ansys混合動力的案例
Ansys仿真平臺在長安汽車混合動力開發中的應用
內容簡介
本次獲獎作品主要講解了以下三部分內容：混合動力電子電器領域對CAE仿真能力和體系的需求；長安汽車動力研究院運用Ansys仿真平臺搭建的仿真能力和仿真體系從系統級、部件級和器件級三個層級全生命周期對電子電器可靠性、效率和安全性進行管控；從系統級、部件級和器件級三個層級分享了電磁兼容、電機、PCB板和電磁閥等相應應用案例。
關于作者
譚海 | 重慶長安汽車有限公司電磁領域CAE仿真團隊牽頭人
長安汽車動力研究院電磁領域CAE仿真團隊牽頭人，負責混合動力總成電磁高頻低頻仿真和混合動力多物理場仿真分析能力建設、流程體系建設工作；完成混合動力電子電器、電機及其電機控制器體系搭建并納入產品開發流程進行管控，實現混合動力總成電子電器領域CAE全流程管控；熟悉結構可靠性（高低周疲勞、密封、螺栓連接和焊接）、NVH、動力學、液壓、高低頻電磁、控制等領域知識，能靈活運用以上專業知識對系統進行多物理場匹配分析，應用多學科知識對系統級方案進行評估優化。
獲獎作品一覽
來源于：ANSYS
展開 斯巴魯攜手ANSYS推動未來混合動力汽車設計
至此代碼生成的自動化程度提高到95%，快速實現高精準性和成本節約
2019年8月14日，匹茲堡訊 – 斯巴魯公司利用ANSYS（NASDAQ: ANSS）嵌入式軟件解決方案開發了極具顛覆性的控制系統，為其新一代混合動力汽車（HEV）提供高度的安全性與可靠性。ANSYS在這過程中幫助來自斯巴魯的工程師能夠快速、精確地生成極其復雜的軟件代碼，確保關鍵的互聯HEV系統能夠可靠地運行，進而保障駕駛人員在道路上安全行駛。
對HEV設計者來說，設計有效管理和保證安全、性能及能效的電子控制單元（ECU）是重中之重。一套高可靠的控制系統用于確保如轉向與制動等安全相關、任務關鍵的汽車功能至關重要，在發生可能引發系統故障的突發情況后，仍能保持在運轉。
斯巴魯公司的工程師利用ANSYS SCADE?為全新e-Boxer系統迅速、準確地設計和驗證嵌入式軟件。通過SCADE自動生成95%代碼，幾乎不需要人為干預，就可顯著加快軟件代碼創建。這樣不僅可以顯著提高生產率，而且能大幅降低成本、減少生產時間以及最終代碼驗證所需的文檔數量。
斯巴魯公司電子工程部高級工程師Yuji Kawakami表示：“ANSYS SCADE利用其超凡的速度、效率和精準度，在推動端到端開發高度復雜的ECU軟件代碼中起著關鍵作用。利用SCADE，我們的研發自動化程度提高了15%，這使我們能夠快速推進全新ECU技術的創新并加快其市場投放速度，從而獲得巨大的市場競爭優勢。”
ANSYS產品線高級總監Gunther Siegel稱： “ANSYS SCADE作為行業領先的重要工具，能以較低成本實現復雜ECU研發流程的自動化。ECU由數量龐大的軟件代碼行組成，并且必須符合嚴格的行業法規。
展開 斯巴魯攜手ANSYS推動未來混合動力汽車設計
至此代碼生成的自動化程度提高到95%，快速實現高精準性和成本節約
2019年8月14日，匹茲堡訊 – 斯巴魯公司利用ANSYS（NASDAQ: ANSS）嵌入式軟件解決方案開發了極具顛覆性的控制系統，為其新一代混合動力汽車（HEV）提供高度的安全性與可靠性。ANSYS在這過程中幫助來自斯巴魯的工程師能夠快速、精確地生成極其復雜的軟件代碼，確保關鍵的互聯HEV系統能夠可靠地運行，進而保障駕駛人員在道路上安全行駛。
對HEV設計者來說，設計有效管理和保證安全、性能及能效的電子控制單元（ECU）是重中之重。一套高可靠的控制系統用于確保如轉向與制動等安全相關、任務關鍵的汽車功能至關重要，在發生可能引發系統故障的突發情況后，仍能保持在運轉。
斯巴魯公司的工程師利用ANSYS SCADE?為全新e-Boxer系統迅速、準確地設計和驗證嵌入式軟件。通過SCADE自動生成95%代碼，幾乎不需要人為干預，就可顯著加快軟件代碼創建。這樣不僅可以顯著提高生產率，而且能大幅降低成本、減少生產時間以及最終代碼驗證所需的文檔數量。
斯巴魯公司電子工程部高級工程師Yuji Kawakami表示：“ANSYS SCADE利用其超凡的速度、效率和精準度，在推動端到端開發高度復雜的ECU軟件代碼中起著關鍵作用。利用SCADE，我們的研發自動化程度提高了15%，這使我們能夠快速推進全新ECU技術的創新并加快其市場投放速度，從而獲得巨大的市場競爭優勢。”
ANSYS產品線高級總監Gunther Siegel稱： “ANSYS SCADE作為行業領先的重要工具，能以較低成本實現復雜ECU研發流程的自動化。ECU由數量龐大的軟件代碼行組成，并且必須符合嚴格的行業法規。
