车用动力系统（共7篇）
车用动力系统 篇1
《车用动力系统》课程是车辆运用工程专业大学本科学生必修的一门重要的专业基础课。在教学内容的安排上, 主要以柴油机为例, 重点介绍柴油机的构造与原理, 同时, 适当地补充介绍其他类型内燃机, 如汽油机、燃气轮机、转子发动机等与柴油机在构造和原理上所具有的不同特点, 并注重将发动机先进技术及最新研究成果引入教学, 激发学生的学习兴趣, 拓展学生的知识面, 开阔眼界。课程的教学目标是, 通过本课程的学习, 一方面使学生掌握柴油机的构造、主要构件的结构特点以及工作原理等基础知识, 另一方面, 还要使学生初步具备分析和解决柴油机一般故障的能力, 同时注重培养学生扎实的工程实践能力和严谨的工作作风, 为今后步入社会奠定良好的专业技术基础。
为了达到课程的教学目标, 取得良好的教学效果, 本人在长期的实践教学中, 总结教学经验, 归纳出以下教学设计思想指导教学。
一、体现素质教育, 理论与实践并重
专业课与基础课不同, 不能光是纸上谈兵, 教师在传授理论知识的同时, 更要加强实践教学环节, 体现素质教育, 强调理论与实践并重的教学设计理念。
所谓“理论教学打基础, 实践教学练技术”, 二者缺一不可。理论教学要有深度, 对于内燃机各组成部分的结构和工作原理要讲深讲透, 使学生具备扎实的理论基础知识, 为实践教学环节奠定基础;在实践教学中, 要合理安排学生进行操作练习, 着重培养学生的实际动手操作能力和解决实际问题的能力。
二、内容模块化, 结构框架化
《车用动力系统》课程的教学内容较多, 为了在有限的教学时间内取得良好的教学效果, 在教学内容的设计上采用“内容模块化、结构框架化”的设计思想。如图1所示, 将主要教学内容划分为内燃机构造与原理两大主要模块, 同时又根据教学内容的不同特点进一步划分出12个子教学模块。这些教学模块之间并不是彼此孤立的, 而是通过内燃机实际工作工程紧密地联系在一起。
其中, 构造部分主要以典型柴油机 (如12150) 为例, 介绍柴油机三大机构、四大体系的功用、构造、结构特点及工作原理, 使学生对柴油机的构造有一个整体的认识, 并熟悉各组成部件在柴油机上的安装位置、相互之间的连接关系, 明确油、气、液及动力的传递路线等, 同时对比介绍其他类型内燃机在构造上所具有的不同特点, 并注重将发动机的先进技术及最新研究成果引入教学。原理部分是构造部分的理论依据。主要介绍内燃机的性能指标及特性的调节。通过这部分内容的学习, 可以加深学生对构造部分的理解, 既知其然, 又知其所以然。这两部分内容属于课程的主要教学内容, 需要学生熟练掌握。
另外, 还有两个辅助教学模块, 分别是:其他类型内燃机及内燃机电子控制技术, 辅助教学模块是对主要教学内容的补充, 目的是拓展学生知识面, 只需要学生了解即可。
教学内容模块化之后, 还要根据各个教学模块的特点对其进行框架化设计, 即设计出一种适用于该教学模块的教学模式。
下面以“构造部分”教学模块为例, 介绍框架结构设计思想。如图2所示, 为“构造部分”教学模块的框架结构设计图。“构造部分”教学模块主要由功能、构造特点、工作原理及维护保养四个教学环节组成。在教学实施过程中, 首先以机构或系统的功能为基本出发点, 引出为实现这一功能所需具备的构造特点, 通过具体的构造使学生加深对机构或系统工作原理的理解, 并能分析解决内燃机维护保养过程中常见的问题, 最终对功能产生更深层次的理解。通过这样的框架设计, 教学内容循序渐进, 层层深入, 前后呼应, 有助于学生对所学知识的理解和掌握。
三、针对不同的教学内容, 采用灵活多样的教学方法和手段
在教学过程中可以采用的教学方法和手段很多, 可以说各具有特色, 并都有其各自的侧重面。在教学方法和手段的选择上, 应遵循“符合实际、讲求实用、追求实效”的原则, 针对不同的教学内容, 采用灵活多样的教学方法和手段。
例如, 在讲解构造部分时, 会涉及到大量的二维工程图及机构简图, 由于平面图形不直观, 立体感较差, 要使学生在课堂有限的时间内读懂这些图, 跟上教师的讲课思路和节奏, 就必须借助于实物模型及三维动画演示等课堂教学手段。利用实物模型清楚、直观地展示构件的外部结构特点, 利用三维动画演示实物模型不宜展示的构件内部结构及工作原理。另外, 还可以采用实车教学, 有利于学生掌握各机构和系统在车辆上的安装位置以及各部分之间的连接关系。
在原理部分的教学中, 将涉及到大量的曲线、图表和公式, 内容比较枯燥、抽象。但原理部分并不是孤立的, 它与构造部分密切相关, 是构造部分的理论依据, 因此, 讲解原理部分不能脱离开构造。在讲解这部分内容时, 可以采用启发式、问题式、讨论式等教学方法, 充分发挥教师与学生之间的互动, 活跃课堂气氛, 调动学生的学习热情, 使学生加深对构造部分的理解, 既知其然, 又知其所以然, 从而达到预期的教学目标。
四、注重开头、中间、结尾三个教学环节的教学设计
在《车用动力系统》课程教学实施过程中, 要注重开头、中间和结尾三个教学环节的教学设计。
开头教学环节:针对每一讲的教学内容, 注重开头内容的引入。比如, 可以采用问题式教学方法, 在开始讲课之前, 提出生活和工程中常见的问题, 启发学生思考解决问题的方法, 让学生带着问题听课, 调动学生的学习积极性, 同时告知学生本讲的重点及难点内容, 使学生在听课时做到心中有数。
中间教学环节:紧紧围绕每一讲的教学主题, 灵活运用讲授式、启发式、讨论式等教学方法, 启发学生积极思考, 提高学生学习的主动性和积极性。同时, 结合机构简图, 综合运用实物模型、三维动画等教学手段, 增强课堂教学的直观性、形象性, 并注重展开教学互动, 让学生参与到课堂教学环节之中, 提出自己的观点和看法, 在“教与学”和谐的课堂氛围中, 达到突出重点, 突破难点的目的。
结尾教学环节:对本讲所学内容进行归纳总结, 突出教学重点, 同时提出问题供学生课下思考, 加深并巩固对所学知识的理解和掌握, 并学会运用所学知识解决实际问题, 做到理论与实践相结合。最后还要引出下一讲的教学内容, 提醒学生课下预习, 为下次课的学习做准备。
五、结束语
课程教学设计思想是指导课程教学的基本宗旨和理念, 对于提高教学效果具有重要的作用, 经过长期的教学实践, 归纳总结了《车用动力系统》课程的教学设计理念用于指导教学, 旨在为提高课程的教学质量及效果起到一定的积极作用。
摘要：《车用动力系统》是车辆运用工程专业一门重要的课程, 根据多年的教学实践经验, 归纳总结了课程的教学设计理念用于指导教学, 旨在为提高《车用动力系统》课程的教学质量及效果起到一定的积极作用。
