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科技部重点部署新能源汽车电机驱动专项

发布日期:2017-11-08  浏览次数:410
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   日前,科技部公布了《“新能源汽车”重点专项2018年度项目申报指南》。根据指南,2018年将在6个技术方向启动24个研究任务,拟支持24-48个项目,拟安排国拨经费总概算9亿元。节选部分内容如下:

  电机驱动与电力电子

  商用车高可靠性车载电力电子集成系统开发

  研究内容:研究基于功率器件级集成的多变流器拓扑结构和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片集成封装技术;研究机-电-热集成设计技术及电磁兼容技术;研究硬件安全冗余、软件容错等系统功能安全技术;研究集成电力电子控制器产品(简称PCU)的可靠性及测试方法。开发出适用于10-12米纯电动、插电式、增程式客车的PCU产品。

  考核指标:商用车电力电子集成控制器产品比功率≥10.0kVA/kg;控制器最高效率≥98%,效率大于90%的高效区≥80%,集成控制器电磁兼容性能(EMC)(带载)、可靠性和产品设计寿命满足整车要求,PCU产品寿命≥8年(以关键器件寿命设计文件与加速寿命验证测试报告作为验收依据);配套整车产品完成公告,并批量装车。

  轿车高可靠性车载电力电子集成系统开发

  研究内容:研究基于功率器件级集成的多变流器拓扑结构,开发机-电-热集成设计技术及电磁兼容技术;研发芯片集成封装技术及硬件安全冗余、软件容错等系统功能安全技术;研究集成电力电子控制器产品(简称PCU)的可靠性、寿命设计及测试方法。开发出适用于A级、B级插电式/增程式混合动力乘用车的PCU产品。

  考核指标:PCU产品设计安全等级达到或超过ISO26262ASIL-C等级;PCU产品设计寿命不少于10年(以关键器件寿命设计文件与加速寿命验证测试报告作为验收依据);功率密度≥15.0kVA/L(对于插电式、增程式混合动力车型按驱动电机控制器和发电机控制器峰值功率之和计算);控制器最高效率≥98%,效率大于90%的高效区≥80%,集成控制器EMC(带载)、可靠性和产品设计寿命满足整车要求,配套整车产品完成公告,并批量装车。

  基于碳化硅技术的车用电机驱动系统技术开发

  研究内容:攻克低感高密度碳化硅模块封装、高温高频电容器设计与封装技术难关;研究碳化硅变流器高功率密度,高频化永磁电机设计与工艺,电机驱动系统高效控制技术,噪声、振动、平顺性(NVH)和EMC等技术;研究碳化硅控制器与驱动电机一体化集成技术;研究碳化硅电机驱动系统的全寿命周期成本评价方法;开发出车用大电流碳化硅模块、车用高温高频大电流电容、全碳化硅电机控制器以及整个电机驱动系统。

  考核指标:电力电子模块电流≥400A,电压≥750V;电容器容积比≥1.4uF/mL;碳化硅电机控制器功率密度≥30kW/L,最高效率≥98.5%,超过90%的高效区≥90%;电机峰值功率密度≥4.0kW/kg(30秒),连续比功率≥2.5kW/kg;电机最高效率≥96.5%,电机及其控制系统最高效率≥94.5%,超过85%的高效率区不低于85%;实现装车应用不低于10辆。提供2项相关的环境适应性和安全性评价国家(或行业)标准(或国际标准提案)草案。

  高效轻量化轮毂电动轮总成开发

  研究内容:突破电动轮集成技术,包括研发电动轮总成的电、磁、热以及整车结构应用等多领域协同仿真技术,突破电动轮液冷结构与动密封、低转矩脉动和NVH、抗振能力和可靠耐久性技术。开发出高效轻量化电动轮总成。

  考核指标:满足A级和A0级纯电动轿车应用的电动轮总成(轮毂电机本体或轮内电机与减速器的总成)峰值功率密度≥2.5kW/kg(≥30秒),峰值转矩密度

  ≥18Nm/kg,连续比功率≥1.8kW/kg,最高效率≥94%,噪声≤75dB(A)。实现小批量装车不低于10辆。

  一体化驱动电机系统研制

  研究内容:突破高速减速器设计、齿轮加工与研磨、轴类精密加工、铸造壳体技术难关;研究高速驱动电机与减速器结构集成、润滑与冷却系统、NVH技术;掌握电驱动总成批量制造生产工艺与高效检测等产业化技术;开发出新一代高性能电驱动总成产品。

  考核指标:驱动电机及高速减速器的最高转速≥15000转/分,电驱动总成匹配额定功率40-80kW,比功率≥1.8kW/kg(峰值功率/总重量),最高效率≥92%,电驱动总成噪声≤80dB(A),具备电子驻车功能,实现批量装车不低于100台套。

  插电/增程式混合动力系统

  新型高性价比乘用车混合动力总成开发与整车集成

  研究内容:掌握乘用车插电式混合动力机电耦合系统方案设计和构型参数优化、产品设计开发、试验验证和机电耦合系统与发动机动态协同控制技术,开发新型高性价比乘用车混合动力系统总成;掌握混合动力汽车能源管理与整车控制策略、混合动力系统与整车的集成和匹配标定技术、整车集成与一体化最优控制技术,开发插电式混合动力乘用车。

