面 向 中 国 制 造 2025 汽 车 数 字 化 开 发 思 考 中 国 汽 车 工 程 研 究 院 副 院 长 : 周 舟
目 录 一 中 国 制 造 2025 浅 析 演 讲 提 纲 二 模 拟 技 术 的 新 内 涵 三 数 字 化 开 发 的 发 展 思 考 四 总 结 与 展 望 2
目 录 一 中 国 制 造 2025 浅 析 3
中 国 制 造 2025 总 体 蓝 图 中 国 制 造 2025 制 造 强 国 战 略 目 标 三 步 走 三 十 年 制 造 强 国 行 列 世 界 制 造 强 国 中 等 水 平 世 界 制 造 强 国 前 列 2025 2035 2045 一 条 主 线 互 联 网 + 信 息 化 与 工 业 化 深 度 融 合 智 能 制 造 提 高 国 家 制 造 业 创 新 能 力 推 进 信 息 化 与 工 业 化 深 度 融 合 核 心 任 务 强 化 工 业 基 础 能 力 加 强 质 量 品 牌 建 设 全 面 推 行 绿 色 制 造 十 大 重 点 领 域 新 一 代 信 息 技 术 高 档 数 控 机 床 和 机 器 人 航 空 航 天 装 备 海 洋 工 程 装 备 及 高 技 术 船 舶 先 进 轨 道 交 通 装 备 节 能 与 新 能 源 汽 车 电 力 装 备 新 材 料 生 物 医 药 及 高 性 能 医 疗 器 械 农 业 机 械 装 备 对 中 国 汽 车 制 造 业 提 出 了 新 的 要 求
中 国 制 造 2025 为 我 国 汽 车 工 业 转 型 升 级 指 明 了 方 向 中 国 制 造 2025 将 节 能 与 新 能 源 汽 车 作 为 重 点 发 展 领 域, 明 确 了 对 其 继 续 支 持 方 案, 为 产 业 发 展 指 明 了 方 向 中 国 制 造 2025 节 能 汽 车 新 能 源 汽 车 智 能 互 联 网 汽 车 纯 电 动 和 插 电 式 混 动 燃 料 电 池 汽 车 202 5 年 乘 用 车 油 耗 较 20 年 下 降 20% 商 用 车 油 耗 达 到 国 际 先 进 水 平 轻 量 化 低 滚 阻 轮 胎, 车 身 外 形 优 化 设 计 ; 高 效 率 发 动 机, 提 高 热 动 能 量 转 化 效 率 ; 商 用 车 变 速 器 空 调 能 量 回 收 技 术 的 研 究 优 化 产 业 化 取 得 重 大 进 展 产 业 竞 争 力 显 著 提 升 配 套 能 力 明 显 增 强 实 现 车 辆 信 息 化 和 智 能 化 关 键 材 料 零 部 件 逐 步 国 产 化 燃 料 电 池 汽 车 运 行 规 模 进 一 步 扩 大 燃 料 电 池 堆 和 整 车 性 能 逐 步 提 升 到 2020 年, 掌 握 智 能 辅 助 驾 驶 总 体 技 术 和 各 项 关 键 技 术 到 2025 年, 掌 握 自 动 驾 驶 总 体 技 术 和 各 项 关 键 技 术
中 国 制 造 2025 对 汽 车 产 业 的 机 遇 与 挑 战 汽 车 产 业 作 为 我 国 制 造 业 重 点 突 破 领 域 之 一, 如 何 准 确 把 握 制 造 业 强 国 战 略 所 带 来 的 机 遇 和 挑 战, 如 何 有 效 应 对 是 摆 在 全 行 业 面 前 的 紧 迫 任 务 一 汽 车 产 业 作 为 典 型 的 制 造 业 被 列 入 重 点 突 破 的 领 域 之 一, 包 括 传 统 内 燃 机 汽 车 节 能 减 排 和 新 能 源 汽 车 发 展 : 未 来, 国 家 将 继 续 支 持 电 动 汽 车 燃 料 电 池 汽 车 的 发 展, 支 持 和 鼓 励 汽 车 业 掌 握 低 碳 化 信 息 化 智 能 化 核 心 技 术, 提 升 动 力 电 池 驱 动 电 机 高 效 内 燃 机 先 进 变 速 器 轻 量 化 材 料 智 能 控 制 等 核 心 技 术 的 工 程 化 和 产 业 化 能 力, 这 将 大 大 加 快 我 国 汽 车 业 转 型 升 级 的 步 伐 二 与 汽 车 相 关 的 支 持 性 产 业 也 被 列 入 重 点 突 破 领 域, 包 括 新 一 代 信 息 技 术 高 档 数 控 机 床 和 机 器 人 新 材 料 : 某 一 产 业 的 创 新 能 力 和 竞 争 能 力 不 仅 仅 取 决 于 产 业 本 身, 还 取 决 于 相 关 产 业 的 支 撑 我 国 汽 车 产 业 大 而 不 强 自 主 创 新 能 力 弱, 也 与 我 国 电 子 工 业 机 床 工 业 和 新 材 料 工 业 创 新 能 力 不 强 有 直 接 关 系 机 遇 三 强 化 工 业 基 础 能 力 被 确 定 为 战 略 任 务 和 重 点, 将 有 利 于 汽 车 产 业 的 基 础 能 力 与 核 心 能 力 建 设 : 核 心 基 础 零 部 件 先 进 基 础 工 艺 关 键 基 础 材 料 和 产 业 技 术 基 础 ( 简 称 四 基 ) 等 工 业 基 础 能 力 薄 弱, 是 制 