（批复）电动车新型驱动控制及运动状态检测系统项目可研建议报告（发改委）

我国现今人均汽车是每人平均辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济发展，假如我国人均汽车持有量达到现在全球水平每人有辆汽车，我国汽车持有量将成倍地增加，石油进口就成为大问题。

因此在我国研究发展电动汽车不是个临时短期措施，而是意义重大长远战略考虑。

电动汽车开发和研制直是世界汽车制造业努力追求目标。

美国通用福特，口本丰田本田和日产都在投入巨额资金，积极加紧研制电动轿车。

美国在年‚零污染‛汽车销售比例已占新车销售额，我国近年来重大科技攻关计划中也有很多相关计划，官方及民间资金投入也是数以百亿计。

中国汽车产业发展国际论坛上，与会专家致认为，配备有电动驱动机构混合动力技术将成为现阶段我国节能环保汽车主要发展方向。

这将环节目前严峻节能减排形势。

在由中国汽车技术研究中心和中国汽车工程学会等机构联合主办‚中国汽车产业发展国际论坛‛上，来自发改委财政部科技部商务部环保总局等众多部委司长级以上高官，以及汽上汽东风陕汽吉利通用丰田日产标致雪铁龙等国内外汽车巨头高层，在演讲时都无例外地谈到我国汽车企业发展所要面临来自能源和环境挑战。

根据世界能源统计，年中国石油消费量约为亿吨，同比增长。

我国已成为世界第二大石油消费国和第三大石油进口国。

而当前机动车用燃油消耗占整个石油消费量左右。

全国汽油产量和柴油产量左右都被汽车消费掉了。

我国石油对外依存度去年达到，同比上升了，预计到年石油对外依存度还将达到，国家能源安全面临严峻挑战。

另方面，随着我国汽车消费和保有量迅速增加，汽车污染排放对空气质量影响日趋严重。

国家环保总局污染控制司副司长李新民说‚汽车保有量增加导致氮氧化物颗粒物和挥发性有机化合物排放量大，使得城市阴霾天气增加，能见度低，光化学污染危险增大。

‛发改委副主任张国宝认为‚我国已经从煤烟型污染开始向汽车尾气型污染转化。

‛为此，我国汽车产业提出了年产业规划目标，当汽车保有量翻番时，力争实现燃油消费增长不超过年实现新车平均单车百公里油耗比年降低。

要达到上述目标，方面需要提高传统内燃机汽车燃油经济性和排放标准，另方面还要大力发展节能环保型新能源汽车即电动汽车。

正如吉利控股集团有限公司董事长李书福所言，‚目前全球汽车业发展都在向新能源方向转移，这就给了我国汽车工业实现技术蛙跳机会，在新能源技术上摆脱汽车工业技术弱者地位。

‛为了抢抓这历史机遇，早在年，新能源汽车研究项目就已经被列为国家‚十五‛期间重大科技课题。

当时启动了‚十五国家计划电动汽车重大专项‛，提出了燃料电池整车项目混合动力整车项目纯电动汽车项目三个发展方向，国家专项投入资金亿多元。

目前丰田电动驱动技术是全球领先。

丰田旗下著名电油混合动力车普瑞斯全球销量已突破三百万辆。

随着世界石油价格飞涨，新能源技术发展思路日渐清晰，国内厂家也加快了产业化步伐。

上汽以荣威为基础平台带有电动驱动汽车年小批量投产，年达到万辆产能。

汽也选择同样技术应对节能环保课题。

随着产业化到来，有专家预测，年，国内带有电驱动装臵汽车年产能将达到万辆，其产值将达到亿。

产品生命力周期从对市场状况进行分析可以看出，电动汽车市场方兴未艾，随着产业化开始和不断发展，带有电驱动机构汽车和纯电动汽车必将逐步取代现在燃油汽车，成为下代汽车主流。

