2004年上报国家计委ECU项目

汽车发动机电子控制单元（ECU）产业化项目建议书（汽车电子产业化专项）哈尔滨志阳汽车电气股份公司二00四年六月一、项目的必要性及国内外现状和技术发展趋势随着社会的发展，科学技术的进步以及人类对环境状况的日益关注，自上世纪八十年代以来，电子技术广泛应用于汽车发动机的控制系统，以改善和提高汽车发动机的动力性，经济性和排放性能。目前国外著名的汽车制造厂生产的新型轿车普遍采用了电子控制单元(ECU)控制的燃油喷射发动机。(ECU)控制的燃油喷射发动机是当今世界最为先进的汽车发动机生产技术，汽车发动机电喷系统的电子控制单元(ECU)已全面实现了计算机控制。为了使我国汽车发动机生产技术尽快与国际接轨，全面优化发动机性能，最大限度地提高汽车的动力性，改善燃料的经济性，降低有害物质的排放量，目前国内的汽车发动机主机厂也基本上采用了ECU控制的电喷技术，由于目前我国尚未掌握ECU的软件技术，电喷发动机的核心控制组件ECU还必须依赖于进口，例如，上海－大众汽车公司采用的是德国博世（Bosch）公司的ECU的技术，一汽－大众汽车公司采用的是德国西门子（Siemens）公司的ECU技术，天汽集团采用的是日本电装公司（Denson）的技术，国内几家主要的汽车发动机主机厂的电喷系统电子控制单元ECU的核心技术都掌握在外国人手中，并且对我国的企业严密封锁电喷系统的核心技术，尤其是核心组件电子控制单元ECU的软件程序，进而控制着我国汽车发动机性能的改善和提高。为此，原国家计委和科技部制定的汽车产业政策中，将汽车发动机电喷系统列入了重点鼓励发展的产业，产品和技术目录，同时发动机电喷技术的应用被列为我国汽车工业的重大发展目标之一。目前国内只有两家中外合资企业依靠国外的技术，能够生产发动机电喷系统的电子控制单元ECU组件。一是上海联合电子公司，其设计能力为50万套/年，另一家是北京德尔福万源发动机管理系统有限公司。虽然以上两个公司已形成一定的生产配套能力，但由于对汽车燃油喷射系统关键部件没有形成独自的生产能力及技术储备，尤其是国外合作的公司对中方不提供其核心技术——软件程序，故很多电喷系统关键组件仍需进口，而且每一种车型的匹配和标定需由外方专业技术人员进行。由于关键技术仍然受制于人，汽车燃油喷射系统不能完全国产化，影响上述合资公司产品成本，致使其配套价格较高。所以打破国外汽车零部件供应商对我国汽车发动机电喷系统关键组件的技术控制和垄断局面，加速该产品的国产化的进程，对于提高我国汽车电子元器件的研发能力，保持汽车产业健康和持续的发展有重大意义。二、产品的市场前景80年代后期，汽车电子技术的应用日益广泛，国外著名的汽车制造厂生产的新型轿车、微型车及轻型车基本上都采用了发动机电子控制燃油喷射系统，该系统是国际上迄今为止最为成熟且能适应现代社会对汽车多种使用要求的技术。目前国内主要汽车发动机主机厂都还没有掌握电喷系统的核心技术，必须依靠国外著名大公司的支持。如上海—大众汽车公司，一汽—大众汽车公司及天汽集团都是采用国外公司的技术。国外公司为了牢固占有我国的汽车市场，提高其技术的垄断，对我国严密封锁电喷系统的核心技术，尤其是核心部件电子控制单元（ECU）的软件程序，使得我国汽车发动机电喷系统产品完全需要进口。目前，国内只有两家中外合资企业能够提供汽油发动机燃油喷射系统，即上海联合电子公司和北京德尔福万源发动机管理系统有限公司。