電驅動總成的案例
純電動汽車電驅動總成NVH分析與優化研究
電驅動總成嘯叫原因分析
純電動汽車電驅動總成通常由電機和減速器組成，多采用永磁同步電機加兩級減速器的組合形式。電驅動總成存在嘯叫的原因復雜，主要包括：電機電磁激勵、減速器系統共振和電驅動總成系統耦合模態共振等。結合某型號電驅動總成在整車試驗過程中，客戶發現存在結構共振問題，本文主要通過MASTA軟件分析，對動力總成進行仿真分析，找出動力總成出現結構共振的原因，并加以修正。
在整車搭載NVH測試過程中，可通過LMS數據采集前端采集車內近場噪聲數據，將采集到的數據通過LMS Test.Lab數據分析軟件對近場噪聲進行噪聲階次分析，找出發生嘯叫的對應階次，再通過嘯叫噪聲階次分析，判斷嘯叫噪聲的激勵源。
圖1 某型號驅動總成車內噪聲瀑布圖
圖2 第22階階次噪聲圖
本文針對的某型號電驅動總成整車搭載NVH測試客戶反饋的試驗數據如圖1所示。經客戶反饋，在整車WOT工況下，輸入端轉速在1 600～2 000 r/min（586.6～ 733.3 Hz）之 間 時，電驅動總成第22階存在共振嘯叫問題，根據電驅動總成的結構，基本可以確定是驅動總成中的減速器高速級產生的噪聲。
由圖2可知，總成第22階噪聲在2 000 r/min左右存在明顯突變；由圖1可以看出，總成除第22階外，在696 Hz附近其他階次噪聲的系統共振響應明顯，由此判斷，總成在696 Hz附近，存在有系統結構共振，需要調整系統結構來改善這一情況。
展開 【技術帖】基于AVL仿真分析平臺的電驅動總成NVH分析
圖19 為某電驅動總成中行星齒輪組在考慮柔性齒圈變形以及不考慮柔性齒圈變形的區別，從齒輪嚙合階次的輻射噪聲聲壓級幅值來看，二者相差甚至達到了10dB。
圖19 電驅動總成行星齒輪副階次噪聲
基于AVL仿真分析平臺動力學模型，齒輪仿真分析過程中也可考慮齒輪微觀修形的影響，在齒輪噪聲優化中即可分析不同微觀修形方案對于齒輪箱噪聲的影響。圖20 為考慮齒輪微觀修形后齒面載荷分布以及嚙合階次噪聲幅值的差異，可以看出修形后很大程度上減小了齒輪嘯叫噪聲。
圖20 齒輪修形影響
五 系統NVH分析以及噪聲輻射計算
基于AVL仿真分析平臺，結合電機以及減速器的電驅動總成動力學分析模型，同時考慮電磁場激勵、齒輪嚙合激勵以及滾動軸承載荷的影響，即可對電驅動系統工作過程中NVH特性進行準確的仿真。
圖21電驅動總成分析
圖22為電驅動總成中考慮電磁力與不考慮電磁力的聲壓級結果，從圖中可知在增加電磁激勵后聲壓級明顯出現電機的諧次特性，且聲壓級整體幅值有一定的增加。通過激勵逐一加載的方式，可快速分析不同激勵源的主要影響頻域范圍。
圖22電驅動總成不同激勵源影響
由上分析可知，電機噪聲與齒輪嚙合噪聲均有明顯的高階諧次噪聲的特性，在早期齒輪齒數設計過程中就應盡量避開電機激勵階次，避免由于二者階次重合或相近導致階次噪聲峰值過大。
圖23 電機與齒輪噪聲階次
總結
基于AVL仿真分析平臺，可完整地對電驅動總成進行準確的仿真。同一平臺可準確模擬電機電磁場分布，結合電機轉子動力學分析，可以實現電磁場與機械場的耦合計算，考慮機械變形、相對運動以及磁場分布的相互影響。
展開 Altair“三合一”電驅動總成多物理場仿真專題 Workshop 報名啟動！
電機、電控、減速器一體化已成趨勢，“三合一”電驅動總成逐漸成為主流。共用殼體設計使得電驅動總成產品更加緊湊，擁有諸多優勢。
同樣，一體化設計也使得影響產品的性能因素更加綜合，如電驅總成的動力特性、NVH特性、油冷電機設計的散熱特性等都進一步強化了產品性能多學科間的耦合，因此一體化的產品設計同樣催生了一體化的仿真分析需求。