约 我 国 制 造 业 创 新 发 展 和 质 量 提 升 的 症 结 所 在, 中 国 制 造 2025 明 确 提 出, 要 重 点 突 破 四 基, 着 力 破 解 制 约 制 造 业 发 展 的 瓶 颈 四 完 善 国 家 制 造 业 创 新 体 系 将 为 汽 车 产 业 创 新 提 供 更 好 的 环 境 : 中 国 制 造 2025 提 出, 要 加 快 建 立 以 创 新 中 心 为 核 心 载 体 以 公 共 服 务 平 台 和 工 程 数 据 中 心 为 重 要 支 撑 的 制 造 业 创 新 网 络, 开 展 关 键 共 性 重 大 技 术 研 究, 推 进 制 造 业 创 新 中 心 ( 工 业 技 术 基 础 研 究 基 地 ) 建 设 工 程, 到 2020 年 重 点 形 成 5 家 左 右 的 制 造 业 创 新 中 心, 力 争 到 2025 年 形 成 40 家 左 右 五 相 关 制 度 建 设 和 政 策 将 惠 及 汽 车 产 业 : 为 保 障 制 造 业 强 国 及 第 一 个 十 年 战 略 目 标 的 实 现, 国 家 势 必 继 续 深 化 体 制 机 制 改 革 营 造 公 平 市 场 竞 争 环 境 完 善 金 融 扶 持 政 策 加 大 财 税 政 策 支 持 力 度 健 全 多 层 次 人 才 培 养 体 系 完 善 中 小 企 业 政 策
中 国 制 造 2025 对 汽 车 产 业 的 机 遇 与 挑 战 汽 车 产 业 作 为 我 国 制 造 业 重 点 突 破 领 域 之 一, 如 何 准 确 把 握 制 造 业 强 国 战 略 所 带 来 的 机 遇 和 挑 战, 如 何 有 效 应 对 是 摆 在 全 行 业 面 前 的 紧 迫 任 务 一 目 标 的 挑 战 : 制 造 业 强 国 的 具 体 显 性 指 标 包 括 三 个 : 拥 有 世 界 级 企 业 世 界 级 产 品 和 世 界 级 品 牌 中 国 汽 车 产 业 还 有 很 多 核 心 技 术 没 有 突 破, 加 之 传 统 内 燃 机 汽 车 和 新 能 源 汽 车 需 同 时 实 现 核 心 技 术 突 破 二 核 心 能 力 的 挑 战 : 核 心 能 力 是 企 业 竞 争 优 势 的 来 源, 而 核 心 能 力 既 来 源 于 核 心 技 术, 也 来 源 于 核 心 管 理 以 及 其 他 核 心 业 务 能 力 我 国 汽 车 产 业 仍 然 存 在 核 心 管 理 能 力 核 心 技 术 掌 握 不 足 的 问 题 挑 战 三 新 技 术 与 新 业 态 融 合 的 挑 战 : 新 一 代 信 息 技 术 与 制 造 业 深 度 融 合, 正 在 引 发 影 响 深 远 的 产 业 革 命, 形 成 新 的 生 产 方 式 产 业 形 态 商 业 模 式 和 经 济 增 长 点 就 汽 车 产 业 而 言,3D 打 印 正 在 改 变 汽 车 制 造 技 术 及 工 艺, 移 动 互 联 网 云 计 算 和 大 数 据 正 在 改 变 汽 车 产 业 的 生 产 方 式 和 经 营 方 式 我 国 汽 车 产 业 能 否 实 现 机 械 化 网 络 化 信 息 化 和 智 能 化 的 高 度 融 合, 是 面 临 的 重 大 挑 战 之 一 四 国 际 化 的 挑 战 : 面 向 国 际 对 我 国 提 出 了 两 个 挑 战, 一 是 国 家 将 进 一 步 放 开 一 般 制 造 业, 这 涉 及 到 股 比 之 争 问 题 是 否 要 重 新 定 论, 而 一 旦 放 开 合 资 车 企 的 股 比, 对 国 有 汽 车 企 业 集 团 将 带 来 不 小 的 冲 击 二 是 国 家 将 积 极 推 进 企 业 走 出 去 战 略, 实 现 跨 国 经 营, 拓 展 国 外 市 场 而 走 出 去 能 力 一 直 是 我 国 整 车 企 业 的 短 板, 特 别 是 传 统 国 有 大 集 团
中 国 制 造 2025 对 节 能 汽 车 提 出 的 目 标 节 能 汽 车 是 指 以 内 燃 机 为 主 要 动 力 系 统, 综 合 工 况 燃 料 消 耗 量 优 于 下 一 阶 段 目 标 值 的 汽 车 中 国 制 造 2025 对 我 国 未 来 节 能 汽 车 的 发 展 目 标 重 点 工 作 领 域 主 要 路 径 等 做 了 指 示 阐 述 目 标 重 点 工 作 领 域 主 要 路 径 到 2020 年, 乘 用 车 ( 含 新 能 源 汽 车 ) 新 车 整 体 油 耗 降 至 5 升 /00 公 里, 商 用 车 新 车 油 耗 接 近 国 际 先 进 水 平 2025 年, 乘 用 车 油 耗 降 至 4 升 /00 公 里, 商 用 车 新 车 油 耗 达 到 国 际 先 进 水 平 整 车 轻 量 化 技 术 低 滚 阻 轮 胎 车 身 外 形 优 化 设 计 2 柴 油 机 高 压 共 轨 汽 油 机 缸 内 直 喷 均 匀 燃 烧 和 涡 轮 增 压 等 高 效 率 