电动车新型驱动控制及运动状态检测系统项目可行性研究报告投资建议书word文档（26页）

台湾地区有关方面预计，年，台湾电动车产量将达万辆，产值突破亿元新台币。

我国也非常重视电动汽车发展，自年启动电动汽车重大科技专项以来，我国以燃料电池混合动力和纯电动汽车为‚三纵‛，多能源动力总成控制驱动电机和动力蓄电池为‚三横‛，形成了‚三纵三横‛开发格局。

目前看，该格局已经初步显成果。

在纯电动混合动力和燃料电池汽车整车集成技术动力系统集成技术以及动力总成关键零部件技术方面取得重要技术突破，同时也在专利战略和技术标准平台建设方面为自主知识产权新能源汽车产业化奠定了良好基础。

继‚十五‛电动汽车重大专项之后，科技部又启动了‚十五‛节能与新能源汽车重大项目，预计投入会更多。

预计‚十五‛末期国内混合动力汽车形成产业化，到‚十二五‛出现产业化高潮。

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。

项目研究必要性正如在国内外研究综述中论述，对电动助力自行车来说，电动助力自行车在行驶过程中不仅凭电力驱动，还要靠人力与电力互‚助‛，但在助力方式研发以及助力信号提取上却出现了鱼龙混杂五花八门局面。

欧美要求脚踏启动脚停断电无转把电动车。

日本市场更需要精确比例助力电动车。

国内外多种现有方式均不能很好地解决电机力矩精确测量，也就难以保证精确控制以及满足欧美国家相关标准和用户需求。

对于电动汽车而言，电机实时力矩检测成为解决目前电动汽车运行控制关键技术，精确力矩检测是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等环节不可缺少依据。

目前检测量为电流和速度，而实际上实时准确力矩数据才是最需要，而且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。

而检测出真实力矩数据就可以最大限度地解决上述问题。

如国家和地区相关政策和发展规划中所述，国家鼓励电动车发展产业化，而其市场在今后几十年内将有长足发展和扩展，以电动自行车为例，年我国产量达到万辆。

到年，我国电动车产销量可达到万辆，出口量为万辆万辆，实现工业产值亿元。

因此，与其相关技术问题解决就势在必行。

特别是电动汽车规模化生产已经呼之欲出，现在尽快解决其中技术关键就显得非常必要和更加急迫了。

四项目主要研究内容根据些电动车生产企业要求其中电动自行车主要为出口要求，综合目前国内外现有产品主要特点和存在些问题，参考了国外比较优秀设计特色部分，确定了本项目主要研究内容和方向。

针对电动车发展趋势，相关资料显示，精确助力即精确检测电机轴受力情况是国外关键要求，国内也将逐渐向这要求靠拢。

要达到这目，就必须准确地检测到主动电机轴受力，而比较多种传感器，力矩型传感器是最佳选择，但在主轴安装力矩传感器存在诸多技术困难如国内外研究综述中所描述，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困难等。

因此，这些都将是本项目需要解决克服难题。

方面，对比已有各种传感器方案，设计选择种传感器安装方式，使其既能准确灵敏地检测人力信号，又便于安装，同时还要有较低成本。

根据上述设计，进行理论计算，仿真出传感器受力模型，找出最佳受力点，以获取最大灵敏度和最小可测信号。

根据选择出传感器及灵敏度计算结果，设计相关电路，并进行验证和调试。

同时，根据国外对电动车需求反馈信息，将设计电路小型化低能耗化，并根据电机内部结构，将信号处理及控制电路设计成可以臵于电机内部结构，同时考虑其电磁兼容特性和高低温特别是高温情况下工作稳定性。

另方面，完成上述设计及调试后，还要按照合理数学模型，实现对车轮跳动过程转速转矩控制，实现电动汽车行驶稳定性控制，因此，要在现有模型基础上进行合理改进和完善，以获得最佳效果。

第三，设计中央处理单元，以位单片机和芯片为核心，统处理多个电机个同时驱动协调问题，使车可以协调平稳运行。

再有，实现电动车动态参数准确实时读取。

为此，需设计及实现电动车动态运行实时监测试验台，将电机内部信号力矩温度电压电流速度等通过无线或不影响正常行驶有线方式实时读出，并设计制造套可以模拟不同路况不同阻尼直线转弯状态测试装备，完成对电动车从静态到具有定速度，从度度模拟坡度完整测试数据，形成整套电动车运动过程数据。

既能直观准确地反映本设计精确助力结果，也可以为正在蓬勃兴起我国电动车行业控制驱动系统性能测试提供理论依据和研究基础。

五项目技术可行性分析已有技术基础国内外已有各种信号提取方式虽然还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行状态，特别是在低速转弯路面不平等和状态下转速转矩电流等参数实时检测和控制实现在实验室内对电动车运动状态实时监测，采用无线方式将电机内部各种参数发送到附近监测记录设备上可以模拟电动车不同行驶环境施力阻尼直行转弯行驶俯仰角等，以从不同角度获得电动车全方位数据。

本项目研究方法和技术路线本项目是面向产品面向企业攻关研发项目。

总体说来，是采用理论计算仿真实际设计调试整改测试这几个主要步骤。

首先根据实际需要，完成对传感器筛选对主轴受力部位进行力学模型仿真和理论分析计算，获得数据作为下步设计依据这步为第个技术关键，根据已建立数学模型对单个电机运行状态进行计算和分析，编制算法进行验证根据计算和仿真结果，用累积式测力机对受力部位及其它部位做灵敏度对比测量，验证并根据实际情况作出调整设计制造样车及关键部位，设计制造运动状态检测机构，对模型和算法进行验证调整根据测试结果对模型进行完善和丰富，总结出精确结论再根据以上结论，修正相关硬件及软件，并实地测试，收集相关数据设计信号发送单元，将电机内信号发到外部检测系统第二个技术关键设计制造电动车运动状态测试环境第三个技术关键，实现动态数据采集，实时监测各种不同负载不同坡度情况下电动车运行状态，采集相应状态下各种数据，包括力矩电流电压速度等，做为综合衡量电动车性能客观评价依据。

六主要技术指标及特点课题完成后，能够实现如下技术指标可全国有近家电动车企业。

行业协会介绍，中国电动自行车年产销量，在年达到万辆，占世界总产销量以上。

中央电视台央视网和天津自行车行业协会主办央视网首届电动车产业发展高峰论坛上提到，到年，我国电动车产销量可达到万辆，出口量为万辆万辆，实现工业产值亿元。

而且下列三个原因也不可忽视随着国家相关法律法规逐渐健全，目前全电动自行车将逐渐被电动助力车所取代随着常规能源逐渐紧张以及大众环保意识逐渐强化，电动助力车销量还将增长欧洲日本东南亚对电动车要求之就是必须是精确助力型。

因此，对本项目所研发产品需求也将非常迫切，市场需求看好。

按照目前常见种助力方式，做为种全新助力方式，国内电动车公司出口合作，则将会获得更大市场份额。

电动汽车市场从电动汽车发展看，燃油汽车污染问题早已被全世界所重视，我国已有个城市被列入全球大气污染最严重个城市之中。

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