為了提升設計與分析工程人員對“三合一”電驅動總成綜合分析方法的理解與應用，Altair將于11月19日在上海舉辦“三合一”電驅動總成多物理場仿真專題Workshop。
基于統一的Altair HyperWorks?平臺，針對同一款“三合一”產品模型，實例演示電驅動總成多物理場一體化仿真分析流程，貫通電磁-結構-流體三大物理場間的耦合應用。
真誠期待您的參加！
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面向對象 ：電驅動相關應用領域，包括電機、NVH、熱管理等工程仿真和設計人員。
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、早識別電驅動總成NVH問題；
- 良好的車內電驅動總成NVH水平，需要包含本體、結構、空氣傳遞路徑的綜合NVH控制技術；
- 主動聲學設計技術是電驅動總成NVH控制的可能性選擇。
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車輛電氣化趨勢給整個汽車工業帶來了新的技術挑戰。電驅動總成主要優勢在于其高功率密度(KW/Kg)。電驅動總成的設計和制造質量，包括齒輪箱和軸承等，必須與時俱進地滿足全新的機械可靠性要求。Discom的耐久測試技術，致力于幫助客戶更深入地獲取產品故障特征信息。
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在電驅動總成或變速箱的開發過程中，研發部門通過大量的耐 久性試驗來預測產品的工作壽命。在實驗室測試臺上，從原型 機樣件到預生產試制件，全面考核各個零部件的應變、磨損、各 種可能的變化趨勢，以及零部件制造缺陷等。
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展開 電驅動系統發展趨勢及關鍵技術解析
未來發展方向
電驅動系統2.0框架全面涵蓋電驅動系統全產業鏈，包括驅動電機、電機控制器、電控集成系統、電驅動總成以及測試評價與綠色制造等多個核心組件，為未來技術創新和產業升級指明方向。電驅動系統專題技術指標體系包含驅動電機技術指標、電機控制器技術指標、電控集成系統技術指標、電驅動總成技術指標、測試評價與綠色制造技術指標等五大子領域，為電驅動系統研發、生產及評價提供全面技術指南。重點研究內容包括驅動電機及關鍵材料技術、電機控制器及關鍵器件技術、電控集成系統技術、電驅動總成技術、測試評價與綠色制造技術等。
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展開 電動汽車電驅動高頻嘯叫噪聲評價方法研究
4 電動車電驅動嘯叫聲目標設定方法
根據上述分析，可歸納出電動車車內嘯叫聲的一般評價標準，如圖10所示。電驅動總成的主要階次可按照它們所處的頻率范圍設定相應的TNR目標。如要達到完全無嘯叫，則要求TNR≤1 dB（f＞1 kHz）和TNR≤2 dB（f＜1 kHz）。
圖10 電動車嘯叫噪聲TNR一般評價標準
確定各嘯叫階次的TNR目標后，再參考原型車或樣車估計車輛的路噪、胎噪和風噪頻譜，即可確定各嘯叫階次的聲壓級目標。最后可根據空氣聲傳播函數和結構聲傳播函數確定電驅動總成的單體NVH目標。其設計思路如圖11所示。
圖11 電驅動總成NVH目標設定方法
根據以上的分析，建議減速器輸入和輸出軸主動齒輪齒數盡可能選小一些，以便齒輪嘯叫聲頻率靠近路噪、胎噪和風噪頻率，從而能被有效遮蔽。
