【文章內(nèi)容簡介】 電池組設(shè)計技術(shù)；4）模塊化電池管理系統(tǒng)技術(shù)；5）電動汽車耐撞性與電氣系統(tǒng)安全性一體化設(shè)計技術(shù)。 （2）項目實施中形成的生產(chǎn)線及其規(guī)模通過項目實施，在某形成下列示范基地及生產(chǎn)線：1）形成整車試制實驗室，滿足樣車研發(fā)試制需求；2）形成新能源汽車研發(fā)示范基地，設(shè)計人員100人；3）形成整車中試總裝生產(chǎn)線，年產(chǎn)2000臺。（3）形成知識產(chǎn)權(quán)項目完成后，提交申請專利約5項。（4）形成的論文在國內(nèi)汽車行業(yè)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文3篇以上。（5）指標及水平完成純電動汽車研發(fā)，整車具備以下性能：1）最高車速≥100km/h；2）最大爬坡度≥25%；3）050km/h加速時間≤10s；4）工況最大行駛里程≥100km。五、項目設(shè)施計劃、任務(wù)分解（一）項目設(shè)施的年度計劃安排與階段目標根據(jù)確定的目標與任務(wù)要求，公司積極組織，與合作單位進行了工作分工，由牛逼大學(xué)負責(zé)完成整車耐撞性與電氣系統(tǒng)安全性一體化設(shè)計技術(shù)，明確了任務(wù)完成期限、責(zé)任、范圍及工藝指標，各任務(wù)完成進度計劃如下表所示。序號工程階段用時（月）用時段備注1技術(shù)可行性研究階段82企業(yè)內(nèi)部項目立項3整車產(chǎn)品定義14產(chǎn)品概念數(shù)據(jù)設(shè)計125整車集成及性能仿真26多材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計107車身輕量化設(shè)計108輕量化動力電池組設(shè)計109模塊化電池管理系統(tǒng)設(shè)計1010產(chǎn)品三維工程數(shù)據(jù)制作611整車CAE仿真分析612整車耐撞性與電氣系統(tǒng)安全性一體化設(shè)計613整車試制及中試6（二）項目任務(wù)分解與課題設(shè)置方案系統(tǒng)完成純電動汽車整車開發(fā)，實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保電動汽車試制及批量生產(chǎn)。為實現(xiàn)上述目標，需要開展如下六方面的研究工作。課題一：整車集成設(shè)計及仿真優(yōu)化（1）研究國內(nèi)市場A級新能源汽車尺寸、性能及功能定位；（2）根據(jù)功能及裝配需求，對整車進行模塊分類；（3）整車外廓尺寸和硬點參數(shù)定義；（4）動力系統(tǒng)匹配設(shè)計，以及動力性能仿真計算；（5）整車關(guān)重零部件選型及數(shù)模布置。課題二：多材料輕量化設(shè)計技術(shù)（1）研究零部件的使用工況，提出該零部件的主要性能要求和性能評測方法，確定使用何種新材料和該新材料的何種生產(chǎn)工藝進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計；（2）研究使用高強度鋼替換普通鋼材后，模具設(shè)計、焊接工藝等生產(chǎn)工藝和車身設(shè)計及CAE分析的調(diào)整和改進；（3）研究部分零部件使用輕質(zhì)金屬，如鋁合金、鎂合金等，所使用的新型工藝和適應(yīng)新材料和新工藝的零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計；（4）研究部分零部件使用復(fù)合材料，如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等，所使用的新型工藝，如接觸成型和RTM工藝，和零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計；（5） 臨近零部件使用不同材料產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕應(yīng)對方法。