽车动力总成的发展趋势,从目
6、前电动汽车的发展情况来看，影响电动汽车进入市场的最大障碍是电池性能的局限性。尽管电池技术经历了从铅酸电池到镍氢电池再到锂电池的一系列技术进步，但目前电池无论是能量密度，还是单位容量、价格，都达不到大规模商业化的要求。每个研发电动汽车的企业都在竭尽全力降低电池成本和增加车辆单次充电的续航里程。通过改进传动系统提高传动效率，被证明可以有效提升能量利用率，在同样行驶里程情况下，可以减少电池数量、降低成本，也可以在电池不变的情况下，延长电动汽车的续驶能力，提高整车性价比。,电动汽车动力总成的发展趋势,变速器优化标定提升电动汽车性能电动汽车从消费者看不见摸不着的概念，到看得见摸不着的样车，再到看得见开得
7、上的商品车，它与消费者之间的距离正在逐步缩小。对于汽车企业而言，小批量的示范运行或内部试验，与商业化大规模推向市场有着巨大差异。除了价格这个关键因素外，将要商业化的电动汽车在驾驶性能上也必须能够和传统车型一较短长，甚至需要更胜一筹。,电动汽车动力总成的发展趋势,在一个真实案例中，一辆AMT汽油车仅仅依靠调整变速器控制软件参数，在软件中设定参数决定何时换挡，换挡的速度如何，就能使该车百公里油耗下降1升，同时还提升了动力性和舒适性。从当前汽车行业的发展情况来看，由于技术的成熟和各种零部件供应商的支持，研发并制造一款变速器的难度已经降低很多。但如何让这款变速器与相应的发动机或电动机相匹配，使整个系统
8、之间相互协调，就成为技术上的难点。,电动汽车动力总成的发展趋势,对于电动汽车来说，虽然传动系统的机械结构简单化了，但控制逻辑要求反而更高。不仅选择变速器要更加谨慎，同时还要做好变速器控制软件的匹配与标定，提升整车的驾驶乐趣和舒适性，来满足广大消费者不同的口味。而相关软件的标定与匹配正是动力总成研究所的强项。,多档变速器是怎样提升 电动汽车性能的？,电动汽车阻力场分析,低速大扭矩区是爬坡需要高速小扭矩区是最高车速需要恒扭矩加速需要的过渡过程覆盖全部区域,多档变速器提升性能的作用,多档变速器提升性能的作用,五档变速器的,需要思考的问题：使用多档变速器，还是使用性能提升的电动机？,我们的答案：使用多
9、档变速器，在电机重量、成本和空间受限情况下，应该考虑加装变速器，从而既提高车辆最高车速，又缩短车辆加速时间。加装变速器，可以使电动机工作在高效区，这对有限的车载电能来说，如此节约是很宝贵的。,SP:01跑车采用气冷电动机； 最大功率148kw, 扭矩225Nm； 搭载四速手动变速器助其提升性能； 并且启动后无需使用离合器。,动力电池管理系统,动力总成管理系统,动力电池系统,第一代动力总成,纵置,橫置,沃特玛动力终成研究所的开发历程,第一代动力总成,沃特玛动力终成研究所的开发历程,第二代,AMT,沃特玛第二代动力总成技术方案,沃特玛动力终成研究所的开发历程,第三代,无离合器AMT,沃特玛第三代动
10、力总成技术方案,沃特玛动力终成研究所的开发历程,沃特玛动力总成研究所可以为电动汽车提供哪些技术服务？,先进的动力总成使用五档手动变速器，可以达到和汽油车一样的动力性和经济性；,沃特玛动力总成研究所可以为电动汽车提供哪些技术服务？,先进的整车控制器使用最新的cpu芯片构建的、经过实车验证的整车控制策略，可以实现等比例再生制动；,沃特玛动力总成研究所可以为电动汽车提供哪些技术服务？,先进的动力电池组合使用沃特玛先进的电芯和BMS；沃特玛可以特供整体式电池包,沃特玛动力总成研究所可以为电动汽车提供哪些技术服务？,先进的动力总成附件利用沃特玛创新技术联盟的优势，可以得到全部电器附件的技术支持；例如智能