关键词：车用动力系统,课程教学,设计理念
车用动力系统 篇2
虚拟仪器(Virtual Instruments,简称VI)允许用户根据自身需求设计自己的仪器系统,充分利用计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能[1]。虚拟仪器是由计算机硬件资源和良好人机交互功能的图形用户界面软件组成,在测控领域有广泛的应用,帮助工程技术人员解决了许多传统测控仪器所遇到的多种问题。例如黎芳等针对传统的电池电压检测系统不能满足燃料电池系统中采集量过多,实时性强的问题,提出了基于虚拟仪器和CAN总线构成的燃料电池电压检测系统[2]等。
动力电池技术作为电动汽车核心技术之一,对电动汽车整车性能起着决定性作用,为保证动力电池正常、安全、高效地在电动汽车上使用,在进行电动汽车开发与设计过程中,需要对动力电池性能进行全方位的测试实验。于此同时,动力电池实际应用中需要配置电池管理系统对电池运行状况进行监控,为电动汽车提供准确可靠的动力电池信息并对电池进行可靠的管理,而电池管理系统的工作是否正常直接影响到动力电池的性能发挥和寿命的衰减。
在进行动力电池性能试验和检验动力电池管理系统工作是否正常时,需要高精度的动力电池数据采集系统实时采集动力电池的电压、温度和电流等参数,对动力电池及其电池管理系统自身运行性能及各项功能进行实时监测,在动力电池系统出现故障时需要对其进行诊断,进而为分析动力电池性能和判断电池管理系统工作情况提供可靠的依据。而目前应用于动力电池高精度测试的设备比较少,而且价格昂贵,而低端的动力电池检测设备,操作过程复杂,测试人员劳动强度大,测量精度差,难以满足产品级的动力电池及其管理系统的测试需要。
相关领域的研究人员已开展了一系列基于虚拟仪器进行锂离子保护板校验和测试[3]、蓄电池内阻测试[4,5]等方面的研究,充分利用了虚拟仪器的多线程技术、直观易用的图形化人机交互界面技术等,与传统数据采集系统相比,该系统具有成本低、采样精度高、控制容易、使用灵活方便等特点[6]。
笔者所在的研发团队开发的基于虚拟仪器的锂离子动力电池数据采集系统可用于动力电池的实时监控和参数分析,采用PCI总线,扩展性好,采样速度高,测试精度容易得到保证,相关的成果可以用于高等学校电动汽车有关课程的实验配套设备建设,也可作为电动汽车产品开发与研究人员开展相关研究工作的配套实验工具,既可服务于教学,又能应用于科研,可在从事电动汽车相关教科研工作的企事业单位进行推广和应用。
2 关键技术问题
锂离子电池电气性能的测试参数多、精度要求高,传统的手动测试和现在的电池生产厂家的多级结构测试系统都不能满足实验室测试的要求[7]。
结合虚拟仪器技术开发电动汽车动力电池实验数据在线采集系统,利用高速PCI总线技术、分层管理理论和多线程技术,多路并行、高速采集动力电池各种实验数据,在有限的硬件资源情况下,灵活定制符合多种电动汽车用动力电池测试要求的测试方案,为动力电池及其管理系统的工作性能分析提供依据,可解决目前测试过程中采样速度低、成本高、劳动强度大、数据分析能力弱等缺点,使采集系统具有较高的灵活性、兼容性和可重用性,采集结果具有较强客观性和较高的自动化程度。
基于虚拟仪器的锂离子电池参数自动采集测试系统软件,配合实验室配套硬件如程控电源、电子负载、锂离子动力电池、工控主机和相关PCI总线DAQ数据采集板卡,通过CAN总线通信协议控制程控电源和电子负载,使其满足测试条件,同时用基于PCI总线的高速数据采集系统实时对原始数据进行采集,并通过软件滤波技术和数学算法进行数据处理,得出测试结果。测试人员可以在后续工作中根据测试结果对电池的性能进行分析,也可以将测试结果与电池系统原先配备的电池管理系统的测试结果进行对比,进而分析该电池管理系统工作情况是否正常。在软件开发过程中,如何合理运用Lab VIEW开发环境,开发基于PCI总线的DAQ数据采集系统,充分利用其提供的丰富的接口函数,使得软件开发周期大为缩短,测试流程尽量简单,测试结果尽量精确,是本采集与测试系统设计成功的关键。
另外,通过图形化编程语言,搭建直观易懂、操作简便的人机交互界面,可以大大减轻测试人员的工作量,避免测试过程中的错误操作,提高测试效率,保证测试的安全而顺利地进行。
(1)基于PCI总线提高系统通用性和降低系统成本
DAQ(Data Ac Quisition)数据采集,是基于计算机标准总线的内置功能插卡。利用DAQ可方便快速地组建基于计算机的虚拟仪器。而PCI(Peripheral Component Interconnect)是目前个人电脑中使用最为广泛的标准总线接口。基于PCI总线的虚拟仪器测试系统在性能、灵活性、易用性和价格等方面较传统仪器测试系统具有绝对优势。
(2)提高系统灵活性、界面友好性和自动化程度
虚拟仪器融合计算机强大的硬件资源,在数据处理、显示、存储等方面的突破传统仪器的限制,通过部分仪器硬件功能的软件化,降低了系统成本,增加了系统灵活性;利用计算机强大的数据处理能力,使复杂的数值算法得以在仪器中应用;而其高度自由的图形用户界面设计功能,使用户开发个性化强、界面友好、人机交互性能好的软件界面成为可能;另外其丰富的接口和通讯功能又可以实现高度的信息共享[8]。把虚拟仪器技术应用于系统的软硬件设计中,操作简单,自动化程度高,数据处理也更加方便。
3 基于虚拟仪器的动力电池数据采集系统硬件设计
动力电池数据采集系统硬件主要包括主控机、PCI总线数据采集接口卡、信号调理器、各种传感器、CAN总线接口卡等,如图1所示。采用基于PCI技术的高精度、高速率并行数据采集卡构成信号采集层,通过PCI总线将数据传输到主控机。
(1)动力电池单体电压采集
以车用锂离子动力电池为研究对象,根据锂离子动力电池的特点,其充放电过程中单体电池工作电压范围主要位于2.5 V~5 V之间,信号采集与调理模块可选用研华的PCI-1747U型PCI总线模拟量输入卡进行锂离子动力电池单体电压的采集。研华提供的该款PCI总线适用独立式高速模拟输入适配卡。它具有64路单端或32路差分16位高分辨率模拟量输入通道,取样率高达250 k S/s,针对A/D取样提供连续、不间断、高速的串流数据,以便控管内存。采集数据通过高速PCI总线上传至主控机。
(2)电池温度采集
动力电池温度采集要求能够及时反映动力电池温度变化情况,对采样速率的要求相对单体电压采集较低,按照当前电池管理系统温度采集模块的发展情况及精度要求,选择低速数据方式以降低测试成本。