5 結論
本文中選取了7款市場上流行的純電動汽車，針對車內電驅動嘯叫進行了測試評價和分析。對全負荷工況下的車內聲壓級、TNR和主觀評分進行了對比，結果表明TNR與主觀感受是一致的，而聲壓級的大小并不能直接用來評價嘯叫的顯著度。根據電驅動總成3個主要階次的TNR分布，得出對應于電動汽車嘯叫顯著度的TNR數值范圍。最后總結了電驅動總成的NVH目標設定方法和建議。
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4 電動車電驅動嘯叫聲目標設定方法
根據上述分析，可歸納出電動車車內嘯叫聲的一般評價標準，如圖10所示。電驅動總成的主要階次可按照它們所處的頻率范圍設定相應的TNR目標。如要達到完全無嘯叫，則要求TNR≤1 dB（f＞1 kHz）和TNR≤2 dB（f＜1 kHz）。
圖10 電動車嘯叫噪聲TNR一般評價標準
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圖11 電驅動總成NVH目標設定方法
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5 結論
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展開 電驅動系統集成化、小型化、輕量化發展趨勢及實現路徑
比亞迪
比亞迪將電機、減速器、電控作為一體設計，打造了三合一電驅動總成系統，具有高度集成化、IGBT損耗小、高效區寬等諸多優勢，滿足了A00、A0、A、B級等轎車對動力性加速和爬坡的需求。
比亞迪“e平臺”，涵蓋電機、電控、變速器高速集成的三合一電驅動總成，以及DC-DC、充電器和配電箱三合一的高壓系統等，電機轉速達到14000rpm。
驅動總成綜合效率達到88%，最高效率達到91.9%，重量下降了35%，功率密度提升了40%，電機成本下降了40%。比亞迪元EV360電機峰值功率為160KW，峰值扭矩為310N·M。
NIO蔚來
EDS電驅動系統是電動汽車的“心臟”，高性能電驅動系統的設計、開發和集成，對研發團隊的技術考驗相當大。XPT一體化集成的EDS電驅動系統，配備世界級銅轉子感應電機、獨特拓撲架構設計的電機控制器和大扭矩齒輪箱。 高功率、大扭矩的動力新組合，給予用戶澎湃動力感受。
精進電動
精進電動自主研發的電機+減速箱+電控一體化總成，將于2019年投產。新一代“三合一”電驅動總成將實現動力、效率、輕量化、重量、振動噪音和成本水平的更好表現，300Nm系列電機的轉速將提高到16,000轉以上。
精進電動目前做的有四合一的控制器。還有一個充電和驅動，因為開車的時候從來不充電、充電的時候不開車。很多人說無線充電的時候，車一邊走、一邊充，現在還沒做到這一點。我們完全可以用一個功率模塊來做，有很多的人都在嘗試著做這樣一些東西，精進電動也在嘗試。
4、國外三合一電驅系統介紹
相對于國內廠商，國外廠商在電驅動系統集成化設計方面走得更超前，并已在部分車型上有所應用。具體來看，國外廠商推出的電驅動總成產品，其集成度更高、體積更小、效率也更高。
展開 【技術貼】基于AVL EXCITE eAxle的全新電驅總成NVH分析解決方案
引言
針對電驅總成NVH分析，AVL之前提供了基于EXCITE Power Unit軟件的解決方案，我們也基于該方案發布過一篇技術貼《基于AVL仿真分析平臺的電驅動總成NVH分析》，得到了廣大用戶的關注，也為關心電驅總成NVH分析的CAE工程師提供了可靠的解決方案。具體來說，針對電驅總成NVH分析，AVL基于EXCITE Power Unit軟件的解決方案有如下優勢：