11、化仪表、高效率充电机、直流电源转换器（DC/DC）、真空泵系统、经济型空调,为电动汽车服务是我们的光荣谢 谢！,2014年10月9日,一个成功的案例唐骏载重3吨纯电动物流车的开发,一个成功的案例唐骏载重3吨纯电动物流车的开发,装配完成的底盘,与电机控制器集成的DC/DC,高压配电盒（含预充电和停车泄放电阻）,变速箱离合器轴与滑动轴承,装配完成的变速器与电机,电机结合面,变速器结合面,电机飞轮,离合器压盘,离合器摩擦盘,初步调试结果达到设计目标,动力总成研究所对AMT的研究总结,AMT 综合控制技术研究绪论1 自动变速器简介1. 液力自动变速器（ Automatic Transmission简
12、称 AT ）2. 无级自动变速器(Continuously Variable Transmission简称 CVT)3. 电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission简称 AMT)2 电控机械式自动变速器（AMT）2.1 AMT 的发展过程2.2 AMT 的特点2.3 AMT 的分类2.4 AMT 的发展现状2.5 AMT 的发展趋势3 AMT 的结构原理3.1 AMT 的控制思想3.2 AMT 的结构4 AMT 车辆的控制技术4.1. 动态闭环控制4.2. 自适应控制理论24.3. 模糊控制理论4.4. 神经网络控制,绪论,汽车电子技术是汽车技术与
13、电子技术相结合的产物。随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛。汽车电子化的程度也越来越高，汽车正由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展，成为所谓的“电子汽车”。可以说，今天的汽车已经进入电子控制的时代，而这一切都依赖于电子技术的发展。电子技术在现代汽车上的主要应用有电子控制喷油装置，电子点火装置，电控自动变速器，防抱死制动系统，电子转向系统、自动巡航系统等。其中，电控机械式自动变速器（）就是电子技术飞速发展的产物。它大大提高了汽车使用的方便性，降低了驾驶员的劳动强度，进一步满足了人们对汽车的使用要求。,自动变速器简介,1. 液力自动变速器（ Autom
14、atic Transmission简 称 AT ）液力自动变速器是将发动机的机械能平稳地传给车轮的一种液力机械装置，以其良好的乘坐舒适性、方便的操纵性、优越的动力性、良好的安全性奠定了在汽车工业的主导地位。但效率低、制造难度大、成本高是 AT 的缺点，为此带有变矩器的 AT 车几乎都是电子控制，且带有闭锁机构，并扩大闭锁范围和缩短闭锁结合时间；液力变矩器在低速比工况效率低，直接用闭锁又会引起大的振动和冲击，必须利用适当的滑差控制和闭锁以改善传动效率和换档品质。提高燃料经济性的另一种手段是变矩器的高效率化，通过三维流体分析，使循环圆形状、叶片角度、叶片负荷分布及叶片形状最优化。由于带有变矩器的汽
15、车操纵方便、舒适，所以适合各种乘用车和商用车。为了降低成本，AT 的小型化和减少零部件个数也成为课题。,2. 无级自动变速器(Continuously Variable Transmission简称 CVT)世界最早的无级自动变速器，因为受传动橡胶带强度所限制，只用于微型轿车，直到 1984 年因 Van Doone 发明了金属 V 型带才获新生。CVT 速比光滑变化，无级传递扭矩，乘坐舒适，加速性好，燃料经济性高。但它的起动性能差，故需另加起动装置，现在较多的 CVT 选用液力变矩器为起动装置，又称双无级自动变速器。目前它在自动变速器中所占比例很小，其中 90在日本，10在欧洲。日本 Sub
16、aru、Nissan、Honda、意大利 Fiat 等在车上部分选用。虽然CVT己开发多年，因设备更换量大、制造困难、价格也较高，产量上升趋势不明显。但因其理论上性能优越，仍视为自动变速器的主要发展方向之一。为了提高带的传动容量，带宽增加为 30mm（旧式为 24mm），9 层钢圈宽度扩大 25，同时采用了阶段式高油压系统。除上述的湿式金属带外，由树脂和铝合金等构成的干式带 CVT 被日本大发公司在新开发的汽车上采用，皮带轮的连续变速的控制使用直流电动机。该变速器的特点是，起步时通过由定传动比齿轮构成的副传动路线来传递动力，保证起步性能；当达到规定车速时，变换到由带传动所确定的主动力传动路线。