发 动 机, 提 高 热 动 能 量 转 换 效 率 3 商 用 车 自 动 控 制 机 械 变 速 器 高 效 变 速 器 节 能 空 调 起 停 技 术 和 制 动 能 量 回 收 技 术 的 研 究 优 化 加 强 对 关 键 核 心 技 术 和 零 部 件 研 发 和 产 业 化 支 持 ( 促 进 传 统 新 能 源 动 力 系 统 应 用 新 一 代 增 压 直 喷 混 合 动 力 低 摩 擦 等 技 术 的 开 发 和 产 业 化 ) 2 搭 建 产 业 共 性 技 术 平 台, 优 势 技 术 共 享 应 用 及 通 用 技 术 与 部 件 联 合 批 量 供 应 3 完 善 标 准 法 规 体 系, 提 升 检 测 评 价 能 力, 加 强 产 品 事 中 事 后 监 管 4 完 善 保 障 体 系 ( 通 过 税 收 补 贴 等 政 策, 加 强 混 合 动 力 系 统 的 规 模 应 用 ) 5 加 中 强 国 际 汽 合 车 作 工 ( 程 新 研 技 究 术 院 股 材 份 料 有 关 限 键 公 部 司 件 开 www.caeri.com.cn 发, 积 极 参 与 国 际 标 准 法 规 制 定 )
中 国 制 造 2025 对 节 能 汽 车 提 出 的 目 标 对 于 节 能 汽 车 的 三 大 关 键 共 性 技 术 技 术 领 域 : 轻 量 化 低 摩 擦 技 术, 高 效 动 力 传 动 总 成 技 术, 先 进 电 子 电 器 技 术, 我 们 依 据 国 内 外 现 状 及 未 来 发 展 趋 势, 给 出 从 205 年 到 2025 年, 未 来 十 年 技 术 研 发 应 用 的 推 进 路 线
中 国 制 造 2025 对 新 能 源 汽 车 提 出 的 目 标 纯 电 动 汽 车 是 指 其 动 力 系 统 主 要 由 动 力 蓄 电 池 和 驱 动 电 机 组 成, 从 电 网 获 得 电 力, 并 通 过 动 力 蓄 电 池 向 驱 动 电 机 提 供 电 能 驱 动 的 汽 车 插 电 式 混 合 动 力 汽 车 是 一 种 能 从 外 部 电 源 对 其 能 量 存 储 装 置 进 行 充 电 的 混 合 动 力 汽 车, 具 有 纯 电 行 驶 模 式 燃 料 电 池 汽 车 是 指 利 用 氢 气 和 空 气 中 的 氧 在 催 化 剂 作 用 下, 在 燃 料 电 池 中 电 化 学 反 应 产 生 的 电 能 作 为 主 要 动 力 源 的 汽 车 战 略 目 标 纯 电 动 及 插 电 式 汽 车 :. 产 业 化 取 得 重 大 进 展 2. 产 业 竞 争 力 显 著 提 升 3. 配 套 能 力 明 显 增 强 4. 逐 步 实 现 车 辆 信 息 化 智 能 化 燃 料 电 池 汽 车 :. 关 键 材 料 零 部 件 逐 步 国 产 化 2. 燃 料 电 池 堆 和 整 车 性 能 逐 步 提 升 3. 燃 料 电 池 汽 车 运 行 规 模 进 一 步 扩 大 重 点 领 域 纯 电 动 及 插 电 式 汽 车 :. 研 发 一 体 化 纯 电 动 平 台 2. 高 性 能 插 电 式 混 合 动 力 总 成 和 增 程 式 器 发 动 机 3. 下 一 代 锂 离 子 电 动 力 电 池 和 新 体 系 动 力 电 池, 高 功 率 密 度 高 可 靠 性 电 驱 动 系 统 的 研 发 和 产 业 化, 构 建 自 主 可 控 的 产 业 链 燃 料 电 池 汽 车 :. 燃 料 电 池 催 化 剂 质 子 交 换 膜 碳 纸 膜 电 极 组 件 双 极 板 等 关 键 材 料 批 量 生 产 能 力 建 设 和 质 量 控 制 技 术 研 究 2. 燃 料 电 池 堆 系 统 可 靠 性 提 升 和 工 程 化 水 平 的 研 究 汽 车 备 用 电 源 深 海 潜 器 等 燃 料 电 池 通 用 化 技 术 研 究 3. 燃 料 电 池 汽 车 整 车 可 靠 性 提 升 和 成 本 控 制 技 术 0
中 国 制 造 2025 对 智 能 网 联 汽 车 提 出 的 目 标 智 能 网 联 汽 车 是 指 搭 载 先 进 的 车 载 传 感 器 控 制 器 执 行 器 等 装 置, 并 融 合 现 代 通 信 与 网 络 技 术, 具 备 复 杂 环 境 感 知 智 能 化 决 策 自 动 化 控 制 功 能, 使 车 辆 与 外 部 节 点 间 实 现 信 息 共 享 与 控 制 协 同, 实 现 零 伤 亡 零 拥 堵, 达 到 安 全 高 效 节 能 行 驶 的 下 一 代 汽 车 战 略 目 标 到 2020 年, 掌 握 智 能 辅 助 驾 驶 总 体 技 术 及 各 项 关 键 技 术, 初 步 建 立 智 能 网 联 汽 车 自 主 研 发 体 系 及 生 产 配 套 体 系 到 2025 年, 掌 握 自 动 驾 驶 总 体 技 术 及 各 项 关 键 技 术, 建 立 较 完 善 的 智 能 网 联 汽 车 自 主 研 发 体 系 生 产 配 