虽然以上两个公司已形成一定的生产配套能力，但由于对汽车燃油喷射系统关键部件没有形成独自的生产能力及技术储备，尤其是合作外方不向公司提供其核心技术——软件程序，故很多电喷系统关键组件仍需进口，而且每一种车型的匹配和标定需由外方专业技术人员进行，限制了企业的进一步发展，也严重制约了我国汽车电子元器件生产技术水平的提高。发动机电喷系统电子控制单元生产技术的落后，是制约我国汽车发动机电喷系统生产技术的瓶颈所在。我公司研制开发的汽车电喷发动机电子控制单元（ECU）技术，主要是针对488、491、462、465、CAC480、FD480等国产发动机的电喷系统，产品主要配套北京面包、长城皮卡、长城及哈飞微型车和奇瑞轿车等车型的发动机电喷系统，同时该项技术也完全可以移植到其他类型电喷发动机，其技术水平已达到国内领先并符合国际同行业产品的标准。本项目产品汽车电喷发动机电子控制单元(ECU)，通过采集汽车发动机曲轴位置、凸轮轴位置、进气歧管压力、节气门位置、进气温度、爆震传感器、氧气传感器等信号，实现燃油顺序喷射、点火控制、怠速控制、废气排放控制、燃油蒸发控制、汽车附件控制和故障诊断功能，保证发动机在各工况下的空燃比接近理想混合比14.7：1，优化燃烧，降低燃油消耗，降低尾气排放，通过产品与整车系统匹配后，整车排放物控制水平满足欧洲Ⅱ号标准。发动机电喷系统电子控制单元（ECU）是发动机电子控制燃油喷射系统的核心部件，其功能是对各传感器采集输入的信号进行计算并修正，从而精确地控制发动机喷油量及最佳点火时间等参数，保证发动机处于最佳燃烧及排放状态。项目产品匹配于汽车、摩托车各类汽油发动机。21世纪的前10年，我国的汽车工业将有较快的发展。根据预测，2001～2010年我国汽车年保有量和汽车需求量情况如表所示。我国汽车的年保有量和需求表汽车数量2001年2005年2010年汽车保有量/万辆1,90030005000汽车需求量/万辆2236001100从表中可以看出，我国汽车年需求量2005年比2001增长169%，2010年又将比2005年增长83.3%，届时，我国将可能成为东亚各国汽车发展速度最快的一个市场。从上表中我们看到，2005年我国汽车的需求为600万辆。另外，我国每年生产摩托车超过1000万辆，美国每年进口割草机所需小型汽油机近500万辆，这两种产品所需的发动机电喷系统电子控制单元（ECU）也在逐年递增。因此，该产品国内外市场前景广阔。2004年我国汽车的需求量约为500万辆，其中汽油机的汽车占总量的70%，约为350万辆，因此本项目2006年建成后年产40万套发动机电喷系统电子控制单元（ECU），约占全国年产汽车所需该产品的11.4%。同时企业不断加大技术进步的步伐加之市场的需求量很大，该产品的市场占有份额将不断的扩大，预计项目完成后几年内市场占有率将逐年增长。目前我国面包车、皮卡车、微型车、轿车等车型的产量占全国产量的70％以上，2005年全国各主要汽车发动机生产企业用于轿车、微型车和轻型车的电喷发动机的能力约为420万台，电子控制单元（ECU）将有420万套的市场需求。我公司现已为上汽奇瑞、哈飞汽车、北内、跃进汽车等车型配套，据不完全统计上述企业2005年汽车总产量将达到60万量，结合企业优势和国内外市场发展前景，公司提出年新增40万套汽车发动机电喷系统电子控制单元的项目是合适的。三、项目的技术基础近年来，我公司加大了对发动机电喷系统电子控制单元ECU的研发力度，累计投入资金2000多万元，依托清华大学和吉林工业大学的技术支持，以哈飞汽车制造公司、东安发动机公司、上海奇瑞公司和天津汽车公司为研发基础，经过多年的技术攻关，目前不但掌握了汽车发动机电喷系统电子控制单元ECU的核心技术，且拥有核心技术的设计者，并于2001年在北京内燃机孵化中心投资1000万元，组建了哈尔滨志阳汽车电气股份有限公司北京ECU研发中心，针对488型、491型、462型、465型、T100型、J100型、CAC480型发动机所匹配的电子控制单元ECU进行研究和开发，目前该产品已开发成功并通过了科技成果鉴定。