笔者采用基于温度传感器DS18B20的温度巡检模块,采集电池温度信号,并通过总线接口卡与主控机进行通讯,将电池温度数据传输到主控机。
(3)电流采集
电池工作电流的采集采用霍尔式电流传感器,配合PCI总线模拟量输入采集卡实现采集。
(4)与电池管理系统数据通讯
电池管理系统采集到的参数通过CAN总线对外输出,因此,系统根据CAN总线通讯协议,利用研华PCI-1682U型CAN通讯卡实现与电池管理系统之间的数据通讯,进而掌握电池管理系统工作情况。PCI-1682U型CAN通讯卡是2端口CAN总线通用支持开放CAN协议的PCI通讯卡,在工业测控领域应用广泛。
(5)主控机选型
主控机是测试系统的核心,笔者采用研华AIMB-769母板,配合PCA-6114P12扩展卡实现各类PCI数据采集卡的安装。该母板为Intel酷睿2四核ATX母板,支持VGA,2路COM,单路LAN,能够满足高速数据处理要求。
4 图形化人机交互软件界面开发
图形化界面是虚拟仪器人机交互的主要组成部分,所开发的数据采集人机界面如图2所示。
动力电池数据采集的一种方式为通过电池管理系统的CAN通讯功能采集获取电池的各种参数,这种方式的优点是不仅可以获取电池的电压、电流和温度等一次参数,而且还可以获取剩余电量SOC等二次参数。本文用两个线程来实现基于CAN总线的数据采集,主线程为CAN通讯数据接收线程(如图3),辅线程为CAN总线数据解析线程(如图4)。前者主要完成CAN通讯接口卡的初始化设置和CAN总线数据的收发。所收到的数据通过局部变量的方式传递到数据分析线程,根据CAN通讯协议对数据进行分拣和分析。
动力电池数据采集的另一种方式为通过PCI数据采集卡获取电池单体的参数。这种方式的缺点是只能获取一次参数,二次参数需要经过计算得到。图5所示为单体电池电压采集线程。
如果数据采集的目的主要是监测单体电池的故障,或者电池管理系统采集电池的一次参数的功能是否正常,则只需将通过上述两种方法获得的电池一次参数进行对比分析即可。如果要实现电池管理系统二次参数计算精度验证等复杂功能,则需要进行二次开发,在通过PCI数据采集卡获取一次参数后,按照电池管理系统制定的算法策略或其他更精确的算法进行二次参数的计算,然后再与电池管理系统本身输出的二次参数进行对比。
5 结论
结合笔者开发过程,总结以下几点。
(1)基于PCI总线的高速、高精度DAQ数据采集系统硬件与基于多线程的多路并行同步数据采集软件相结合,精度高而成本低,在有限的硬件条件下满足动力电池参数高速数据采集要求,解决了常规测试仪器功能单一的问题,同时可以替代昂贵的专用测试仪器。
(2)基于PCI总线的DAQ数据采集系统可扩展性强,可在数据采集的基础上增加数据分析处理功能,进而实现电池的二次参数的复杂计算。
(3)通过图形化编程语言,搭建直观易懂、操作简便的人机交互界面,可以大大减轻测试人员的工作量,避免测试过程中的错误操作,提高测试效率,保证测试安全而顺利地进行。人性化的人机交互界面的设计也使得动力电池数据采集与分析更加方便直观。
参考文献
[1]张亚萍,马明星.虚拟仪器在汽车数据采集系统中的应用[J].成组技术与生产现代化,2009(03):17-20.
[2]黎芳,李迪,邱惠廷,等.基于虚拟仪器和CAN的燃料电池检测系统[J].微计算机信息,2009(16):84-85.
[3]于子敏,唐慧强,甘会川.基于虚拟仪器锂电池保护电路校验系统的实现[J].自动化与仪表,2011(04):46-49.
[4]杨权,周厚强,徐晓东,等.基于Lab Windows/CVI的锂离子电池内阻测试系统设计[J].电源技术,2012(04):483-485.
[5]刘登峰,邵天章,王琳.基于Lab VIEW的蓄电池内阻测试仪的设计[J].测控技术,2011(03):103-105.
[6]熊玉勇,张海鸥,王桂兰.基于虚拟仪器的磁电机定子自动检测系统[J].机电工程,2014,31(3):338-341.
[7]徐晓东,刘洪文,冯高辉.基于Lab Windows/CVI的锂离子电池测试系统设计[J].测控技术,2010(12):39-41.
车用动力系统 篇3
目前比较流行及实用的机电复合传动系统主要有丰田THS系统[4] (toyota hybrid system) , 通用AHS系统[5] (GM-allision advanced hybrid system) , 雷诺IVT系统[6] (infinitely variable transmission) 及福特FHS系统[7] (ford hybrid system) 等, 这些系统充分利用了行星齿轮机构的优点, 在不同车速时具有多种工作状态, 能够保证发动机独立运行于最佳燃油经济点, 然而上述系统无一不采用多电机结构, 这使得混合动力系统结构无论在制造上还是控制上都较为复杂, 此外, 采用多电机结构还会大幅度增加混合动力电动汽车的质量, 使得行驶阻力增大, 为了克服上述问题, 基于永磁同步对转双转子电机和双排行星齿轮机构, 充分利用两者的优势, 开发了一套应用于某混合动力电动汽车的新型机电复合传动系统, 并在MATLAB/Simulink/Stateflow平台上建立了混合动力汽车前向仿真模型, 根据设计初衷制定了基于转矩分配的转矩管理策略。
1 机电复合传动系统
1.1 系统结构
行星齿轮机构具有多个输入输出端口且行星齿轮中的太阳轮和行星架齿圈之间可以相对独立运动。当应用到混合动力电动汽车上时, 发动机和电动机可以作为不同的输入分别与行星齿轮相连, 另外的输出端可以直接与汽车轮毂相连, 驱动汽车行驶, 具有结构紧凑、传动比大、可靠性高等很多优势[8]。电动机及其驱动系统是电动车驱动系统的核心, 多年以来人们不断探寻新型电动机结构以开发出高功率密度高能量密度高效率的电动机驱动系统。而对转双转子电机利用作用力和反作用力原理, 将传统电机的定子也作为转子, 与原来的电机转子作反向运动, 在提高电动机转矩密度和功率密度、节省汽车内部有限空间上具有普通电机无法比拟的优点[9]。如图1所示, 本系统充分利用两者的优势, 采用对转双转子电机和双排行星齿轮减速机构为主要构件, 机电复合传动系统前端输入轴与发动机相连, 通过定轴齿轮副把动力传至前排行星机构的太阳轮S1, 前排行星机构的齿圈R1与双转子电机外转子Ro相连, 通过前排行星齿轮机构把两个不同动力源的动力耦合至行星架P1, 实现转速转矩的初次耦合;后排行星齿轮机构的太阳轮S2与行星架C1固联, 行星架C2固定, 齿圈R2与双转子电机内转子相连, 初次耦合的转速转矩通过后排行星齿轮机构传至齿圈R2, 最后与内转子实现二次转矩耦合、通过输出轴把汇集的动力传至驱动车轮, 驱动汽车行驶。当汽车运行在不同工况时, 车辆控制系统通过对B1、B2两个制动器、双转子电机及发动机进行控制, 便可实现不同的工作模式, 实现能量的分割与汇合, 从而提高混合动力电动汽车的燃油经济性和动力性。