（6）新材料和新工藝的CAE仿真分析技術(shù)，如高強度鋼沖壓過程的金屬流動延展仿真，鋁合金鎂合金焊接、鉚接、螺接等連接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)仿真分析，復(fù)合材料零部件結(jié)構(gòu)仿真分析和復(fù)合材料與復(fù)合材料及其他材料的螺接和粘接的結(jié)構(gòu)仿真分析；（7）對于使用高強度鋼和輕質(zhì)金屬及短切纖維復(fù)合材料的零部件，根據(jù)零部件設(shè)計的具體情況，選用尺寸優(yōu)化和拓撲優(yōu)化技術(shù)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化；（8）對于使用連續(xù)纖維的復(fù)合材料零部件，使用各種先進數(shù)學(xué)優(yōu)化算法對其鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化。（9）研究在保證使用性能的前提下，將車身外覆蓋件，如發(fā)動機艙罩蓋、后備門等，所使用的普通鋼材替換為輕質(zhì)材料，如復(fù)合材料，并設(shè)計適應(yīng)新材料的外覆蓋件結(jié)構(gòu)；（10）結(jié)合CAE碰撞仿真分析，為前縱梁等發(fā)動機艙車身部件設(shè)計針對該車型的具體潰縮吸能結(jié)構(gòu)，最大程度地提高車身碰撞性能和材料利用效率，保證碰撞性能的同時實現(xiàn)輕量；（11）將乘員艙車身部件，如A柱、B柱、C柱、門檻梁、上邊梁、地板梁等的普通鋼材替換為高強度鋼，對這些梁的截面進行調(diào)整優(yōu)化，在保證碰撞性能的同時實現(xiàn)輕量化；（12）車身中設(shè)計的一些輕量化結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)高度落差大的部件，如車門板。若使用普通鋼材，需要由數(shù)塊普通鋼材焊接而成。將材料替換為深沖鋼，可以一次成型，減少零件數(shù)量和焊接數(shù)量，實現(xiàn)該輕量化結(jié)構(gòu)；（12）使用拓撲優(yōu)化、RSM和DOE方法等優(yōu)化技術(shù)，對車身整體結(jié)構(gòu)和細節(jié)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，最大程度提高材料利用效率，實現(xiàn)輕量化。課題三：輕量化電池組設(shè)計技術(shù)（1） 研究電池托架使用比強度高的材料，如高強度鋼等，并使用的新材料后新型工藝研究并結(jié)合CAE結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，完善電池結(jié)構(gòu)設(shè)計。（2） 研究如何提高鋰電池的能量密度。課題四：模塊化電池組管理（1）充電原理的研究與方案設(shè)計；（2）平衡電路原理的研究與方案設(shè)計，如電容平衡方案；（3）電壓檢測原理的研究與方案設(shè)計；（4）研究大功率電子開關(guān)的選擇；（5）研究電池的溫度保護方案，以提高電池的安全性和循環(huán)壽命。課題五：整車耐撞性與電氣系統(tǒng)安全性一體化設(shè)計（1）研究歐標ECE R42和國標GB17354等各項碰撞法規(guī)要求和設(shè)計規(guī)范；（2）整車碰撞仿真模擬，防撞梁等碰撞結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計；（3）電氣系統(tǒng)包括動力電池自診斷、保護系統(tǒng)設(shè)計；（4）碰撞加速傳感器與電氣自診斷系統(tǒng)交互集成及實驗?zāi)M。（三）課題目標、任務(wù)、考核指標課題一：整車集成設(shè)計及仿真優(yōu)化通過對標車型數(shù)據(jù)化分析，形成整車功能定位，為實現(xiàn)整車平臺及關(guān)鍵零部件通用化，將產(chǎn)品進行模塊化劃分和設(shè)計；對整車關(guān)鍵零部件總成進行合理化選型，再運用CATIA等三維軟件進行零件集成和整車系統(tǒng)搭建；運用CRUISE、MATLAB計算軟件，對整車動力性能進行仿真，從而優(yōu)化動力系統(tǒng)匹配。