我公司对该项技术具有自主知识产权，已完成中试并形成了年产1万套的生产能力。2004年为上海奇瑞公司配套生产5700套，为天津内燃机公司配套生产2600套。我公司研发的汽车发动机电喷系统电子控制单元，在硬件电路设计的总体方案上直接采用了最有利于空燃比控制的多点顺序燃油喷射，无分电器点火系统。这不但能取得一些技术超前优势，而且还便于以后开展通过控制喷油时刻来拓展稀薄空燃比界限的研究。核心处理器采用一个微处理器的方案，优点是控制系统集成度高，微处理器的资源得到充分利用，电路设计相对简化，有利于降低成本，而且利于控制系统有机、实时地协调各种控制之间的关系。电源管理中还设置了断电延迟环节，在点火钥匙关断后电控单元仍保持供电。喷油器驱动的工作电压范围宽、工作温度范围大，具有自诊断功能；采用了集电极输出的形式完成点火驱动，能同时使用于无内部下拉结构的双点火线圈；采用怠速旁通阀步进电机驱动，从而达到控制怠速旁通阀截面积的目的；继电器控制具有全面自诊断功能，当发生短路、过热、驱动输出接地、负载开路的故障时，可以通过中断的形式通知主处理器。通讯系统电路能使电控单元具有标准的故障诊断通讯口，满足目前在国际汽车界普遍采用的诊断标准并且提供短路和过热保护；在所设计的电控单元中预留了接口，可以选择使用的传感器的类型，增加了系统的通用性；加强了硬件设计中的抗干扰措施。产品电喷系统是一个实时计算机控制系统，对于实时计算机控制系统来说，时间是最富贵的资源，控制系统的各个任务，包括输入、输出、控制策略计算和数据传输必须在确定的时刻开始，在确定的时刻结束。系统中各种判断，推理和计算的正确性不仅依赖于逻辑的准确，而且还依赖于结果的产生的时间。发动机控制程序的实时性要求非常强，突出表现在发动机曲轴位置及转速检测、喷油和点火正时控制等方面。在发动机正常运行的所有转速范围内，系统都必须确切地知晓曲轴当前的转角位置，并以此为依据设定喷油和对初级线圈闭合控制的发生时刻和结束时刻，这就对核心处理器的速度和控制程序的结构提出了很高的要求。软件设计中注重产品的可靠性要求。在发动机电喷系统的工作过程中，系统一旦起动就必须连续不停地工作。程序必须具有及时处理各种随机事件的能力，任何时刻系统既不能丢失数据、信息、降低实时性，而且还要按照各种随机事件的轻重缓急安排处理顺序。处理工作过程中出现的异常情况要及时而且正确。发动机一切性能都是在保证了控制程序的可靠性的基础上实现的。我公司通过长期的引进吸收、创新开发，已研制出具有自主知识产权的汽车燃油喷射系电子控制单元。该装置设计思想先进、元器件选型合理，其软件设计满足了产品的实时性和可靠性的要求。该产品工作安全可靠，有较强的可移植性和再开发性，有较高的价格性能比，与国外产品比较，有较强的竞争力。该产品匹配的整车排放通过了国家汽车质量监督检验中心的检测，并满足欧洲2号标准的要求，是目前国内唯一具有自主知识产权的成熟产品，其技术性能达到国内领先水平并可替代进口。汽车燃油喷射系统电子控制装置在完成对发动机的台架标定后，需要在发动机所装备的不同车型上对车辆进行标定。不同车型的匹配标定能力是衡量对汽车燃油喷射系统电子控制单元研发能力的关键，国外该系统供应商对车辆标定收取的费用通常在400万元人民币，如此高的价位使国内的很多汽车制造商不能接受，形成较大的壁垒。