1为发动机;2为输入轴;3为定轴齿轮主动轮Z0;4为制动器B2;5为后排齿圈R2;6为后排行星轮P2;7为后排行星架C2;8为后排太阳轮S2;9为双转子电机内转子Ri;10为联接花键;11为双转子电机外转子Ro;12为车轮13为主减速器i0;14为输出轴;15为动力电池;16为前排齿圈R1;17为前排行星架C2;18为前排行星轮P1;19为前排太阳轮S1;20为制动器B1;21为定轴齿轮从动轮Z1
1.2 系统传动特性及工作模式分析
由上节可知, 该机电复合传输系统采用了双排行星齿轮机构, 具有多个旋转部件, 应运用一种快速的数学建模方法, 以便于复杂混合动力系统构型的研究与分析[10], 模拟杠杠法可将这个旋转运动系统模拟人们熟悉的直线运动系统, 从而直观地在模拟杠杠上对该变速器进行分析, 故采用杠杆模拟法[11]建立双排行星齿轮的转矩、转速耦合模型。
如图3所示, 根据行星齿轮机构模拟杠杆法, 得系统主要工作模式及传动特性[顺时针方向为‘-’, 逆时针方向为‘+’。停车模式为式 (1) ]。
1.2.1 驻车发电模式
在汽车驻车且电池电量过低时, 驻车发电不仅可维持电池电量水平, 而且可以减少发动机频繁起停, 从而提高整车燃油经济性, 保护蓄电池处于电量合理状态。此时, 机电复合传动系统输出转速转矩为零, 发动机驱动双转子电机外转子转动、内转子发电, 系统的传动特性为
其能量传递路径示意图为图4。
1.2.2 纯电动模式
汽车起步行驶或中低负荷等工况且电池电量充足时, 为减少发动机低负荷、低效率工作频次, 制动器B1结合、发动机关闭, 双转子电机单独驱动车辆行驶, 系统传动特性如下。
输出转矩为
输出转速为
其能量传递路径为图5。
1.2.3 发动机单独驱动模式
汽车正常行驶时, 发动机在高效区单独工作时可满足驾驶员转矩需求, 且电池SOC值在正常工作范围内时, 制动器B2结合, 双转子电机关闭, 发动机单独驱动汽车行驶, 系统传动特性如下。
输出转矩为:T=k0k2 (1+k1) Te (5)
其能量传递路径示意图为图6。
1.2.4 发动机驱动充电模式
汽车行驶在中低负荷且蓄电池荷电状态低时, 为维持发动机运行于高效率工作曲线上且维持蓄电池电量水平, 制动器B2结合, 发动机沿最佳工作曲线工作, 多余的力矩用于双转子电机内转子发电, 系统传动特性如下。
输出转矩为
输出转速为
其能量传递路径示意图为
1.2.5 混合驱动模式A
所设计的机电复合传动系统具有最大的优点之一就是利用双转子电机可以使发动机独立的运行于最高效率点, 此时制动器B1、B2均分离, 发动机和双转子电机内外转子共同驱动车辆行驶, 发动机工作在最佳燃油经济点, 实现转速转矩耦合无级变速混合驱动, 系统传动特性如下。
输出转矩为
输出转速为
其能量传递路径示意图为图7。
1.2.6 混合驱动模式B
在此工作模式下, 制动器B2结合, 发动机沿最佳工作曲线工作, 双转子电机内转子输出驱动力矩, 实现力矩耦合固定速比混合驱动, 系统传动特性如下。
输出转矩为
输出转速为
其能量传递路径示意图为图9。
1.2.7 制动能量回馈模式
在车辆减速或制动过程中, 制动器B1结合, 发动机断油停机, 双转子电机运行于发电状态, 把制动能量转化为电能储存到蓄电池中, 可得系统传动特性如下。
双转子电机转矩为
输出转速为
其能量传递路径示意图为图10。
1.2.8 停机模式
车辆没有驱动了或者车辆有制动转矩请求, 但由于蓄电池电量高于其使用寿命允许的最大值时, 双转子电机不参与发电, 内、外转子空转, 车辆机械制动减速。
双转子电机转矩为
双转子电机转速为
在此模式下无能量传递。
式 (16) 中, k0为定轴齿轮副传动比, k1为前排行星机构特性参数, k2为后排行星机构特性参数, ne为发动机转速, r/min;Te发动机转矩, N·m;nm为电机内外转速之差, r/min;Tm为双转子电机转矩, N·m;TS1为前排太阳轮所受转矩, N·m;TR1为前排齿圈所受转矩, N·m;TC1为前排行星架所受转矩, N·m;TS2为后排太阳轮所受转矩, N·m;TR2后排齿圈所受转矩, N·m;β为制动能量回馈比例。
2 系统转矩控制策略
混合动力电动汽车作为一种新型多动力源耦合系统, 其性能与采用的能量管理策略密切相关。在满足汽车动力性能的前提下, 能量管理策略应当能够根据汽车驱动系统的特性及实时运行工况, 实现双转子电机和发动机之间合理的转速转矩分配, 获得最大的燃油经济性同时保证汽车驾驶的平顺性及乘坐舒适性。鉴于逻辑门限方法快速简单、具有很好的可靠性实用性及汽车工作模式切换的平顺性需要, 建立同时调节发动机工作点和电池SOC值的基于转矩分配的逻辑门限值控制策略[12]。转矩控制策略主要包括三部分:根据驾驶员模型和电池模型及转矩计算模块确定总需求转矩;根据控制策略确定工作模式的切换条件;根据控制策略确定各工作模式下的目标转矩。
2.1 总需求转矩的确定
总转矩需求直接用于对发动机和电动机进行转矩分配, 指的是机电复合传动系统输出端的转矩需求, 主要由驾驶员对机电复合传动系统输出端的驱动或制动转矩需求和电池对机电复合传动系统输出端的充电转矩需求两部分构成
式 (17) 中, Td_req为驾驶员驱动需求转矩, N·m;Tb_req驾驶员制动转矩需求, N·m;Tch_req电池请求转矩, N·m。
2.2 模式切换条件及目标转矩/转速
系统的工作模式是由总需求转矩和电池SOC状态及车速共同决定的, 如图11为经过优化后的某款多点电喷汽油机的稳态发动机万有特性图。限制发动机工作点即发动机始终工作于最优工作曲线上, 只有当系统总需求转矩大于发动机最优转矩和双转子电机最大转矩之和时, 发动机才偏离最优工作点, 同时调节电池SOC在最优值附近 (本文为0.6) , 综上、根据所建立的转矩控制策略, 可得系统工作模式切换的条件及目标转矩/转速如表1。