時域分析，可以考慮齒輪動態傳遞誤差，分析結果可以涵蓋主階次及其諧波，以及由于不平衡、不對中等引起的邊頻調制等結果，真正做到結果的定量分析；
時域分析，可以在單個模型、單次計算中同時進行齒輪嘯叫和齒輪敲擊噪聲的分析；
時域分析，可以進行任意瞬態過程的模擬，例如Tip-in/Tip-out工況引起的沖擊；
先進的時域差分求解器，同樣的模型規模、全柔性體建模、同類型時域分析軟件中求解速度無與匹敵；
方便進行模型擴展，除純電電驅動總成外，還可加入發動機模型進行混動系統動力學和NVH分析。
展開 電驅動NVH特點以及研究現狀
隨著全球的電動汽車熱潮的推進，電驅動總成的NVH 性能越來越受到重視，逐漸成為研究學者們的研究重點。NVH 是噪聲、振動與聲振粗造度（Noise、Vibration、Harshness）的英文縮寫，汽車駕駛的舒適性與作為電動汽車核心部件的電驅動總成有關，電驅動總成的振動噪聲的表現直接影響電動汽車的NVH 性能。本文通過對驅動電機進行理論分析，從而推導出驅動電機的NVH 性能。
隨著國內新能源車的提出，讓大家對電驅動更加關注，然而電驅動也存在一些問題，具體表現為：
1.1 電機NVH
特征一：電磁激勵噪聲，其噪聲主階次成份與電機的極數和槽數有關。
特征二：PWM 載波頻率，與逆變器開關頻率的控制策略有關，逆變器將高壓直流電轉變為交流電時產生該噪聲成分。
特征三：電機結構共振產線的噪聲。
展開 
蔡蔚：下一代電驅動系統全產業鏈的關鍵技術
表中顯示了2020年我國驅動電機供貨前十和控制器供貨前十。僅統計前十是因為他們已經占了市場70%左右。但是該統計表中數據沒有包括出口，例如精進電動出口得多，但沒包含在其中。
電驅動系統有兩種，左邊是集中驅動，右邊是分布驅動。粗略地講，集中驅動就是把發動機拿掉，換上電機。而分布驅動則是每個汽車輪子裝上一個電機，每個電機有單獨驅動。因此，左輪和右輪之間協調變得尤為重要，如果協調不好就掉溝里了，所以各個輪子如何協調是很重要的。
由于輪轂電機所產生的其他一些問題，例如簧上質量下移、密封等沒有得到很好地解決，所以到今天為止輪轂電機在全世界汽車屆沒有量產，但有示范。全世界大概有1萬臺左右分布驅動汽車，其中輪邊電機比較多，例如比亞迪K9早期生產了大量的輪邊電機，但是輪轂電機汽車則沒有量產。
電驅動新增材料和集成單元是多少？驅動電機包括上游的永磁體、硅鋼片和電磁線以及絕緣材料等。功率電子領域包括電機控制、動力控制、電池控制、車載充電器、DC/DC, IGBT/SiC芯片和模塊等。在新能源汽車領域產生了這么多新生意可做，需要創新創業、繼往開來。
電驅動系統在逐步演化的過程中，由電機、減速器、功率電子控制器分離原件，逐步變成電機和減速器放在一起的“二合一”，最后把三個分離子總成集成放到一起，叫“三合一”。現在還沒有真正意義的“三合一”，因為電機絕緣、功率電子、控制芯片和輪系等的耐熱等級不同。這是三合一的基礎模塊，控制器+電機+齒輪箱+軟件和算法。
全中國去年有50萬左右用的是三合一，比亞迪和特斯拉占了中國的一半。為什么向多功能模塊化方向發展？因為效率高、占空間少、重量輕等，如圖顯示了由分離子總成變成“三合一”電驅動模塊的測試結果比較，從MAP圖明顯可見效率提升。
展開 一種基于V模型下針對三合一電驅總成的NVH優化型研發方案
摘要:
本文針對新能源車用三合一電驅總成NVH系統研發，提出了一種基于V模式的優化型研發方案。