套 体 系 及 产 业 群, 基 本 完 成 汽 车 产 业 转 型 升 级 技 术 突 破 基 于 大 数 据 系 统 的 智 能 化 汽 车 产 业 链 建 设, 突 破 车 联 网 应 用 信 息 融 合 车 辆 集 成 控 制 信 息 安 全 等 关 键 技 术 建 立 基 于 大 数 据 系 统 的 智 能 网 联 汽 车 自 主 研 发 体 系 和 生 产 配 套 体 系, 基 本 完 成 汽 车 产 业 转 型 升 级 突 破 环 境 感 知 与 多 传 感 器 信 息 融 合 技 术 信 息 支 撑 平 台 与 协 同 通 信 技 术 智 能 决 策 及 智 能 线 控 技 术 智 能 网 联 汽 车 的 车 辆 集 成 技 术 智 能 网 联 汽 车 信 息 安 全 技 术 等 关 键 技 术 重 点 领 域 基 于 车 联 网 的 车 载 智 能 信 息 服 务 系 统 2 公 交 及 营 运 车 辆 网 联 化 信 息 管 理 系 统 3 装 备 智 能 辅 助 驾 驶 系 统 的 智 能 网 联 汽 车 4 装 备 自 动 驾 驶 系 统 的 智 能 网 联 汽 车
目 录 二 模 拟 技 术 的 新 内 涵 2
传 统 汽 车 CAE 分 析 技 术 体 系 和 支 撑 体 系 分 析 内 容 优 化 能 力 CAE 分 析 能 力 分 析 流 程 分 析 规 范 实 验 协 同 数 据 库 建 设 团 队 建 设 软 硬 件 建 设 与 开 发 管 理 系 统 开 发 支 撑 体 系
2 汽车领域较为成熟的模拟技术 动力总成CAE分析技术 整车CAE分析技术 外流场分析 流动分析 可靠性分析 安全分析 NVH技术 冷却系统分析 NVH分析 疲劳分析 中国汽车工程研究院股份有限公司 www.caeri.com.cn
3 节 能 汽 车 中 国 制 造 2025 的 新 要 求. 整 车 轻 量 化 技 术 低 滚 阻 轮 胎, 车 身 外 形 优 化 设 计 2. 柴 油 机 高 压 共 轨 汽 油 机 缸 内 直 喷 均 质 燃 烧 和 涡 轮 增 压 等 高 效 率 发 动 机, 提 高 热 动 能 量 转 化 效 率 传 统 技 术 新 技 术 性 能 仿 真 结 构 仿 真 动 力 学 仿 真 CFD 仿 真 NVH 仿 真 针 对 燃 烧 开 发 的 CFD 仿 真 气 道 流 动 缸 内 充 气 流 动 缸 内 喷 雾 整 车 级 热 管 理 先 进 零 部 件 匹 配
3 节 能 汽 车 节 能 汽 车 技 术 树 传 统 汽 车 节 能 技 术 总 体 情 况 先 进 发 动 机 高 效 变 速 器 混 合 动 力 替 代 燃 料 先 进 电 子 电 器 低 摩 擦 GDI 等 先 进 燃 烧 技 术 ;2 单 涡 管 涡 轮 增 压 技 术 ;3DVVT 等 气 路 控 制 技 术 ; 4 电 子 节 温 器 能 量 管 理 技 术 ;5 MT 多 锥 同 步 器 技 术 ; 2AT 集 成 电 子 泵 宽 幅 锁 止 技 术 ; 3DCT 高 压 系 统 低 泄 漏 技 术 4CVT 液 压 控 制 系 统 技 术 等 混 合 动 力 构 型 ;2 控 制 策 略 ; 3 电 机 技 术 4 核 心 零 部 件 技 术 等 双 燃 料 技 术 ;2 燃 气 掺 烧 技 术 ; 3 单 燃 料 技 术 ;4 电 控 技 术 ;5 气 瓶 技 术 等 电 力 总 成 电 子 节 温 器 电 子 水 泵 STT 等 技 术 ;2 车 身 车 窗 雨 刮 中 控 台 等 技 术 ;3 底 盘 EPS 制 动 能 量 回 收 等 技 术 4 高 效 空 调 电 子 进 气 格 栅 等 技 术 低 内 阻 方 面 低 张 力 活 塞 环 皮 带 传 动 先 进 表 面 处 理 技 术 ;2 低 风 阻 车 身 造 型 ;3 低 滚 阻 方 面 滚 动 轴 承 及 轮 胎 技 术 CAE 仿 真 分 析 及 应 用 发 动 机 性 能 预 测 配 气 机 构 动 力 学 热 传 导 刚 度 和 强 度 分 析 ; 曲 轴 系 统 缸 内 燃 烧 模 拟 曲 轴 箱 通 风 系 统 喷 雾 模 拟 仿 真 分 析 等 离 合 器 变 速 器 匹 配 AT 集 成 匹 配 分 析 液 力 耦 合 分 析 密 封 润 滑 分 析 等 不 同 构 型 下 的 动 力 性 经 济 性 分 析 控 制 策 略 仿 真 分 析 电 池 性 能 模 拟 EMC 分 析 等 燃 烧 效 率 分 析 发 动 机 性 能 机 车 匹 配 分 析 等 电 子 器 件 可 靠 性 分 析 控 制 策 略 仿 真 分 析 效 率 分 析 空 气 动 力 学 分 析 传 动 效 率 模 拟 摩 擦 分 析 等 轻 量 化 高 强 度 钢 镁 铝 合 金 等 轻 质 材 料 技 术 2 先 进 制 造 工 艺 技 术 3 结 构 设 计 优 化 技 术 材 料 性 能 模 拟 轻 量 化 材 料 下 汽 车 性 能 分 析 结 构 优 化 工 艺 分 析