注:Va为汽车速度, km/h;nmi为内转子转速, r/min;nmo为外转子转速, r/min;Tchmax为电池最大充电转矩, N·m;Tmi、Tmo分别为内外转子转矩, N·m。
图中:b为发动机燃油消耗率, g/ (k W.h) ;Temax为发动机最大输出转矩, N·m;Temin为发动机最小输出转矩, N·m;Topt为发动机最佳工作转矩, N·m
3 仿真分析
为验证机电复合传动系统的有效性及设计初衷, 基于MATLAB/Simulink/Stateflow, 依次建立机电复合传动系统的整车前向仿真模型, 选择美国环保署EPA制订的城市道路循环UDDS (urban dynamometer driving schedule) 作为循环工况, 仿真时间为1 367 s, 最高车速为91.25 km/h, 最大加速度为1.48 m/s2, 停车次数为17次。系统主要仿真参数如表2。
图12中, 车辆车速能够很好的跟随目标车速, 车速之差控制在1 km/h, 说明所建立的机电复合传动系统具有较好的动力性能和制动性能;图13中, 由于是重度混合, 双转子电机具有大范围的调节转矩能力, 能够保证发动机能够沿最优工作曲线工作, 同时表明机电复合传动系统具有很宽的无级变速功能, 使得发动机总是运行在最优工作曲线上。此外, 通过双转子电机的作用, 发动机启停频率明显减小。
图14中, 双转子电机总是产生方向相反大小相等的电磁转矩, 并且可以根据工况的需要在发电机模式和电动机模式之间切换。
图15和图16中, 蓄电池的SOC在循环工况中略微增加, 其作用主要用来平衡发动机的转矩和制动能量回馈, 但无论是单个循环工况还是多个循环工况, 电池的SOC均能稳定在0.6左右, , 仿真结果表明系统行驶11.99 km, 消耗了541.2 g汽油, 相应百公里油耗为6.227 L;3个循环, 消耗1 504 g汽油, 相应百公里油耗为5.935 L, 具有在同级车中较好的燃油经济性。
4 结论
(1) 本文充分利用双转子电机和行星齿轮机构的特点, 所提出的新型机电复合传输系统结构紧凑, 工作模式多样, 是一种较好的混合动力耦合选择方案。
(2) 建立了机电复合传输系统的传动特性并详细分析了其工作机理及不同工作模式下的能量传递路径。
(3) 结合该特有机电复合传动混合动力驱动系统, 开发了基于转矩分配的同时调节发动机工作点和电池SOC值的逻辑门控制策略, 仿真结果表明该混合动力电动汽车具有很好的燃油经济性, 并能很好的控制电池组SOC的变化, 在UDDS循环工况下, 百公里油耗为6.227 L。同时, 该系统具有很好的无级变速功能, 双转子电机既能调节发动机转速又能调节发动机转矩, 使发动机总是运行于最佳燃油经济曲线上。
参考文献
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车用动力系统 篇4
为满足插电式混合动力车辆运行要求, 车用电机机械机构上应满足离合器接口和变速箱接口的要求, 同时还要考虑电机的运行工况, 拟采用定子机壳水冷方式进行冷却。
由于结构的特殊要求, 须在轴心留有超越离合器的空间, 这样电机转速及位置的反馈装置 (旋转变压器) 的安装就是必须面临的问题, 单独设计旋转变压器也是必须的。
2 设计方案概述
根据电气参数要求以及电机结构严格的限制条件, 结合近几年永磁同步电动机的发展趋势, 设计中选择了分数槽绕组的结构形式。包括丰田公司的PRIUS电机系统以及本田公司的CIVIC电机系统等典型系统均采用了分数槽的形式。
经过仿真分析, 16极18槽 (即8极9槽) 的形式是一个好的选择。原因是由于此结构基本上无齿槽转矩, 也就避免了在如此短的铁心叠长上斜槽或斜极的麻烦 (斜槽或斜极的目的是为了消除齿槽转矩) 。
同时, 此结构也是目前为止能量体积密度最高的一种, 最短的端部也是提高效率的可靠保证, 轴向尺寸的限制也决定了此选择是较佳的。
为了提高电机的散热效果, 在总装电机时, 电机定子铁心外圆机绕组端部都是用导热硅胶进行填充, 同时还在绕组端部加装了Pt100热电阻作为绕组温度检测之用。
作为电机系统重要部件的旋转变压器, 由于其特殊的结构, 无法在轴伸端安装, 只有在电机的内圆安装, 考虑到电机的强磁场会对旋变低压信号形成严重干扰, 实际方案最终采用了内置式外转子磁阻旋转变压器, 并加装了屏蔽罩, 经试验验证, 抗干扰效果良好, 能够满足系统性能要求。
3 机械接口设计
采用定子机壳水冷是解决电机散热问题的有效途径, 也是唯一的方法。经过广泛的调研, 最后选定机壳加装散热铜管的方式, 其中铜管与机壳之间用导热硅胶填充, 以保证有效的散热效果。
为了减轻机壳的重量、保证其机械强度和良好的散热效果, 本设计所选机壳的材料为汽车轮毂铝, 并进行T6工艺处理。在实验过程中, 发现用于连接离合器摩擦片的飞轮发热现象严重, 经分析认为是由于空间太小, 导致飞轮离定子绕组端部太近, 端部漏磁场在飞轮上产生的涡流所致。后将飞轮的材料由铸钢改为不导磁的不锈钢材料, 发热情况大为改观。
4 工作外特性的测试
对混合动力车用永磁同步电机进行了外特性测试。测试步骤如下:
1) 测量电动机在转矩设定模式时, 在600、800、1000、1400、1800、2200、2600、3000、3400、3600、4000r/m in转速下, 不同负荷的输入与输出特性, 每个转速下按照最大转矩平均分布8个测量点, 绘制效率特性曲线。
2) 测量电动机控制器在转矩设定模式时, 在600、800、1000、1400、1800、2200、2600、3000、3400、3600、4000r/m in转速下, 不同负荷的输入与输出特性, 每个转速下按照最大转矩平均分布8个测量点, 绘制效率特性曲线。
图1为混合动力车用永磁同步电机在额定电压320V下的外特性图。可见电机能输出峰值扭矩130Nm, 峰值功率25Kw, 满足车辆需求。
5 结论
为解决车用永磁电机存在的体积、空间限制引起的冷却、电磁涡流、传感器安装等问题设计中选择了分数槽绕组的结构形式, 采用定子机壳水冷是解决电机散热问题的有效途径。同时飞轮的材料由铸钢改为不导磁的不锈钢材料。对设计的电机进行了台架外特性测试, 测试结果表明设计的电机满足车用要求。
参考文献
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[2]谢永海, 张豫南, 颜南明等.装甲车辆电传动系统永磁同步电机的设计与仿真[J].装甲兵工程学院学报, 2006.