通過建模與仿真不僅復現了電磁力和齒輪嚙合剛度波動從激勵源到傳遞路徑(三合一電驅總成的結構)再到振動、噪聲響應上的表現，而且追溯到了非聲源的控制器的平板金屬部件是噪聲放大的主要原因。
針對該現象，通過拓撲優化提升固有頻率300~500 Hz，使平板件的噪聲由結構噪聲傳遞為主向空氣噪聲傳遞為主轉變，再加上聲學包裹等措施，綜合性的降低噪聲10~20 dB (A)。
建模與仿真、測試和優化通過這種基于V模式的優化方案有機的結合到一起，節省了在子系統所占用的開發時間和開發成本。
關鍵詞:
V模型
；NVH (噪聲、振動及聲振粗糙度)
；電驅動
；MBS (多體動力學)
；電磁噪聲
；齒輪嚙合
；拓撲優化
；PEU (控制單元)
；ODS (工作變形分析)
；
1. 引言
新能源汽車運行時，驅動總成的部分能量會以電磁噪聲和齒輪嚙合噪聲的方式通過自身的結構路徑及周圍的空氣路徑傳遞出來。這三類分總成在機械性能上的較大差異使得三合一電驅總成NVH性能開發成為一項復雜的系統工程開發。
綜合新能源電驅總成NVH特性、汽車零配件開發體系復雜的特點和量產開發時間的限制，在系統集成開發上，通常會通過引入開發模型來指導產品研發，常見的有瀑布模型、螺旋模型、快速原型模型和V模型等等。
鑒于V模型本身的開發、驗證的對稱性和廣泛應用于系統工程的經驗，本文提出了一種基于V模型下針對三合一電驅總成的NVH優化型研發方案來指導新能源汽車三合一電驅動總成的研發。
2. 方案
2.1.
展開 國內外10家主流企業電驅動技術發展趨勢
越博動力
越博動力認為，商用車動力總成技術發展趨勢已經凸顯出來，第一是變(減)速器的應用將增多。
變速箱的應用對整車的性能有諸多好處，例如可以提高爬坡等動力性，協調電機最大限度的在高效率區間工作；此外還可以縮小電機規格，從而降低動力總成系統的重量，實現輕量化；另外隨著高速電機的普及，相應的高速減速器將開始逐步應用。
越博動力的在一體化動力總成系統已經實現了批量化商用，優勢明顯。例如通過電機與變速器的集成，可以縮短軸向距離，降低總成系統重量，提高車輛續航，行星結構傳遞扭矩穩定，噪聲小，最重要的是可以實現總成系統成本降低15%。
在電驅動橋系統方面，越博動力創新研發的集成自動變速器車橋具備節省空間，方便布置的優勢。同時電驅動橋系統可以省去一部分傳動部件，減少了傳動環節的能量損耗，大大提高了整個驅動系統效率，另一個好處是降低了系統成本。
作為一家專業的新能源汽車動力總成系統解決方案提供商，越博動力針對2T-49T的不同級別和類型的純電動物流車制定了專業化的技術方案。
Continental AG大陸集團
大陸集團為電氣化提供全方位的解決方案，包括48V的混合電機，以及純電驅動和動力總成。
大陸集團2011年開始生產電驅動，目前電驅集成度較高。大陸集團逆變器、減速器和電機三合一集成化產品全球量產將從中國開始，就在今年三季度在天津生產。
展開 電驅動機電一體化仿真
背景
電池替代發動機換來能量系統的空間自由，電驅動則突破了動力總成布局的邊界約束，與此同時，整個動力底盤模塊化加速，使得各子系統直接影響到整車性能乃至于用戶體驗。
一方面電驅動總成正在往集成化發展，以匹配不同車型，并進一步提升效能（動力性及經濟性），聲品質也將直接影響整車駕乘品質，將呈現“五高一低”的技術趨勢：高效率/高可靠性/高功率密度/高安全性/高舒適性/低成本。
另一方面電驅動與內燃機相比，其存在動力響應更快、瞬態沖擊突出、大扭矩工況時長及載荷交變頻繁等特點，更需要借助仿真手段在產品開發階段就識別關鍵技術風險及極限工況評估，保證產品可靠性前提下實現精益設計。
展開 