通過整車系統(tǒng)集成及優(yōu)化仿真，整車擬滿足如下考核指標：整備質(zhì)量Kg1000最高車速km/h100續(xù)駛里程（GB/T18386）km1200到30 km/h加速時間s0到50 km/h加速時間s課題二：多材料車身輕量化設(shè)計技術(shù)分析整車各個零部件具體使用工況，提出該零部件的性能要求和性能評測方法，確定多材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)方向。研究使用高強度鋼，輕質(zhì)金屬如鋁合金、鎂合金，復(fù)合材料如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維的生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計。研究使用新型材料后會出現(xiàn)的電化學(xué)腐蝕的應(yīng)對方法。研究使用新型材料的零部件及其連接等的仿真方法。研究針對各項同性材料的尺寸優(yōu)化和拓撲優(yōu)化方法，及針對各向異性材料（連續(xù)纖維復(fù)合材料）的鋪層設(shè)計數(shù)學(xué)優(yōu)化算法。車身外覆蓋件如發(fā)動機艙罩蓋、后背門等，使用輕質(zhì)材料并設(shè)計新結(jié)構(gòu)。設(shè)計發(fā)動機艙車身部件針對該車型的潰縮吸能結(jié)構(gòu)。將乘員艙車身部件材料由普通鋼材替換為高強度鋼，并對結(jié)構(gòu)進行調(diào)整優(yōu)化。將需要多塊普通鋼板拼接焊接成型的部件，改用深沖鋼一次成型，實現(xiàn)輕量化結(jié)構(gòu)。運用多種優(yōu)化技術(shù)，對車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高材料利用效率，實現(xiàn)清理化。輕量化之后的整車整備質(zhì)量，控制在975kg左右，相較普通車身設(shè)計，減重約20%。課題三：輕量化電池組設(shè)計技術(shù)目前電池托架主要用普通的Q235鋼材，如果達到滿足汽車碰撞和保護電池的需要，通過CAE分析和實際實驗，而選用高強度鋼，通過CAE模擬汽車碰撞等分析并在后期通過實驗驗證分析。通過電池設(shè)計來提高電池的比能量，比如減薄正負極的集電體及隔膜、減少粘結(jié)劑及導(dǎo)電輔助材料等。其次提高電池正、負極材料的能量密度，并通過實驗驗證分析，可使鋰電池的比能量從普通的85WH/KG提升到100WH/KG以上。通過電池組輕量化的設(shè)計研究，能使行駛里程達到120公里的總重量在900千克以內(nèi)的汽車電池組重量減輕百分之十。課題四：模塊化電池組管理本課題擬采用的電池組采用智能能源管理模塊的預(yù)充與定壓充電采用間歇式充電法來完成充電， 電池組各單元電量的平衡我們采用電容平衡方案，其最大的優(yōu)點是充、放電（工作）使用中，都可平衡各單元電池的功能，且不消耗鋰離子電池組的電能。 鋰離子電池在充電時為防止過充損壞電池，其精度要求為1％。本智能能源管理模塊采用電壓檢測方案。此方案可直接使用微處理器內(nèi)8位共地A/D，不需要另外單獨加入A/D，節(jié)省了設(shè)計成本。 本課題擬采用的智能能源管理模塊的各種保護及工作狀態(tài)都要用到大功率電子開關(guān)，本課題擬采用的模塊采用大功率、低導(dǎo)通電阻的MOSFET。本方案選用5腳SOT23封裝的溫度監(jiān)視器件，～。溫度檢測門限由工廠預(yù)置為固定值，可預(yù)置范圍為－40℃～115℃，預(yù)設(shè)間隔為10℃。本項目擬采用的動力鋰離子電池組智能能源管理模塊通過內(nèi)置的微處理器，采用智能化的方法對電池提供平衡保護，增強了循環(huán)中電池組的安全性能及提高了電池組的循環(huán)壽命。課題五：整車耐撞性與電氣系統(tǒng)安全性一體化設(shè)計參照歐盟標準ECE R42和國標GB173541998，依據(jù)歐洲車輛安全標準（ECE R94\R33\R95\R32\R100）設(shè)計，通過整車碰撞仿真分析，進行防撞梁等車架結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化，使整車滿足M1類乘用車碰撞法規(guī)要求的同時，充分考慮電動汽車電氣系統(tǒng)的性能特點，從而保證整車電氣裝置結(jié)構(gòu)和功能不易受損。