车用动力系统 篇5
在“十二五”国家863计划支持下, “高能量锂离子电池系统和电池组技术开发”项目取得重大进步。项目以研制磷酸铁锂正极材料的高能量型锂离子电池为目标, 开展了锂离子电池原材料和电池单体设计技术等研究, 包括国产磷酸铁锂正极材料测试评价、铝箔涂层技术和隔膜涂层技术研究。项目研发产品单体电池能量密度达到138.6瓦时/公斤, 功率密度达到915.6瓦/公斤, 循环1200次后的容量保持率为94.1%, 成果已开始应用于批量生产的50安时能量型动力电池上。
其中, 针对电动汽车用38.4伏/50安时电池模块能量密度达到121瓦时/公斤, 功率密度达到800瓦/公斤;345.6伏/50安时的电池系统已应用于奇瑞小型纯电动轿车和奥新纯电动环卫车。
该项目在国产化生产制造装备方面也取得了重要进展, 开发了全自动密闭的自动加料系统、电池极板全自动叠片机、大容量电池全自动注液机、能自动装夹电池的电池化成工装夹具, 并建立了自动化锂离子电池检测配组生产线, 极大提升了电池一致性, 电芯配组率大于95%, 在满足汽车应用高要求方面迈出了重要一步。
车用BSG系统简介 篇6
一、BSG系统的定义
BSG (Belt Driven Starter Generator) 系统就是利用一种电机, 该电机能通过皮带传动在极短时间内将发动机转速由零增加至怠速以上, 从而实现汽车的快速起停的装置。
二、车用BSG系统的特点
1.降低燃油消耗和有害物排放。装备了BSG起动/停止系统的汽车能够在车辆停止的同时自动关闭发动机, 当驾驶员踩下离合器踏板准备起步时再重新点火, 此举能够降低大约8%的燃油消耗和有害物排放。发动机暖机起动所消耗的燃料大约相当于怠速运转0.7s消耗的燃料。因此, 只要车辆停止时间超过1s, 就可以通过该系统降低油耗和排放。
2.应用成本低, 对发动机原有结构改动小, 易实现产业化。BSG系统不仅能够最大限度地减少传统动力汽车在短暂停车时因发动机空转而产生的油耗和废气、噪声污染, 而且具有应用成本低、对发动机原有结构改动小、易实现产业化等优点。因此, 在未来一段时间, 搭载该系统的汽车很有可能会大量涌现。
3.该电机在36V电池组驱动下, 起动——停止——助力电机仅需几百毫秒时间, 就可以让处于停止状态的发动机转速达到3000r/min, 由于电机功率足够强大, BSG系统带动发动机重新点火的成功率非常高, 在车辆起步时, 驾乘人员通常不会感受到任何延迟。
4.普通发动机频繁点火会导致使用寿命大幅缩减, 但通过应用BSG系统, 能够有效避免这一现象。起停装置使用寿命为25万次, 相当于在10年时间里可以每天起停70次。
值得一提的是, BSG的应用成本非常低。
三、BSG混合动力轿车结构及工作情况
带传动一体化起动/发电机 (BSG) 轿车属于弱混合动力电动汽车, 采用皮带驱动一体化起动/发电机技术, 能够有效降低油耗和改善排放。此种车辆结构较传统车型改动小, 控制简单、成本低, 容易实现产业化。
结合BSG混合动力轿车的实际开发过程, 我们对其动力系统参数进行了设计, 并对轿车在BSG电机参与工作和不参与工作2种状态下的动力性、燃油经济性和排放性能进行了对比试验, 试验结果表明, 动力系统参数设计合理, BSG电机参与工作使轿车动力性、燃油经济性和排放性能都有了显著改善。下面对其结构与工作原理做一简要介绍:
BSG混合动力轿车动力系统结构, 在发动机前端用皮带传动机构将一体化起动/发电机与发动机连接, 取代了发动机原有的发电机, 从而实现了混合动力系统的一体化。该混合动力系统保留了传统轿车上的12 V起动电动机, 以保证电池电量过低时发动机能正常起动。
BSG混合动力轿车要在保证汽车动力性能的前提下降低汽车燃油消耗量和排放, 根据BSG混合动力轿车的结构和工作特性, 应取消发动机怠速工况。因此BSG轿车有4种基本工作模式:
a.起动工况起动时, BSG电机在短时间内将发动机加速至怠速转速以上, 然后汽油机才开始工作。
b.停车工况, 控制系统自动切断汽油机供油, 发动机处于关闭状态。
c.减速工况, 驾驶员踩下制动踏板, 向起动/发电机传送信号, 使其将车辆的动能转化为电能并存储起来。
d.正常行驶工况, 发动机正常工作。
BSG电机一方面作为电动机快速拖动发动机达到怠速以上转速, 另一方面作为发电机给蓄电池充电。当发动机处于怠速工况时间较长时, 控制系统自动使发动机和BSG电机停止工作;需要起步时, BSG电机快速起动发动机, 实现发动机自动起停;正常行驶工况下, BSG电机和常规车用发电机一样, 由发动机驱动发电, 给蓄电池充电。
虽然BSG电机在发动机运转过程中不助力, 但在起动时, BSG电机快速拖动发动机达到怠速以上转速, 使起动时间明显缩短, 改善了轿车的起动性能。
在起步阶段, BSG电机参与工作时轿车的加速度明显高于BSG电机不参与工作时轿车的加速度;发动机正常运转后, BSG电机不再参与助力, 轿车的加速度与BSG电机不参与工作时加速度相同。因此, BSG电机参与工作改善了BSG混合动力轿车的动力性能。
四、BSG系统在国内的应用情况
某汽车公司相关负责人表示, 由于BSG系统较好地兼顾了汽车节能环保与成本问题, 未来将会成为该公司所有传统动力汽车的标准配置。
在2010年第十一届北京国际车展上, 江苏超力集团旗下超力锐丰科技有限公司展出的一款具有自主知识产权的起动——停止——助力电机备受业界瞩目。这次国际车展上, 长安CX30, 东风风神S30等配装BSG系统的车型也相继亮相, 这两款BSG车型都将于不久后批量生产。按照每辆车可以节省8%的燃油计算, 如果装配BSG系统的车型的年销量达到200万辆, 由此可以节省的燃油将是一个惊人的数字。
在中度和强度混合动力汽车销售价格居高不下、燃料电池、纯电动汽车诸多技术难题难以攻克的背景下, BSG系统应该是现阶段汽车业实现节能减排最理想的解决方案。该技术切实可行, 应用空间十分广阔。
博世集团董事长菲润巴赫预测, 截至2015年, 中国起停系统的装配率将达到30%, 届时在美国和欧洲这个数字将达到60%和80%。
另外BSG系统还有一些附加功能。例如, 可以为处于低速起步或急加速状态的汽车提供额外40N·m扭矩助力, 提高车辆加速性能。博世开发的起停装置配备一个特别开关, 驾驶员可以根据实际需要自由选择是否起动BSG功能, 这样就增强了BSG系统应用的灵活性。
五、BSG系统国外应用情况