本项目将只对整车制造厂收取较低的车型标定费用或不收费，选装没有壁垒。产品成本较合资企业生产成本可降低1/3左右，与进口产品相比具有更大的价格优势，同时具有本土化竞争优势。该装置采用集中控制多点顺序燃油喷射及DIS直接点火技术等先进技术。在目前国内市场上所采用的进口及合资产品中处于最高配置级别的最高控制水平。产品在北京理工大学及国家汽车检测中心测试，一次通过欧洲Ⅱ号排放标准。我公司研发的具有自主知识产权的汽车发动机电喷系统的电子控制单元ECU,实现了关键技术的重大突破，在硬件和软件上都比国外现有的技术有所改进和提高。打破了国外公司的技术垄断和封锁，对我国汽车工业的健康和可持续发展具有强大的推动作用。四、项目承办企业的基本情况项目承办单位－哈尔滨志阳汽车电气股份有限公司是1997年经黑龙江省体改委批准设立的股份制企业，是民营经济成分控股的股份公司，公司注册资本5,000万元。哈尔滨志阳汽车电气股份有限公司自1997年成立以来，致力于汽车电子元器件产品的研究，目前已取得多项技术攻关和科研成果，并形成了具有自主知识产权的汽车电子元器件生产技术。我公司生产的高性能干式点火线圈在全国微型车市场占40％以上份额，研发的汽车发动机电喷系统的电子控制单元ECU,技术为世界先进水平，在国内居世界领先地位，并填补了我国该项技术的空白。公司拥有一批专门技术人员，在拥有多项专有技术的同时，还取得了39项专利权。公司已有技术成果一览表公司主要自主知识产权一览表公司总部设于哈尔滨，在哈尔滨、上海、重庆设有3个汽车零部件生产基地，并在北京、哈尔滨建立了2个研发中心。公司现已发展成为黑龙江省汽车电子元器件的龙头企业，也是我国汽车电子元器件的骨干企业。几年来，我公司为了汽车发动机电喷系统电子控制单元的研发，聘请留学北美的高级专业技术人员，结合国外技术的发展及国内的现状开展研发工作，累计投入了2000多万元，取得了突破性的成果，在上海奇瑞公司和天津汽车集团的协作配合下，该产品的中试取得了成功，同时在哈尔滨进行了相应的基础设施建设，为汽车发动机电喷系统电子控制单元的产业化提前做好了基础性准备工作。哈尔滨生产基地位于哈尔滨开发区哈平路综合工业区内大连路，厂区占地面积6.2万平方米，建筑面积3.2万平方米，配套设施比较齐全。公司现有的主导产品是汽车发动机点火线圈，年生产能力30万只，生产工艺是国内最先进的，由厚膜混合集成电路贴装工段、模块工段、干式点火线圈工段、装配工段等生产部门组成，是自动装配生产流水线，配置有汽车电子点火控制器调试台、点火系统综合参数测试台等各种装配和测试设备，台湾SM-801型自动绕线机、德国预热隧道炉、LVFM-4型真空灌封机等干式线圈生产设备约160台。美国WELTEK44型丝网印刷机、72-8-90A24型高温烧结炉、MS250型红外载流焊机、上海AP188型自动贴片机等厚膜混合集成电路生产设备近30台。我公司坚持“自主开发、联合研究、面向市场、增强后劲”的原则，遵循“原理引进、部分克隆、关键创新、试验第一，形成具有自主知识产权的高技术、高附加值的产品”的研发路线，几年来，共获得了42项专利，并掌握35项具有自主知识产权的核心技术，其中有一项获国家级火炬计划、三项获国家级重点新产品。近几年来，我公司先后获得科技部等五部委颁发的“国家重点新产品”证书，国家环保总局颁发的“环境保护产品合格评定”证书，中华环保基金会“消费者信得过的绿色产品”等殊荣。我公司研制开发的干式点火线圈被列入科技部制定的国家火炬计划及国家经贸委编制的技术改造计划。