  考核指标:机电耦合系统机械传动效率≥93%;整车加速时间0-100km/h≤8秒,0-50km/h≤3.8秒(纯电模式);综合工况纯电续驶里程≥70km,纯电动模式下电耗≤15kWh/100km;燃油消耗量(不含电能转化的燃料消耗量)较第四阶段油耗限值(GB19578-2014)降低比例≥40%;百公里综合油耗≤1.3L;开发1-2款性能显著提升的插电/增程式混合动力乘用车,整车控制系统功能安全等级ISO26262ASIL-C级,整车实现销售≥3000台。

  高性价比商用车混合动力系统开发与整车集成

  研究内容:掌握机电耦合关键技术、高效高功率密度电驱动系统技术、混合动力系统集成技术研究,开发高效率、高性价比的商用车混合动力总成;掌握电池组及电池管理系统、整车集成与一体化最优控制技术、高效电附件系统技术,开发插电式/增程式商用车。

  考核指标:整车混合动力模式下油耗≤16L/100km(以12m客车为例,中国典型城市工况);匀速工况纯电动模式下电耗≤43kWh/100km,纯电续驶里程≥50km,排放达到国六标准。整车企业牵头,开发不少于2款插电式/增程式商用车,整车实现销售≥1000台。

  增程器系统开发与整车集成

  研发内容:研究乘用车增程器专用发动机设计与控制、高效发电机系统、增程器系统集成等技术;开发体积小、比油耗低、综合效率高的增程器专用发动机和增程器系统;开展整车集成技术与一体化最优控制技术研究。

  考核指标:增程器系统比功率≥0.65kW/kg,增程器发动机比油耗≤220g/kWh,增程器发电机系统最高效率≥96%。所搭载整车排放达到国六标准,B状态燃料消耗量(不含电能转化的燃料消耗量)较第四阶段油耗限值降低比例≥40%。增程器系统搭载整车,实现销售≥1000套。

  纯电动力系统

  高性能纯电动运动型多功能汽车(SUV)开发

  研究内容:掌握纯电动SUV整车集成技术、整车轻量化技术、整车安全性与电磁兼容性技术、整车环境适应性技术等整车关键技术;研发一体化驱动与传动系统、高防护全气候动力电池系统、智能化整车控制系统、总线电压800伏左右的高压电气系统、电动转向与回馈制动系统、高能效比电动冷暖一体化空调系统等关键子系统;开发全新SUV电动化底盘及整车。

  考核指标:纯电动SUV(车长≥4.5m)整车电耗≤13kWh/100km(工况法),纯电续驶里程≥400km(工况法);0-100km/h加速时间≤6秒,最高车速≥150km/h;最大爬坡度≥45%;电制动降低电能消耗比例≥25%欧洲城区工况(ECE工况);充电时间≤20分钟(30%-80%SOC);车身与底盘结构轻量化达10%以上(同比钢结构车型);安全性达到中国新车评价规程(C-NCAP)五星要求;制定总线电压800伏左右的高压电气系统设计规范。

  N2/N3类高性能纯电动商用车动力平台技术

  研究内容:掌握纯电动商用车高效驱动技术、电池系统集成技术、整车智能化与控制技术、高压集成控制技术、上装系统智能控制技术、整车轻量化技术等关键技术;开发模块化、系列化的纯电动商用车智能化底盘,并应用于运输类、作业类两种车型;提升整车安全性、可靠性、耐久性和环境适应性;掌握整车的批量化生产工艺,形成规模化生产能力。

  考核指标:纯电动商用车整车0-50km/h加速时间≤15秒,30分钟最高车速≥100km/h,最大爬坡度≥30%,电制动降低电能消耗比例≥25%(GB/T18386最新工况);整备质量与同类燃油车相比不高出30%;N2运输类商用车全气候(环境温度范围覆盖-20℃到40℃)续驶里程≥250km(GB/T18386最新工况),Ekg≤0.3kWh/(km·t);N3作业类商用车全气候(环境温度范围覆盖-20℃到40℃)连续作业时间≥8h;形成年生产能力≥5000台,实现千辆级销售应用。

  基于新型电力电子器件的高性能充电系统关键技术

  研究内容:掌握基于新型电力电子器件的开发技术和双向充放电拓扑及控制技术,研制出基于新型电力电子器件的高性能单向和双向充放电设备,突破新型大功率快速充放电系统的控制和安全技术;掌握无线双向充电关键技术,无线充电系统的互操作性测试技术、充电频率和电磁场对人体的影响分析及测试等技术。

  考核指标:基于新型电力电子器件的充电机产品效率≥97%,满载比功率≥1.5kW/kg;研发输出功率为3.3kW、6.6kW、10kW和60kW等系列化无线充电系统产品,无线充电距离≥20cm,无线充电系统整体最大效率≥92%,无线充电系统对人体的电磁场接触限值应满足国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)国际导则等相关标准的要求。实现批量装车不少于50辆。形成2项以上无线充电相关的互操作性、安全性评价等国家(或行业)标准(或国际标准提案)草案。

  来源 | 科技部


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