因此，其配套产品行业也必将随之而繁荣，而本项目研发出产品由于其精准信号检测和完备控制模型与算法，使之可以在同类产品中脱颖而出，占有相当部分市场份额。

而此类产品生命力都将随整个新兴电动汽车行业发展而生生不息。

价格预测从项目特点看，本项目产品属独有技术，在性能上其他产品是无法相比。

而在价格上，电动自行车信号检测提取处理电机控制部分价格可定位在约元上下，与其他产品价格相当，具有明显性价比优势。

电动汽车转矩实时检测部分及差速控制部分价格依据目前国内不同类型和配套车辆，价格变化范围较大，参考定价可以为信号提取部分每台电机约元，中央控制单元价格约为元，如果为四轮驱动电动车，则在本产品上投入即约为元，而其性能则明显优于国内同类产品。

效益分析本项目产品虽然采用同样关键技术，但可以细分为电动自行车和电动汽车两部分。

其中电动自行车市场目前已经形成，而其研发也已经完成了前期阶段，立项后可以在项目资金支持下迅速完成关键部分设计和制作，并直接进入产品小批量试产阶段及其后批量生产，从而获得回报。

从目前市场规模看，如前所述，做为种全新助力方式，与目前常见几种助力方式相比，有其优势和劣势，优势即为其性能和与其他产品相仿价格，劣势即为其为新生产品，用户尚不十分了解，但国内目前与我们有合作意向已经有山东省内两家电动车生产厂，初步测算，即使仅有这两家及周边省份少量企业电动车采用这种助力信号检测方式，就可以达到产值近万元，如果与如五征电动车公司这样出口企业扩大合作，则将会获得更大市场份额。

随着产品知名度增加。

将可在年后获得超过亿元产值，而其毛利率可在上下。

对于电动汽车，利用本项目关键技术，经过年研发和完善，将可以与电动汽车不能完全解决前述问题，但对本项目研究则是个很好启发和技术积淀现有些仿真算法，如等，将可以成为有力工具，帮助验证项目研发过程各种计算和假设最新集成电路芯片包括和芯片使实时算法和控制成为可能。

本项目前期研究基础经过两年与电动车厂家和传感器厂家合作，上述相关技术问题中电动自行车部分已经基本得到解决。

其基本技术与本方案中拟用到电动汽车控制系统中技术有较强相关性。

针对电机主轴所受力矩，前期已经做了很多分析下列两幅仿真图即为在预研过程中，对轴受力情况分析结果，上图为拉应力下图为扭应力，验证了理论计算结果，并以此为依据进行了实物试验，符合度非常高。

在具体针对用户研究过程中，以款电动车为样车，在建模和仿真基础上，对其主轴所受牵引力做了详细分析和测试，并取得了大量宝贵数据，对助力信号检测效果已经得到厂家基本认可，对电机不平衡以及不同重量骑乘人所引起垂直干扰抑制也基本达到预期目标，接下来这方面工作就是进步将测试结果规范化。

传感器选择和受力测试也得到了合作伙伴大力支持，利用该公司在传感器元件方面技术优势，研发过程得以大大缩短，利用该公司累积式测力机，对受力情况作了反复测试，证实了本方案精确测力可行性。

课题主要负责人多年来从事弱信号检测精确计量和不同通信方式研究，这些技术都是本项目研究所必须。

本项目主要创新点本项目主要创新点如下设计选择种力矩传感器，通过理论计算和力学模型仿真，找出传感器最佳使用方式及灵敏度理论值设计相关电路及信号输出方式，解决目前精确信号采集遇到关键难题，如信号弱易受外界噪声干扰垂直方向应力影响测量精度信号输出等困难建立数学模型，计算并控制各电机运转动角度并将其转变为电信号，控制电动机转动。