宝马1201高效动力版:通过搭载博世专为宝马开发的起停系统, 宝马1201高效动力版具备优异的BSG功能。该系统可以通过记忆发动机停止时曲轴的运动位置, 缩短发动机再次起动所需要的时间, 尽量避免驾乘人员感受到点火延迟。如果发动机没有达到理想运转温度, 驾驶员移动方向盘、解开安全带、开车门或发动机罩, 该系统不会工作。与其他类似系统相比, 该系统结构紧凑, 不会占用大量空间, 安装十分便利。
沃尔沃C30DRIVe:通过搭载起停系统, 配备1.6L柴油机的沃尔沃C30DRIVe百公里油耗仅为3.8L, 二氧化碳排放量仅为99g/km, 当起动该系统使发动机处于停止状态时, 车载空调会自动转换到节能状态。该系统会实时监测车内温度, 如果超过或低于车主设定的温度就会重新激活空调系统。该系统的应用不会对音响系统造成任何影响, 今年该系统将应用于沃尔沃全系车型。
马自达3i-stop:搭载马自达3istop的智能起停系统为马自达公司自主开发。不同于一般起停系统在电机驱动下实现发动机重起, 该系统通过对直喷发动机进行适当改进, 利用活塞剩余能量实现发动机重起。当发动机处于暂时关闭状态时, 该系统能够将燃油喷进气缸, 并确保活塞停留在适当位置, 便于平衡各个气缸内的空气;当需要重起发动机时, 就可以实现瞬间点火。通过该系统重起发动机所需时间大约仅相当于一般起停系统的一半。
六、车用BSG系统的应用前景
车用BSG这种技术, 很可能在未来相当长一段时间内占据传统动力汽车节能减排主流技术的地位。
任何一种技术的应用都需要付出一定的成本, 而成本高低直接影响该技术的应用潜力, BSG技术也不例外。因此, 要想知道BSG技术应用前景究竟如何, 为该技术算笔经济账就显得十分必要。
除了整车性能和节能环保效果外, 影响混合动力汽车市场的一个关键要素是价格。在调查中, 针对持观望态度的消费者研究发现, 混合动力汽车比同档次燃油动力汽车的售价多出2.58万元人民币为他们可以接受的价格, 如果高出这个价格, 他们将不再考虑混合动力汽车。目前中国市场上的大多数混合动力汽车的价格比同档次燃油动力车价格高了远不止3万元。
而BSG技术最大优势在于对整车改动小, 增加的成本有限。以配装BSG的某车型轿车为例, 厂商定价为7.48万元, 与价格6.98万元的该车型普通定价轿车相比, 仅增加大约7%, 这为普通消费者购买BSG车型创造了条件。况且, 随着市场规模的扩大, BSG技术应用成本有望得到进一步降低。当BSG车型价格与同型号的传统动力汽车价格差异减少到一定程度时, BSG技术的成本因素几乎可以忽略不计。况且安装BSG系统后车本身可实现节省10%的燃油, 按一年行驶10万km, 7元/L的油价计算, 平均一年就省出7000元, 这不仅一扫环保汽车价格“高高在上”的形象, 更为中国普及环保车型带来新的契机, 让更多的普通消费者可以实实在在享受到混合动力的新成果。
纵观全球, 北美市场有可能为了满足环保需求而在2013~2015年全面普及BSG技术混合动力车型, 而中国的混合动力车型普及时间也被提上了日程安排。由此看来, BSG技术正逐渐成为一种趋势, 并且成为国内混合动力车型强有力的推动力。
如果购买BSG车型需要支付额外的购车费用, 由于BSG系统可以为车主节约可观的燃油费用, 车主购车时支付的额外费用完全可以在用车过程中被抵消。按照BSG技术能够节约10%的燃油消耗计算, 随着近段时间油价的上涨, 用不上多长时间车主即可省下此前多支付的购车费用。
除了能够为消费者省钱以外, BSG系统还能在一定程度上解决日益突出的能源与环境问题。据测算, 如果中国境内有5000万辆汽车安装BSG系统, 全国每年可以节约燃油47.09亿升, 减少二氧化碳排放0.13亿吨。如果现阶段通过普及燃料电池、纯电动汽车, 达到同样程度的节能减排效果, 所需费用不可估量。
怡利电子:称霸车用娱乐系统 篇7
从影音倒带机做起
如果消费者细心观察, 这两年汽车广告不再强力诉求引擎马力与动力科技, 反而追求智慧影音与电子安全等功能。当这些科技导入汽车, 不但让驾驶心情更愉快, 操作更安心, 也是汽车产业发展的新趋势。在汽车电子产业默默耕耘十多年的怡利电子董事长陈锡苍强调:未来汽车产业的发展, 智慧电子科技的整合才是灵魂, 过去车厂全力提升引擎科技的时代已经退位。
成立于1983年的怡利电子, 过去只是彰化县的一家乡镇企业, 是从生产倒带机、摄录影机变换带起家的。在一般家庭还使用磁带式录像机和摄像机的时代, 录像带看完后必须倒带才能再从头看起;摄像机磁带与录像机磁带尺寸则不相同, 必须有一个磁带转换装置才能整合在一起。
而当光碟机相继问世后, 恰利电子的市场也跟着消失了。对一家公司而言, 命脉被科技的趋势主导, 自己赖以为生的市场有可能一天之内完全消失, 让总经理陈锡勋悟出道理:不跑在趋势之前, 科技的进步早晚会消灭你。
1999年, 恰利电子推出“万机通”, 就是一种应用在汽车上的声控免持听筒。由于当年手机蓬勃发展, 不同品牌的手机只能用原厂的免持听筒, 但恰利电的万机通能通用于所有的手机品牌, 在不同车子上使用。产品推出后一炮走红, 也让该公司营收暴增, 积累出上市的资格。
大胆转型跨入汽车影音产品
但赚大钱时, 陈锡勋却思考, 手机免持听筒是跟着手机潮流而起的产品, 但未来一定会因为科技发展, 被其他产品替代, “万机通”的市场会消失, 那时候怡利电子怎么办?因此怡利电子上市之后, 他开始思考未来出路。
也因为“万机通”的汽车市场经验, 2004年, 恰利电子开始投入汽车影音系统。但一个做免持听筒的企业, 跨入汽车主系统的DVD音响行业, 连台湾本土车厂也不愿意使用他们的产品, 花了两年才敲开德国大众汽车台湾制造厂的大门, 最后只能拿到每月50台的订单。
这一条路走到了2 0 0 8年和2009年, 怡利电子连续出现两年亏损, 而且营收对比前一年度几乎是腰斩, 陈锡勋曾经告诉老婆说:梦想可能要结束了, 要有心理准备过平常人的生活。
终于, 等到好消息了。2005年, 陈锡勋曾通过在大陆台商的关系, 与德国大众汽车和中国一汽集团合资设立的一汽大众汽车制造厂建立联系, 对方碍于人情关系, 给了怡利电子一些尝试性的订单, 每个月出货量也不过是50到100台, 别说对于营收获利有贡献, 就连研发费用也无法摊平。因为要摊平研发经费, 必须达到每个月1000台才有机会。
但陈锡勋悟出另一个道理:铜墙铁壁要用磨的, 总有一天能磨穿。订单虽少但要持续耕耘。从2005年供货给长春一汽大众, 订单始终停留在每月3位数左右, 却产生了另一个效果, 同属德国大众汽车体系的上海大众汽车制造厂注意到了怡利电子。
在大陆, 虽然一样是德国大众汽车体系, 但因为合资伙伴不同, 经营者也不同, 长春一汽与上海大众实际上仍有相互竞争的关系。