3 节 能 汽 车 GDI 技 术 - 缸 内 充 气 运 动 瞬 态 速 度 分 布 模 型 和 边 界 条 件 瞬 态 滚 流 比 外 特 性 预 测 ( 试 验 燃 烧 分 析 标 定 韦 伯 函 数 ) 目 的 内 容 对 缸 内 气 体 运 动 进 行 流 体 力 学 分 析 以 支 持 燃 烧 开 发 的 台 架 试 验 方 法 : 瞬 态 CFD 计 算, 计 算 整 个 进 气 过 程, 动 网 格 模 拟 活 塞 运 动 结 果 : 进 气 过 程 和 点 火 时 刻 缸 内 的 流 动 特 性 ( 湍 流 强 度 滚 流 ), 火 花 塞 附 近 的 流 速 当 量 比 等
3 节 能 汽 车 2 GDI 技 术 --- 缸 内 喷 雾 不 同 时 刻 油 滴 运 动 喷 雾 形 态 对 比 喷 雾 与 气 流 运 动 相 互 影 响 壁 面 燃 油 量 目 的 内 容 对 缸 内 气 体 运 动 和 喷 雾 进 行 流 体 力 学 分 析 和 优 化 方 法 : 瞬 态 CFD 计 算, 计 算 整 个 进 气 过 程, 动 网 格 模 拟 活 塞 运 动 结 果 : 进 气 过 程 和 点 火 时 刻 缸 内 的 流 动 特 性 ( 湍 流 强 度 滚 流 ), 喷 雾 特 性 喷 油 器 的 匹 配 等
3 节 能 汽 车 3 轻 量 化 热 成 型 仿 真 分 析 与 优 化 概 念 车 身 轻 量 化 优 化 仿 真 车 身 弯 扭 刚 度 仿 真 工 艺 分 析 各 种 典 型 载 荷 分 流 结 构 分 析 目 的 内 容 对 车 身 车 架 底 盘 动 力 传 动 系 统 等 在 材 料 结 构 工 艺 各 方 面 强 化 虚 拟 开 发 能 力, 涉 及 性 能 设 计 预 测 和 控 制, 实 现 分 析 设 计 试 验 生 产 等 环 节 的 协 同
4 新 能 源 汽 车 中 国 制 造 2025 的 新 要 求. 电 动 一 体 化 底 盘 高 性 能 和 集 成 度 的 电 机 及 变 速 箱 总 成 混 合 动 力 系 统 控 制 和 集 成 技 术 高 功 率 密 度 和 可 靠 性 的 动 力 电 池 2. 燃 料 电 池 催 化 剂 质 子 交 换 模 碳 纸 膜 电 极 组 件 燃 料 电 池 堆 可 靠 性 通 用 化 低 成 本 研 究 传 统 技 术 新 技 术 纯 电 动 汽 车 充 电 装 置 及 控 制 混 合 动 力 系 统 构 型 仿 真 动 力 电 池 管 理 系 统 仿 真 驱 动 电 机 性 能 仿 真 混 合 动 力 整 车 控 制 电 动 汽 车 专 用 底 盘 性 能 仿 真 开 放 式 绕 组 电 机 OPPeD 仿 真 燃 料 电 池 零 部 件 辅 助 设 备 开 发 动 力 系 统 安 全 控 制 及 节 能 策 略 仿 真 整 车 能 量 管 理 控 制 及 安 全 控 制
3 新 能 源 汽 车 新 能 源 汽 车 技 术 总 体 情 况 CAE 仿 真 分 析 及 应 用 新 能 源 汽 车 技 术 树 整 车 能 量 管 理 机 电 一 体 化 底 盘 动 力 电 池 与 电 池 管 理 电 机 驱 动 与 电 力 电 子 燃 料 电 池 动 力 系 统 混 合 动 力 系 统 纯 电 动 力 系 统 智 能 化 能 量 适 时 规 划 技 术 2 多 能 源 动 力 耦 合 技 术 3 智 能 化 辅 助 驾 驶 技 术 分 布 式 电 动 化 底 盘 技 术 2 集 中 式 电 动 化 底 盘 技 术 3 电 动 化 底 盘 性 能 优 化 技 术 新 材 料 技 术 2 高 比 能 量 高 比 功 率 长 寿 命 锂 离 子 电 池 技 术 3 分 析 与 测 试 技 术 控 制 器 功 率 密 度 倍 增 技 术 2 高 效 轻 量 高 性 价 比 电 机 技 术 3 高 温 电 力 电 子 及 系 统 测 评 技 术 电 堆 组 件 与 关 键 零 部 件 技 术 2 燃 料 电 池 发 动 机 关 键 技 术 3 燃 料 电 池 系 统 及 整 车 集 成 技 术 系 统 构 型 与 动 态 控 制 技 术 2 增 程 器 匹 配 优 化 技 术 3 热 机 电 耦 合 优 化 技 术 轻 量 化 技 术 2 基 础 设 施 关 键 技 术 3 轮 毂 电 机 技 术 4 轮 边 电 机 技 术 5 多 档 自 动 变 速 器 技 术 驾 驶 意 图 识 别 和 预 测 实 时 路 况 模 拟 能 量 分 配 和 系 统 效 率 最 优 化 求 解 动 态 规 划 智 能 化 车 辆 仿 真 等 纵 向 动 力 学 分 析 侧 向 动 力 学 分 析 多 体 动 力 学 分 析 轻 量 化 分 析 疲 劳 寿 命 预 测 分 析 悬 架 系 统 分 析 可 靠 性 制 造 分 析 等 材 料 分 析 热 传 导 分 析 疲 劳 寿 命 预 测 分 析 ;SOC 和 SOH 预 估 分 析 系 统 建 模 仿 真 均 衡 控 制 分 析 电 化 学 