通過整車電氣自診斷保護系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，搭載碰撞加速傳感器和溫度傳感器等，從而實現(xiàn)包括動力電池在內(nèi)的整車電氣系統(tǒng)的立體化信息交互，進而實現(xiàn)電系統(tǒng)。六、項目負責(zé)人及主要參加人員本項目的負責(zé)人及部分項目參與人如下表所示：項目負責(zé)人姓 名性別身份證號職務(wù)/職稱業(yè)務(wù)專業(yè)為本項目工作時間（%）所在單位王二麻子男董事長汽車工程80%某天樂新能源汽車研發(fā)有限公司項目參加人七、項目概算（一）項目總投資概算及資金構(gòu)成單位：萬元 來源年度 金 額總 額省科技經(jīng)費撥款國家部委經(jīng)費撥款盟市（部門）撥款銀 行貸 款自 籌經(jīng) 費2012 年2013 年2014年合 計（二）項目總投資概算、各項任務(wù)經(jīng)費分配單位：萬元序號任務(wù)分解總經(jīng)費分配方案省財政撥款分配方案備注1整車集成設(shè)計及仿真優(yōu)化40001000樣車試制實驗室、小批量中試基地建設(shè)，整車試制儀器設(shè)備、輔材等。2多材料車身輕量化設(shè)計技術(shù)1600350焊接試驗臺 復(fù)合材料等原材料 試驗用模具 零部件試驗臺，高性能工作站 整車試驗臺 材料性能檢測儀器 試驗用樣車及零部件。3輕量化電池組設(shè)計技術(shù)600200材料性能測試專業(yè)儀器、電池測試實驗室、高精度鋰電池檢測儀器。4模塊化電池組管理1000250BMS測量專用的設(shè)備、電池管理系統(tǒng)檢測實驗室、電池管理系統(tǒng)開發(fā)軟件、電池系統(tǒng)開發(fā)專業(yè)硬件。5整車耐撞性與電氣系統(tǒng)安全性一體化設(shè)計1000200整車碰撞試驗、檢測以及公證費用，碰撞樣車。合計82002000說明。試驗由天樂負擔所有費用及后果損失。（三）項目經(jīng)費支出明細單位：萬元序號預(yù)算科目名稱合計省經(jīng)費地方財政經(jīng)費自籌經(jīng)費1一、經(jīng)費支出2（一）直接費用31．設(shè)備費42．材料費53．測試化驗加工費64．燃料動力費75．差旅費86．會議費97．國際合作與交流費108．出版/文獻/信息傳播/知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費119．勞務(wù)費1210．專家咨詢費1311．其他費用14（二）間接費用151．儀器設(shè)備房屋使用費或折舊162．水、電、氣、暖消耗173．管理費用補助支出八、項目預(yù)期成果的經(jīng)濟社會效益，與國內(nèi)外同類產(chǎn)品或技術(shù)的競爭分析，成果應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景(一)經(jīng)濟社會效益（1）經(jīng)濟效益本項目產(chǎn)業(yè)化后，消費者的用車使用成本將降低。按照民用電峰時價，算入充電效率，電動汽車每百公里耗12度電。經(jīng)濟實惠的燃油汽車，按百公里耗油6升計算，現(xiàn)行油價水平下需要40元，純電動汽車的使用成本較低。我國汽車產(chǎn)銷保持快速增長，2009年汽車產(chǎn)銷1300萬輛。作為能源消費大國，我國形勢更為嚴峻， ，％，能源大量進口危及到國民經(jīng)濟正常運行和國家能源安全。 中國汽車保有量剛剛達到5000萬輛，人均汽車擁有量僅為世界平均水平的1/3，但其年耗油量卻已接近全國成品油總量的60％。按目前的增長速度和油耗水平。交通運輸業(yè)占社會石油消耗的比重不斷上升，目前已經(jīng)成為最大的石油消耗行業(yè)。通過電動發(fā)展電動汽車代替普通能源汽車，將是我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的突破口。伴隨著環(huán)境污染、溫室效應(yīng)等社會問題，環(huán)境變差、氣候變暖將逐漸成