董事长冯狄加先生获得国内环保最高奖“第三届地球奖”。我公司是国家级高新技术企业，2000年度被哈尔滨市政府授予“哈尔滨市小巨人企业”称号，哈尔滨经济技术开发区科技进步企业，哈尔滨经济技术开发区纳税先进企业。我公司现有员工518人，拥有一批高层次、高学历的专业人才，按文化程度分：博士5人、硕士29人、本科78人、专科140人，占员工总数48.6%。其中，从事技术开发人员192人，科技人员中具有高级职称的49人，具有中级职称的131人。科技人员年龄构成比较年轻，平均年龄33岁，具有较强的开拓能力，并成为公司中坚科技力量。公司从事计算机、自动控制人员56人，为信息化管理部门配备了信息化专业管理人员12人。公司在科研队伍建设中注重挖掘、培养、使用和稳定技术开发人员，使之人尽其才。一是在科研队伍建设中注重挖掘、培养、使用和稳定本公司的技术开发人员，使之人尽其才。通过几年的培养和锻炼，这部分科技人员已成为我公司产品开发的中坚力量；二是从国内汽车技术研究机构、发动机及整车生产厂、留学回国人员中招聘了一批高级专业技术人员，他们已成为公司研发科技带头人；三是从清华大学、哈尔滨工业大学、吉林工业大学、哈尔滨工程大学等高等院校招收一批研究生及本、专科毕业生，作为公司技术开发的储备力量；四是聘请了一批国内著名的汽车产品技术检验、汽车电子产品开发、汽车发动机管理系统研究领域的专家、学者和工程技术人员作为公司的研发外援，确保公司产品研发方向的正确性。我公司于1998年在国内同类产品企业中首家通过ISO9002质量体系认证及国际电工委员会IECQ制造厂认证，2000年2月率先通过QS9000/ISO9001质量体系认证，2000年3月又通过了ISO14001及英国皇家UKAS环境管理体系认证。我公司的质量管理体系和环境管理体系已与国际接轨，为产品打入国际市场提供了良好的平台我公司2003年末资产总额达18984万元，资产负债率46.1％，实现销售收入4747万元，利润812万元，利税1618万元，公司的银行信誉等级为AA。哈尔滨志阳汽车电气股份有限公司法人代表为冯狄加，生于1957年，硕士研究生学历。本项目负责人兰志强，生于1962年，大学本科毕业。五、建设方案、规模、地点、期限该项目立足于我公司具有自主知识产权的技术支持，通过引进国外的关键设备，实现汽车发动机电喷系统电子控制单元ECU的产业化。在技术工艺路线的设计上比较了三种同步喷射控制方案：同时喷射、分组喷射、独立顺序喷射后，在硬件电路设计的总体方案上直接采用了最有利于空燃比控制的多点顺序燃油喷射，无分电器点火系统。核心处理器采用一个微处理器的方案，优点是控制系统集成度高，微处理器的资源得到充分利用，电路设计相对简化，有利于降低成本，而且利于控制系统有机、实时地协调各种控制之间的关系。选用NS公司的LM2940作为电压变换芯片，为系统提供5V逻辑电压和传感器所需的工作电压，电源管理中还设置了断电延迟环节，在点火钥匙关断后汽车燃油喷射系统计算机控制装置仍保持供电。选择了MOTOROLA公司MC33293作为喷油器的驱动芯片，喷油器驱动的工作电压范围宽，工作温度范围大，具有自诊断功能。采用了集电极输出的形式完成点火驱动。经细致比较后发现发射极输出的形式对于提高系统的抗干扰能力是有利的，能同时使用于无内部下拉结构的双点火线圈。选用ST公司的L298作为步进电机的驱动芯片，采用怠速旁通阀步进电机驱动，该芯片包含两个全桥驱动器，每组都由两个逻辑输入和一个复原输入控制，应用了ST公司的创新离子植入高压/大电流技术，从而达到控制怠速旁通阀截面积的目的。