分 析 等 高 温 电 力 电 子 学 分 析 流 场 和 温 度 场 分 析 金 属 及 半 导 体 材 料 分 析 电 磁 场 仿 真 轻 量 化 分 析 等 电 堆 及 制 氢 材 料 分 析 储 氢 罐 强 度 和 疲 劳 耐 久 分 析 系 统 可 靠 性 分 析 燃 料 电 池 和 动 力 电 池 动 力 耦 合 分 析 混 动 系 统 建 模 仿 真 分 析 混 合 度 分 析 动 力 耦 合 机 构 参 数 优 化 分 析 电 能 规 划 分 析 混 动 系 统 发 动 机 控 制 和 燃 烧 分 析 等 轻 量 化 分 析 生 命 周 期 分 析 电 驱 动 系 统 布 置 和 仿 真 分 析 主 动 和 被 动 安 全 仿 真 分 析 多 档 变 速 器 仿 真 能 效 优 化 分 析 等
4 新 能 源 汽 车 电 动 一 体 化 底 盘 电 动 一 体 化 底 盘 主 要 问 题 电 动 化 底 盘 相 对 传 统 而 言, 主 要 有 以 下 变 化 : 簧 载 质 量 : 增 加 簧 下 质 量 : 增 加 ( 轮 质 量 分 配 : 更 趋 于 毂 电 机 驱 动 ) 质 心 高 度 : 略 低 轮 距 轴 距 : 变 大 转 动 惯 量 : 增 加 ( 小 ) 主 要 方 法 主 要 内 容 分 析 结 果 弹 性 元 件 设 计 原 则 阻 尼 元 件 调 整 原 则 主 观 评 价 R&H 折 衷 设 计 主 要 结 论 总 结 问 题 弹 簧 轮 胎 衬 套 选 取 原 因 减 震 器 阻 尼 力 改 动 原 因 整 车 DNA 特 性 变 动 原 因 22
4 新能源汽车 2 整车能量管理控制 主要内容 主要方法 单一变量. 动态特性 多组变量 分析结果 能量管理策略 驱动控制策略 性能评价 仿真验证 变化大小 变化速度 主要结论 总结问题 工作点选取原因 工作点变化原因 切换条件变化原因 条件变量 试验工况 基本MAP标定 加速/减速意图 巡航 滑行 耗能装置 工作状态 ① ② ③ ④ Bat/DC-DC Eng/Gen Mot Acc EV-HV开关 驾驶模式开关 挡位 电池SOC SOC值 U与I方向 CD+EV/HV 启-停怠 工作点分布 开启 vs 模式 需求 转矩 电机 转速 功率计算 不同工况 不同条件 相同部件 不同变量 不同部件 相同变量 不同部件 不同变量 STEP Energy Management 方向 相关性分析 不同工况 相同条件 大小 变化方向 相同工况 相同条件 定性+定量 稳态特性 变化趋势 ① 对标试验 ② 对标参量 ③ 数据处理 踏板开度 工作模式切换条件 部件功率输出限值 Eng 启 停 条 件 及 频 率 STEP 2 Control Strategy 进退机制 发动机启-停-怠过 程中转速 转矩变 化规律及频率 离合器 发动机 电机动态协调过程 运行状态 电池SOC及DCDC电流 电压波 动情况 发动机工作点分布 功率跟随路径及 变化规律 控制品质 DC/DC与发动机功 率响应特性 自动模式切换与手 动操作过程中的冲 击度 STEP 3 Performance Evaluation and Fault Analysis 循环工况影响性分析 循环工况适应性分析 中国汽车工程研究院股份有限公司 www.caeri.com.cn 23 故障模式性能分析
4 新 能 源 汽 车 3 燃 料 电 池 动 力 系 统 混 合 度 设 计 燃 料 电 池 为 主 蓄 电 池 为 辅 全 功 率 型 方 案 VS 应 用 优 势 蓄 电 池 为 主 燃 料 电 池 为 辅 插 电 式 (plug-in) 方 案 综 合 考 虑 长 续 驶 里 程 能 量 来 源, 长 距 离 爬 坡 能 力 等 实 际 工 况 需 求 燃 料 电 池 所 占 比 重 越 高, 系 统 成 本 越 低, 燃 料 电 池 为 主 的 动 力 系 统 性 能 优 势 显 现, 且 配 套 基 础 设 施 相 对 单 一 根 据 目 前 燃 料 电 池 技 术 状 态, 为 保 证 燃 料 电 池 寿 命, 以 plug-in 方 案 为 代 表 的 小 功 率 燃 料 电 池 和 大 功 率 动 力 电 池 动 力 系 统 与 燃 料 电 池 为 主 的 动 力 系 统 相 比, 插 电 式 燃 料 电 池 轿 车 可 靠 性 较 高 确 保 蓄 电 池 SOC 稳 定 确 定 燃 料 电 池 最 小 功 率 动 力 性 燃 料 经 济 性 满 足 整 车 动 力 性 确 定 整 车 最 大 需 求 功 率 不 同 混 合 度 电 池 寿 命 配 置 成 本 目 的 内 容 根 据 目 标 车 型 性 能 设 计 需 求 以 及 燃 料 电 池 电 堆 产 品 的 部 件 性 能 合 理 设 计 选 择 燃 料 电 池 动 力 系 统 中 电 堆 与 电 池 组 的 功 率, 并 根 据 不 同 的 燃 料 电 池 电 堆 功 率 选 择 设 计 相 应 的 控 制 策 略