17、同一原理的链传动亦开发成功用于奥迪车。,3. 电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission简称 AMT)AMT 既具有液力自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、容易制造的长处。它揉合了二者优点，是非常适合我国国情的机电液一体化高新技术产品。它是在现生产的机械变速器上进行改造，保留了绝大部分原总成部件，只改变其中手动操作系统的换档部分，生产继承性好，改造的投入费用少，非常容易被生产厂家接受。它的缺点是非动力换档，这可以通过电控软件方面来得到一定弥补。由于 AMT 是非动力换档，在起步和换档品质上与占主导地位的
18、 AT 相比有一定差距，故主要用于中低档乘用车和商用车。因此人们研究出了动力换档机械式自动变速器，主要有辅助扭矩型和双离合器式自动变速器（DCT），其中 DCT 融合了 AT 和传统的 AMT的优点，是目前世界特别是欧洲大力研究和发展的新一代自动变速器。在几种自动变速器中，AMT 的性能价格比最高。在中低档乘用车和商用车上应用前景广阔。,2 电控机械式自动变速器（AMT）,电控机械式自动变速器（AMT）是在手动机械式变速器和干式离合器的基础上利用先进的电子技术和液压技术实现自动化而产生的。他不仅保留了原齿轮变速器效率高、成本低的长处，而且还具有液力自动变速器因自动换档所带来的全部优点。它以特有
19、的经济、方便、安全、舒适、而备受所有驾驶者，特别是妇女和老人驾驶者的欢迎。AMT 的发展过程大体经历了三个阶段：第一阶段 起步阶段。这一阶段属于半自动变速器发展与成熟阶段，象瑞典 Scania 的 CAG 系统 Daimler Benz 的 EPS 系统美国 Eaton 的 SAMT 系统，都是半自动变速器，其实质是辅助换档系统，换档时刻由驾驶员决定，微机系统主要完成换档的功能。第二阶段 AMT 发展阶段。其标志是 1984 年日本五十铃公司投放市场的NAVI5 电控机械式自动变速器。在此阶段，研究的重点是自动离合器、换档控制与换档策略。日本的 Nissan、瑞典的 Scania、Volvo、
20、美国的 Ford、Eaton、意大利的 FIAT、德国的 ZF、法国的 Ranault 均开展此方面的研究。第三阶段 AMT 智能控制形成和发展阶段。由于离合器的起步与自动换档操纵规律都受环境因素、人的驾驶愿望、车辆客观运行状态的影响，科研人员开始采用模糊推理的智能方法进行此方面的研究，包括模糊换档策略和离合器结合速度的模糊控制。,2.2 AMT 的特点,不仅保留了手动固定轴式变速器机械效率高、成本低的特点，而且还具有换档自动操纵所带来的全部优点，但由于结构形式的限制，与相比在控制方面的难度更大，具体表现在：（1）中断动力换档，无液力变矩器在起步和换档过程中缓解冲击与震动的优越条件。（2）固定
21、轴式变速器比旋转轴式难于自动化，一般拨叉式换档比用离合器与制动器换档冲击大。（3）AT 中湿式多片离合器与单、双片干式离合器相比，允许长时间打滑而不会烧损摩擦片，因而有利于起步、换档。（4）机械式自动变速器在换档过程中变化油门，远远难于定油门状态下换档的液力变速器。（5）液力变矩器具有自动适应性，坡上起步很容易；而机械式变速器则要靠驾驶员熟练的驾驶技术使制动、离合器、发动机油门三者协调工作，才能实现起步。AMT 需要增加坡道辅助起动装置，以提高安全性。,2.3 AMT 的分类,按照执行机构动力源的不同，AMT 的选换档系统可分为电控气动，电控液动和电控电动（全电式）三种类型。1. 电控气动 A