这个方案机械结构更为复杂，控制精度依赖于摩擦强度和弹簧拉力，所以很难保证产品致性和长时间可靠性。

在链条下方车架上放臵个压轮，用力蹬车时，链条绷直，压下压轮，产生电信号并用这个电信号控制电机转动。

这种方式成本低廉，但难于保证长时间使用可靠性和大批量生产致性。

日本力矩传感器原理为人力脚踏后压迫中臵式电机里弹簧，产生形变并将其转换成力矩大小，且在电机外沿刻有凹槽，转很小角度就有反应，很灵敏。

但对零件材质工艺都有很高要求，至今国内未见批量产品。

我国早期电动自行车助力传感器基本上都是开关型，在中轴部分装霍尔元件和磁钢圆盘，达到定速度电机就开始启动，启动后就全电动控制了，因此它并无精确比例说，骑行感觉也差，有些专利设计在此基础上作了改进，放弃了全电动控制，并加入了计算机补偿，但也不是真正意义上精确助力清华大学力矩传感器，在中轴五通内装有套筒和偏心装臵，人力脚踏即产生偏心力矩。

成本较日本方案要低得多，加工不复杂，但精度控制难，软件中要对其修正。

这是国内批量最大精确比例助力传感器商品。

其次，对于电动汽车而言，对电机实时力矩检测成为解决目前电动汽车关键技术，包括车辆行驶稳定性控制转向差速控制系统动力性能优化和节能控制不可缺少依据。

目前常见控制方案中通常在车辆转弯时，采用模型分析车辆转向差速控制。

该模型假设条件中有车轮纯滚动，即不考虑已发生滑移滑转和轮胎离开地面运行状态还有轮胎侧向变形与侧向力成正比，即不考虑轮胎材质与结构上非线性和因垂直载荷不同造成轮胎侧向弹性系数变化。

尽管后来方案经过定改进，电子差速控制方案在控制车轮转速基础上以车轮滑移率为控制目标，以驱动轮转矩为控制变量，在保证汽车操纵稳定性和平顺性前提下，当汽车直线行驶时，平均分配两驱动轮转速和转矩在汽车转向时，对两侧车轮输入不同转速和转矩，使两驱动轮滑移率最低，确保行驶安全性。

但对车轮在行驶过程中特别是低速情况下可能因路面凸凹不平而出现打滑空转，以及轮胎重新触及地面瞬间速度电流转矩控制等尚无可靠解决方案。

国家和地区相关政策和发展规划近年来，国家统计局国家海关总署国家发改委国务院发展研究中心科技部全国汽车标准化技术委员中国汽车工业协会中国电动车协会等国家及行业主管部门陆续出台了多个鼓励电动车研制开发产业化政策法规，并提出了未来电动汽车业应采取发展战略投资策略，为电动汽车企业以及计划投资电动汽车行业机构全面把握行业发展趋势准确了解市场运行情况正确制定企业竞争战略和投资策略提供决策依据。

年中国电动汽车行业调研报告中也称电动车是前途最看好未来车辆。

根据国家发展和改革委员会节能中长期规划，交通节油是个重要议题。

其中，交通工具电动化控制燃油型交通工具使用总量是交通领域节约石油消耗项十分紧迫任务。

目前，我国摩托车保有量为亿辆，摩托车年耗油量约为经济型小轿车，每辆摩托车以年行驶万公里，每百公里油耗升计算，每车每年油耗约为元轻型电动车百公里耗电约为度，全年电费约为元，比较起来，如果把全部摩托车都换成轻型电动车，每年累计可节约能源消费支出亿元。

伴随着城市化进程，人们生活交通距离不断扩大，庞大自行车交通群体正面临分流至摩托车或小轿车。

如果我国电动自行车和轻型电动车保有量达到亿辆，均利用夜间‚谷电‛时间充电，充电器平均功率，总容量达到万千瓦，相当于建了个巨大蓄能电站，相当于全国总装机量和水电装机容量，大幅度提高了电力资源利用效率，有利于国