5 智 能 网 联 汽 车 中 国 制 造 2025 的 新 要 求. 基 于 车 联 网 的 车 载 智 能 信 息 服 务 系 统 2. 公 交 及 营 运 车 辆 网 联 化 信 息 管 理 系 统 3. 装 备 智 能 辅 助 驾 驶 系 统 的 智 能 网 联 汽 车 4. 装 备 自 动 驾 驶 系 统 的 智 能 网 联 汽 车 传 统 技 术 新 技 术 通 信 技 术 模 拟 车 载 传 感 器 模 拟 车 辆 动 力 系 统 模 拟 传 动 系 统 模 拟 车 辆 动 力 学 模 拟 交 通 环 境 模 拟 人 因 模 拟 高 精 度 定 位 模 拟 车 辆 集 成 建 模 车 辆 应 用 建 模
5 智 能 网 联 汽 车 智 能 网 联 汽 车 数 字 化 开 发 结 构 组 成 : 环 境 感 知 传 感 器 ; 智 能 化 控 制 器 ; 线 控 化 执 行 器 ; 现 代 通 信 与 网 络 技 术 关 键 要 素 : 人 - 车 - 路 一 体 化 ; 车 辆 与 外 部 节 点 间 信 息 共 享 与 控 制 协 同 ; 安 全 高 效 节 能 行 驶 监 控 及 预 警 救 援 服 务 智 能 导 航 自 动 驾 驶 车 辆 监 控 与 管 理 9 大 应 用 安 全 辅 助 驾 驶 控 制 节 能 驾 驶 信 息 及 娱 乐 服 务 新 能 源 汽 车 应 用 序 号 领 域 传 统 仿 真 技 术 未 来 数 字 化 开 发 技 术 支 撑 汽 车 网 联 化 2 公 交 及 营 运 车 辆 管 理 2 智 能 辅 助 驾 驶 3 自 动 驾 驶 车 辆 动 力 系 统 仿 真 2 传 动 系 统 仿 真 3 车 辆 动 力 学 仿 真 通 信 技 术 模 拟, 自 组 织 网 络 模 拟, 交 通 场 景 模 拟, 网 联 化 应 用 模 拟 交 通 场 景 模 拟, 大 规 模 j 交 通 流 模 拟, 公 交 及 营 运 车 辆 管 理 应 用 模 拟 环 境 感 知 传 感 器 模 拟, 驾 驶 员 行 为 模 拟, 交 通 场 景 模 拟, 辅 助 驾 驶 应 用 模 拟 高 精 度 定 位 技 术 模 拟, 交 通 场 景 模 拟, 自 动 驾 驶 应 用 模 拟, 自 动 驾 驶 环 境 下 人 机 交 互 模 拟
5 智 能 网 联 汽 车 2 核 心 模 块 的 模 拟 基 于 物 理 的 建 模 问 题 序 号 模 拟 技 术 技 术 难 点 摄 像 头 2 雷 达 3 通 信 模 块 单 目 摄 像 头, 双 目 摄 像 头, 广 角 摄 像 头 激 光 雷 达, 毫 米 波 雷 达, 超 声 波 雷 达, 红 外 雷 达 DSRC(V2V/V2I),4G/5G, 蓝 牙,WiFi 4 其 他 定 制 传 感 器 摄 像 头 物 理 模 型 视 觉 效 果, 光 学 效 应 ( 畸 变, 光 晕, 高 光 溢 出, 星 芒, 运 动 模 糊 ), 雨 雾 天 气 影 响 及 衰 减, 光 反 射 雷 达 物 理 建 模 性 能 模 型, 能 量 特 性 模 型, 天 线 增 益 图 谱, 反 射 截 面 积 通 信 模 块 建 模 发 送 器 模 型, 接 收 器 模 型, 通 信 协 议 集 成 ( 如 DSRC:SAE J2735 协 议 与 指 令 集 ), 建 筑 物 遮 挡 效 应, 天 气 状 况 与 衰 减
5 智 能 网 联 汽 车 3 智 能 网 联 汽 车 整 车 模 拟 实 车 一 致 性 问 题 序 号 模 拟 技 术 技 术 难 点 通 信 网 络 集 成 建 模 多 模 式 自 组 织 网 络 集 成 建 模 2 车 辆 集 成 建 模 3 行 驶 环 境 集 成 建 模 动 力 系 统 传 动 系 统 悬 架 系 统 集 成, 纵 向 / 横 向 / 垂 向 动 力 学 建 模 道 路 建 模 交 通 设 施 建 模, 道 路 使 用 者 建 模, 建 筑 模 型, 天 气 / 气 候 建 模, 行 人 模 型 行 人 模 拟 交 通 标 志 模 拟 4 核 心 应 用 建 模 网 联 化 应 用 建 模, 辅 助 驾 驶 应 用 建 模, 自 动 驾 驶 应 用 建 模 5 交 通 系 统 集 成 建 模 大 规 模 交 通 流 模 拟 驾 驶 辅 助 系 统 仿 真 框 架 示 例 交 叉 路 口 辅 助 仿 真 网 联 技 术 仿 真 框 架 示 例 大 规 模 交 通 流 模 拟
目 录 三 数 字 化 开 发 的 发 展 思 考 29