22、MT电控气动选换档系统对于一般车辆，由于没有气动装置，一般不采用，只有在有气压系统的大型乘用车或商用车上使用。2. 电控液动 AMT电控液动AMT的选换档系统具有操作简便、易于实现安全保护、具有一定的吸收振动与吸收冲击的能力以及便于空间布置等优点。但是在利用高速开关阀控制离合器的系统中，其主要的缺点就是温度的变化使离合器的执行机构中液压油的粘度发生变化，因而使离合器回油管路压力损失发生变化。温度降低，油粘度变大，离合器的结合速度较慢，导致在汽车刚开始起步时换档品质差。而且温度降低到一定的程度之后，液压油的流动性能大大降低，严重时会发生换不上档的现象。其次，液压元件对加工的精度要求非常高，特别是
23、高速电磁阀的加工，因而一般的厂家难以加工，成本高。3. 电控电动 AMT近些年来，电子产品性能上的不断完善，使得在变速控制系统中采用电力拖动成为可能。将自动变速控制系统中要直接控制的对象：油门、离合器以及选换档装置的动作采取电动机带动的方式。但它反映速度比液压慢，调试也比较复杂，大批量生产有一定难度。,2.4 AMT 的发展现状,鉴于机械式自动变速器的优点，在当今对车辆燃油经济性和排放要求越来越高的国际形势下，该系统已成为世界各国汽车零部件供应商和整车生产厂家竞相开发的热点，并相继在各种车型上推出各自的产品。美国 Eaton 公司最近推出了电机控制执行的 Fuller 变速箱；TTC(Tran
24、smission TechnologiesCorporation)公司和 DANA 公司成功为商用车开发了 AMT7 变速箱；德国 ZF 公司开发的 AsTronic 自动变速器；德国奔驰公司开发的 Sprintshift 变速箱以及意大利 Magneti Marelli 公司用于法拉利赛车和菲亚特轿车的 Selespeed System 系统等等。我国汽车企业也正在开展自动变速器的研制工作，一汽、二汽、北汽福田、奇瑞 等汽车企业都正在研制，吉林大学、北京理工大学、上海交通大学等高等院校也在从事这方面的研究，其中吉林大学葛安林教授领导研究的两参数最佳换档规律、动态三参数换档规律、离合器最佳接合
25、规律、最佳同步换档控制、动态闭环换档控制、离合器模糊起步控制、智能换档理论的研究等处于世界先进水平。,2.5 AMT 的发展趋势,目前自动变速器的应用越来越广泛，但并不意味着自动变速技术已经发展得非常完善，在有些方面还有待改进。如对路况、车况的适应性以及自学习能力等，各国正采取多种技术途径，试图解决这些技术难题，例如模糊控制、神经网络控制等，这是自动变速技术的重要研究方向。近几年来，国外一直在研究将智能控制理论中的模糊控制和人工神经网络控制技术应用到汽车工业中，并且在该领域的某些方面已有成功应用的实例。针对各种自动变速器使用中出现的问题和人们对车辆性能要求的提高，人们也在探索采用新的检测和控制
26、技术来改善 AMT 的性能，致力于开发具有智能的自动变速器。主要发展趋势有：,2.5 AMT 的发展趋势,1. 综合实施对发动机扭矩、转速和离合器接合速度的控制，完成车辆的起步和换档。由于装有 AMT 的车辆起步和换档时发动机转速和变速器输入轴转速之间存在很大的转速差，只有实施联合协调发动机、离合器和变速器的综合控制才能达到冲击度与滑磨功之间的最佳平衡。2. 采用模糊-神经网络控制技术进行车辆档位决策。采用模糊控制技术来增强对驾驶员意图和路况、车况的适应性，神经网络用于学习优秀驾驶员的换档数据，获得更“似人”的换档规律。3. 对各执行机构进行优化设计和控制发动机油门和离合器执行机构一般由机、电
27、、液三个系统构成，具有难于建模的复杂非线性，基于简化线性模型的控制方法不能满足精度和鲁棒性要求，采用模糊和神经网络控制技术成为提高控制品质的重点研究方向。,2.5 AMT 的发展趋势,4. 增强和完善电控系统中软件的功能来降低硬件的成本，提高系统的可靠性和安全性。电控系统中的软件除了完成对各种输入传感器数据的处理、逻辑关系的判断之外，还要完成复杂的模糊逻辑推理、神经网络的训练与控制、系统各部分故障检测与诊断。利用总线技术减少系统连线数目，从而提高系统可靠性并降低成本。5. TCU 中采用先进的电子元器件完成对信号的检测和处理，特别是采用高速数字信号处理器来完成软件中复杂的控制算法。,AMT 的