选用了MOTOROLA公司的MC33298作为继电器的控制芯片，继电器控制具有全面自诊断功能，当发生短路、过热、驱动输出接地、负载开路的故障时，可以通过中断的形式通知主处理器。为了能使汽车燃油喷射系统计算机控制装置具有标准的故障诊断通讯口，满足目前在国际汽车界普遍采用的诊断标准并且提供短路和过热保护，选用了MOTOROLA公司的MC33199作为通讯电路的主要芯片，该芯片与主处理器的串行接口TXD和RXD相连，对外部则通过半双工双向数据线实现数据的传递。目前汽车燃油喷射系统计算机控制装置的输入信号传输有两种方式，一种是采用霍尔感传器，另一种是采用磁电式的传感器。综合考虑后，在所设计的汽车燃油喷射系统计算机控制装置预留了接口，可以选择使用的传感器的类型，增加了系统的通用性。汽油机的工作环境非常恶劣，一方面要承受高温、振动、腐蚀、高湿等恶劣环境的影响，另一方面还有受到自身以及外界的电磁辐射的影响。因而汽油机的汽车燃油喷射系统计算机控制装置必须有很高的可靠性和抗干扰能力，才能保证正常工作。在硬件生产中采用了全金属的外壳，在内部电路中严格区分电路和模拟电路，合理地安排地线的设计，尽可能地采用汽车电控系统专用集成芯片等措施，从而加强了硬件的抗干扰能力。在设备的选择上，通过引进国外的关键设备，实现汽车发动机电喷系统电子控制单元ECU的产业化，形成年产40万套的生产能力。主要建设内容：扩建电子控制单元ECU生产车间土建工程1万平方米，引进日本产PCB电路板生产线、自动贴片机、自动插件机、波峰焊机等电子控制单元ECU生产线，引进电子控制单元ECU老化测试台、系统调试台、综合检测台等电子控制单元ECU检测线，完善和强化ECU软件技术开发中心，完善信息网络建设。进行公用工程及环保设施的填平补齐的改造。该项目的建设地点选在我公司位于哈尔滨经济技术开发区大连路的生产基地。该基础占地6.2万平方米，公用工程及环保等配套附属设施基本齐全，距市区1.5公里，交通条件十分便利。项目建设期为2年，2004年7月－9月做好项目的前期准备。2004年10月－2005年9月进行购置设备的调研，考察，技术交流和商务谈判、签订引进设备合同。2005年4月－2005年10月进行土建施工，2005年10月－2006年3月进行设备安装调试；2006年4月－2006年6月进行试生产，2006年7月正式生产。2006年12月前进行项目验收。六、原材料供应及外部配套情况生产汽车发动机电喷系统电子控制单元ECU所需的各种原辅材料、各种配件，在国内外市场均有稳定的来源和供货渠道，便于采购，并且质量可靠，价格合理。我公司利用自主研发的软件技术，通过硬件的生产和元器件的组装、集成为电子控制单元产品。七、投资估算与资金筹措该项目总投资12000万元，（含550万美元），其中固定资产投资10000万元，含外汇550万美元，铺底流动资金投入2000万元。在固定资产投资中，申请银行贷款5000万元，申请国家汽车电子产业化专项资金3000万元，企业自筹2000万元。主要投资内容：建筑工程1万平方米，投资1400万元；引进日本产PCB电路板生产线、自动贴片机、自动插件机、波峰焊机等电子控制单元ECU生产线的关键设备和国内配套设备，投资4200万元；引进美国和德国电子控制单元ECU老化测试台、系统调试台、综合检测台等电子控制单元ECU检测线和国内配套设备，投资1460万元；完善和强化ECU软件技术开发中心，投资850万元；信息及营销网络建设，投资200万元；进行公用工程及环保设施的填平补齐改造，投资680万元；建设期贷款利息及不可预见费1210万元。铺底流