思 考 一 仿 真 设 计 前 置 整 车 CAE 分 析 流 程 整 车 开 发 CAE 分 析 流 程 产 品 开 发 产 品 定 义 概 念 分 析 阶 段 目 标 设 定 概 念 设 计 详 细 分 析 阶 段 工 程 化 分 析 与 开 发 产 品 性 能 分 析 零 部 件 子 系 统 整 车 三 个 级 总 布 置 方 案 验 证 别 的 设 计 验 证 法 规 项 应 对 分 析 产 品 多 性 能 之 间 的 平 衡 性 能 匹 配 方 案 验 证 应 用 CAE 方 法 进 行 产 品 优 化 造 型 方 案 启 动 性 能 验 证 与 设 计 系 统 工 艺 系 统 协 同 进 子 目 标 确 定 行 产 品 工 程 化 开 发 CAE 在 车 型 开 发 中 的 前 端 化 趋 势 日 益 明 显 试 验 验 证 阶 段 样 车 制 造 CAE 与 试 验 结 果 比 对 ; CAE 协 助 开 展 Troubleshooti ng 工 作 概 念 CAE 详 细 阶 段 CAE 工 作 占 比 验 证 CAE 2005 年 概 念 CAE 详 细 阶 段 CAE 工 作 占 比 验 证 CAE 205 年
思 考 二 多 物 理 场 协 同 多 物 理 场 耦 合 仿 真 更 真 实 模 拟 零 件 的 物 理 特 性 制 动 过 程 热 分 析 流 固 耦 合 分 析 刚 柔 耦 合 分 析 仿 真 分 析 与 新 材 料 新 工 艺 协 同 3D 打 印 仿 真 复 合 材 料 仿 真 仿 真 与 新 能 源 汽 车 协 同 电 磁 兼 容 机 电 耦 合 等 在 电 动 汽 车 上 的 应 用 3D 打 印 仿 真 仿 真 技 术 与 时 俱 进 复 合 材 料 应 用 碳 纤 维 车 身 ANSYS 新 能 源 汽 车 仿 真 解 决 方 案
思 考 三 流 程 自 动 化 整 车 数 据 库 整 车 性 能 分 解 TC 数 据 库 发 动 机 数 据 库 发 动 机 总 体 设 计 TC 匹 配 整 车 性 能 预 测 活 塞 设 计 连 杆 设 计 轴 系 设 计 螺 栓 设 计 冷 却 系 统 设 计 润 滑 系 统 设 计 共 八 大 模 块 冷 却 润 滑 模 块 正 在 开 发 中 计 算 精 度 控 制 在 8% 以 内 亮 点 : 数 据 库 支 撑 完 善 的 概 念 设 计 流 程
思 考 四 数 据 库 基 于 试 验 和 仿 真 的 数 据 库 搭 建 抽 象 产 品 性 能 评 价 带 结 构 和 性 能 数 字 化 开 发 产 品 实 证 2 3 4 以 数 据 库 为 基 础, 开 发 整 车 和 部 件 性 能 的 设 计 边 界 和 约 束 条 件 以 仿 真 分 析 为 手 段, 完 成 虚 拟 化 结 构 和 性 能 开 发, 为 产 品 实 证 提 供 依 据 和 支 撑
思 考 五 云 技 术 云 计 算 云 应 用 云 存 储 虚 拟 试 验 分 析 安 全 分 析 疲 劳 分 析 动 力 学 分 析 Anyone Anyhow Anytime Anywhere Anything
目 录 四 总 结 与 展 望 35
四 总 结 与 展 望 2 3 4 中 国 制 造 2025 以 加 快 新 一 代 信 息 技 术 与 制 造 业 深 度 融 合 为 主 线, 以 推 进 智 能 制 造 为 主 攻 方 向, 对 汽 车 工 业 提 出 了 新 的 技 术 课 题, 为 模 拟 技 术 注 入 新 的 内 涵 中 国 汽 车 工 业 经 过 十 几 年 的 自 主 研 发, 已 经 在 以 传 统 内 燃 机 为 动 力 的 汽 车 方 面 形 成 较 为 完 善 的 CAE 分 析 体 系, 发 展 了 较 为 成 熟 的 分 析 方 法 在 传 统 性 能 仿 真 的 基 础 上 ( 安 全 环 保 可 靠 性 等 ), 针 对 中 国 制 造 2025 的 要 求, 将 更 加 重 视 低 能 耗 和 智 能 化 领 域, 新 能 源 汽 车 领 域 开 展 相 关 模 拟 工 作 随 着 电 子 和 电 控 技 术 大 范 围 应 用, 针 对 传 统 汽 车 结 构 和 性 能 的 CAE 仿 真 技 术, 逐 渐 拓 展 聚 焦 到 以 电 动 一 体 化 节 能 高 效 环 保 化 为 目 标 多 物 理 系 统 协 调 控 制 和 多 性 能 目 标 优 化 控 制 的 复 杂 模 拟 仿 真 技 术
四 总 结 与 展 望 5 随 着 智 能 网 联 汽 车 的 发 展, 下 一 步 的 汽 车 开 发 将 逐 渐 由 车 辆 本 身 扩 展 到 人 车 路 云 的 复 杂 场 景,CAE 分 析 技 术 也 在 新 的 汽 车 开 发 定 义 下 被 赋 予 新 的 含 义 6 仿 真 驱 动 设 计 的 趋 势 更 加 明 显, 在 产 品 设 计 阶 段 进 行 概 念 仿 真 更 加 重 要, 同 时 固 化 已 有 流 程, 开 发 以 流 程 自 动 化 为 载 体 的 专 家 系 统 成 为 趋 势 7 基 于 新 一 代 试 验 和 仿 真 数 据 库, 以 大 数 据 云 技 术 为 支 撑 条 件, 以 复 杂 模 拟 技 术 和 新 模 拟 技 术 为 手 段, 面 向 节 能 汽 车 新 能 源 汽 车 智 能 网 联 汽 车 的 正 向 设 计 评 价 验 证 的 模 拟 技 术 越 来 越 重 要, 开 发 周 期 成 本 将 大 幅 度 降 低
敬 请 各 位 专 家 批 评 指 正! 38