28、结构原理,AMT 是在传统手动变速器和干式离合器的基础上，应用电子技术、液压技术和自动变速理论，以微处理器为核心，通过液压执行系统控制离合器的分离与结合、选换档操作，通过电子油门控制发动机的扭矩和转速，来实现起步换档的自动化。其基本思想是：根据驾驶员的意图（加速踏板、制动踏板、选择器开关等）和车辆的状态（发动机转速、输入轴转速、车速、档位），依据适当的控制规律（换档规律、离合器接合规律等），借助相应的执行机构（电子油门、离合器执行机构、选换档执行机构），对车辆的动力传动系（发动机、离合器和变速器）进行联合控制。,AMT 的结构原理,AMT 的结构,AMT 是一种机、电、液一体化的产品，其系统结
29、构如图 1.3 所示。该系统主要由以下四部分组成：（1） 被控对象 包括发动机、离合器和变速器 。（2） 执行机构 包括步进电机、电磁阀、液压缸 (离合器动作缸和选、换档油缸 )等。（3） 传感器 包括速度传感器 (发动机转速传感器、输入轴转速传感器、车速传感器)、油门踏板位置传感器、油门开度传感器、档位传感器、离合器位置传感器等。（4） 电控单元 (TCU) 包括 CPU、ROM、RAM、I/ O 接口等硬件及软件。,AMT 的结构,AMT 的结构,发动机、离合器、变速箱是 AMT 的主要控制对象，其中发动机的特性是制定合理的燃料经济性、动力性换档规律的依据，也是实现最佳起步、换档控制的保证
30、；离合器的扭矩传递特性是离合器最佳接合规律的基础。另外离合器的一些其它特性如磨损特性又将影响离合器的控制过程；变速器与 AMT 相关的特性主要是各个档位的传动比和同步器的同步摩擦扭矩，它们对换档品质会产生影响。AMT 的执行机构由选、换档执行机构 ,离合器执行机构 ,油门执行机构组成。油门执行机构一般采用步进电机或磁电式电机驱动油门。选、换档和离合器执行机构有气动式和液动式两种 ,如果车辆原有气压系统 ,则用气动方案可共用气源 ,使成本降低。图 1.4 是 AMT 的离合器、选换档液压执行机构系统原理图。由图中可以看出 TCU 是通过控制电磁阀实现对油缸的控制的。从而完成起步、换档的自动操纵。
31、,AMT 的结构,传感器的作用是获得车辆行使过程中各种信息，并将它们传递给他 TCU，TCU据此来识别司机的意图、判断运行的工况、发出相应的控制指令。随着控制理论的不断完善和控制精度的不断提高，AMT 系统所使用的传感器也不断的增加。表 1.1 给出了目前 AMT 系统所使用的传感器及其类型。,AMT 的结构,TCU 是 AMT 系统的核心，具有存储程序、接收信息、发出指令的功能，起到相当于人的大脑的作用。其硬件结构主要包括信号输入调理电路、接口电路、微处理器、输出电平转换及功率驱动等。,TCU框图,AMT 车辆的控制技术,AMT 的控制过程十分复杂，要通过协调发动机、离合器及变速器等一系列动
32、作来实现 AMT 车辆的平稳起步、换档，同时还要考虑离合器的滑磨和发动机的波动等情况，所以 AMT 的控制技术是 AMT 的核心内容。自动控制技术最初是从模仿人的控制行为开始的，从开环、闭环控制朝着自适应、自校正控制和自组织、自学习控制方向发展，其发展过程就是控制技术的“智商”提高的过程。这里简单介绍一下自动控制技术在 AMT 发展过程中的主要应用与发展。AMT 的控制技术也是随着自动控制技术的发展而不断发展的。其控制技术由古典控制理论的应用发展到现代控制理论的应用，现在正向智能控制理论方向发展。现在 AMT 上主要应用和研究的控制理论有如下几个方面。1. 动态闭环控制2. 自适应控制理论3. 模糊控制理论4. 神经网络控制,