上海大众决定下单给怡利电子还有另一个原因, 就是2008年的全球金融海啸之后, 国际车厂考虑建立更多的供应链体系, 以降低库存与成本压力。因此怡利电子花了4年多耕耘长春一汽大众, 却在上海大众开化结果。
到了2012年, 对上海大众每月出货量达到近5000台, 怡利电子的营收与获利开始倒吃甘蔗节节甜。此后, 陈锡勋又用其在上海大众的成绩, 再度打开一汽丰田的大门, 这是日本丰田与一汽集团合资的子公司, 藉此打入日本丰田体系。接着挑战日本丰田, 虽然结果与原先预期的有些不同, 但证明了陈锡勋的路是对的, 即使是铜墙铁壁, 不停地撞, 总有一天让你撞开。
挤进国际一线车厂供应链
这条路有多难?在怡利电子跨入汽车影音多媒体系统的同时, 台湾“电子五哥”、新竹科学园区的半导体企业都陆续跨入汽车电子市场, 挟其自身3C电子消费产业技术、供应链、集团资源, 希望打入汽车供应链。但10年过去了, 这些企业最终大都放弃了汽车影音多媒体产品, 转型到别的领域。例如曾经宣布要跨入汽车音响的台湾联电集团旗下的公信电子公司, 现在主力产品仍是简易型电脑、端点销售系统 (POS) 等。
怡利电子则在2012年汽车影音多媒体产品开花结果后, 开始陆续推出汽车蓝牙无线手机扩音设备、汽车仪表抬头显示器、汽车后座DVD娱乐系统、半自动停车和道路偏移侦测系统、胎压侦测器等智慧多功能设备, 采取双路并进策略, 不仅进入汽车售后市场, 而且成为日本丰田、美国通用汽车、德国大众等一线车厂的合作伙伴, 打入原厂车用电子产品一级供应商体系, 运用在高级车款上。
但陈锡勋说, 这10年只算打破第一道墙, 接下来还希望能够打破第二道墙, 不仅是供应原厂配件, 而是能够参与车厂研发, 成为紧密的合作伙伴, 继续挑战国际汽车产业链的铜墙铁壁。
目前, 像怡利电子这样的企业在台湾还是少数, 由于发展潜力十足, 今年股价由26元新台币左右起涨, 即将挑战50元, 涨幅高达八成, 是今年汽车电子产业的指标明星。
在业界磨剑十余年, 陈锡苍强调:汽车电子产业是个知易行难、进入障碍高的产业, 如果主事者没有破釜沉舟的决心, 很难在这个产业搏出一点成绩。
陈锡苍举例, 国际车厂要开发一项车内设备, 从电子工程师、环境工程师、行销、企划、财务等, 总共十几个部门、50人以上的团队, 都会陆续到合作的厂商来审核认证, 每个部门都要毫无疑虑的支持, 才可能让你试做样品。而且国际车厂开发人员都是眼见为凭, 没有实际成品开发出来, 不可能有订单给你, 先期投入的研发经费相当惊人。
怡利电子以每年营业额的5%至8%投入研发经费, 公司1300人, 有200位研发工程师, 占15%以上, 投入研发的资源庞大。陈锡苍强调, 即使新产品已经开发出来, 要真正通过车厂的认证, 至少要两年时间, 从产品开发到销售, 再对公司营收有贡献, 至少要等3到4年。如果公司体质不好、财务不佳、老板没决心, 很容易因此倒闭而退出市场。如此严苛的环境, 拉高了进入国际车厂供应链的门槛。
陈锡苍举一家美国车厂为例, 新产品在大陆开展研究, 电子技术整合在韩国研发认证, 汽车整体测试在印度, 最后决定权在美国总部。想要拿订单, 得懂得大陆、印度、韩国以及美国的工作文化等层层考验, 遇到问题时, 老板都要想办法找到对的人、对的方法。陈锡苍笑说:“近几年我和总经理不是在家里或工厂, 不然就在解决客户问题的路上。”
他强调, 这可不是打几场高尔夫, 老板聊一聊、套套交情就能谈成的生意, 这类知易行难的产业, 尽管台湾大厂如鸿海与华硕都有兴趣, 但如果不是主事者投入全心全意, 专注投入全公司所有资源经营, 是很难看到成果的。
专注汽车电子产品开发
虽然怡利在汽车电子产业经营小有成绩, 但陈锡苍也曾迷惘过。2008年, 因为手上的车厂开发项目青黄不接, 他曾分心去开发消费性的平板电脑。当时使用微软Win CE系统, 有先进的触控面板、有折迭的平板、重量不到2公斤, 可算是创新的产品, 但因为开发成本高, 终端售价高达2万元新台币, 比华硕的小笔电要贵许多, 销量一直上不去。经过一年的亏损折磨, 陈锡苍终于痛定思痛, 停止平板电脑业务。
这个痛苦的决定, 让怡利损失上亿元新台币;而且2008年和2009年又遇到全球金融风暴, 导致公司营运出现上市十多年来最严重的亏损。陈锡苍指出, 这堂上亿元损失的课, 只能怪公司领导团队的不专注, 对汽车电子产业彷徨所缴的学费。经此教训之后, 他更心无旁骛, 全心把公司定位在汽车电子产品的开发。
陈锡苍表示, 怡利今年能交出营收持续创历史新高的成绩, 公司在2010年就开始投入资源开发产品, 包括台湾的中华、国瑞、和泰、三菱、本田等日本知名车厂所采用汽车娱乐DVD系统, 有七成以上都是怡利的产品, 在台湾汽车娱乐系统市占率第一。
站稳台湾市场后, 怡利也注重新兴市场的布局。陈锡苍强调, 国际车厂与主要零部件公司都有投资关系, 保护主义盛行;但大陆与新兴市场的车厂都是合资公司, 不一定要用原厂的供应链, 怡利便靠着自己开发的创新产品, 争取国际车厂的青睐。例如丰田在巴西及中东市场就用怡利的车用娱乐系统, 未来还有墨西哥的美资车厂、澳大利亚、欧洲车厂的相关产品将导入, 怡利可顺利拿下国际车厂的订单。
德信证券分析师林信富表示, 怡利电子专注智慧汽车电子产业, 通过国际车厂的认证, 还以新兴市场取得原车厂供应链零件订单的突破点, 是熟悉产业特性且聪明的作法, 当这些产品在新市场测试运作三、五年都没问题, 车厂就会让伙伴进军更主流的欧美市场, 从小车款试单, 然后推进到热门车款上, 怡利电子未来发展前景可期。尤其在全球车市回温的趋势下, 产品销售量可逐步增温, 股价也将呈现大涨小回的态势, 虽然短线涨幅过大, 但长多走势可能持续两、三年, 值得关注。
怡利公司的目标是当大中华地区车用电子行业的龙头, 因此积极开发各类创新的车用电子产品, 包括全亚洲第一套触控屏幕汽车影音系统, 目前已获日系车采用。还有与智慧手机功能完全整合的车用电脑系统, 未来车上电脑可以声控上网、打电话, 犹如电视剧《霹雳游侠》的场景。此外, 车用电脑可以规划车队行车路线, 轻松以类似早期无线电的方式相互联络, 未来这些酷炫功能, 都是怡利的创意点子。
陈锡苍强调, 怡利很早就知道电子技术对汽车产业的重要性。他透露, 其实数年前美国特斯拉曾经找怡利电合作开发电动车的电子智慧系统, 因此了解电动车与汽车电子都是汽车产业的大趋势。虽然特斯拉的合作项目后来被韩国抢走, 但怡利早已认识到国际车厂未来要走的路就是汽车的电子化革命, 因此在此领域开发产品更积极。