展開 用戶作品賞析 | Ansys仿真平臺在長安汽車混合動力開發中的應用
作品賞析（11）| Ansys仿真平臺在長安汽車混合動力開發中的應用
內容簡介
本次獲獎作品主要講解了以下三部分內容：混合動力電子電器領域對CAE仿真能力和體系的需求；長安汽車動力研究院運用Ansys仿真平臺搭建的仿真能力和仿真體系從系統級、部件級和器件級三個層級全生命周期對電子電器可靠性、效率和安全性進行管控；從系統級、部件級和器件級三個層級分享了電磁兼容、電機、PCB板和電磁閥等相應應用案例。
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譚海 | 重慶長安汽車有限公司電磁領域CAE仿真團隊牽頭人
長安汽車動力研究院電磁領域CAE仿真團隊牽頭人，負責混合動力總成電磁高頻低頻仿真和混合動力多物理場仿真分析能力建設、流程體系建設工作；完成混合動力電子電器、電機及其電機控制器體系搭建并納入產品開發流程進行管控，實現混合動力總成電子電器領域CAE全流程管控；熟悉結構可靠性（高低周疲勞、密封、螺栓連接和焊接）、NVH、動力學、液壓、高低頻電磁、控制等領域知識，能靈活運用以上專業知識對系統進行多物理場匹配分析，應用多學科知識對系統級方案進行評估優化。
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用戶作品賞析 | Ansys仿真平臺在長安汽車混合動力開發中的應用
內容簡介
本次獲獎作品主要講解了以下三部分內容：混合動力電子電器領域對CAE仿真能力和體系的需求；長安汽車動力研究院運用Ansys仿真平臺搭建的仿真能力和仿真體系從系統級、部件級和器件級三個層級全生命周期對電子電器可靠性、效率和安全性進行管控；從系統級、部件級和器件級三個層級分享了電磁兼容、電機、PCB板和電磁閥等相應應用案例。
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譚海 | 重慶長安汽車有限公司電磁領域CAE仿真團隊牽頭人
長安汽車動力研究院電磁領域CAE仿真團隊牽頭人，負責混合動力總成電磁高頻低頻仿真和混合動力多物理場仿真分析能力建設、流程體系建設工作；完成混合動力電子電器、電機及其電機控制器體系搭建并納入產品開發流程進行管控，實現混合動力總成電子電器領域CAE全流程管控；熟悉結構可靠性（高低周疲勞、密封、螺栓連接和焊接）、NVH、動力學、液壓、高低頻電磁、控制等領域知識，能靈活運用以上專業知識對系統進行多物理場匹配分析，應用多學科知識對系統級方案進行評估優化。
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展開 混合動力汽車動力系統結構與原理
來
源：網絡，江蘇理工
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混合動力汽車動力系統概述（上)
一、增程式混合動力系統原理
增程式混合動力汽車是在純電動車的基礎上，增加一臺增程器
增程式混合動力由發動機、發電機和驅電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯 方式組成動力單元系統。增程式混合動力系統主要運行模式：純電驅動、串聯增程。
PN：發動機輸出功率；PO：增程器輸出的電功率; PI：車輛驅動電機需求功率；PB：電池組充放電功率，設充電為正，放電為負；系統根據PI的需求，控制發動機的扭矩（N）及轉速（n）PI=PO+PB;當負載PI=0時，增程器輸出全部向電池組充電；當負載需求PI＜PO時，增程器提供驅動器電源的同時，向電池組充電；當負載需求PI＞PO時，電池組放電（-PB），滿足PI的需求；
提高系統效率
提高發電機組的效率：
發電機與發動機的優化匹配，發電機高效區與發動機高效區的重合；控制發動機始終工作在低燃油消耗率區內；發揮發電機通過逆變器能快速穩定工況的特點，保證發動機始終工作為最佳點火 角；發電功率與驅動功率需求的跟隨：在油模式下，電池的主要作用是平衡電量（削 峰填谷），電池的充電-放電循環，將損耗7-10%（0.96*0.96），盡量減少電池的 充放電；電機驅動系統的效率：提高電機及驅動器的效率；動力系統的匹配優化，采用兩 擋變速箱；
該增程器由一款直列三缸汽油機、ISG發電機、發電機控制器、以及集成增程器控制功能
的ECU組成。最大功率可達40Kw，可基本滿足純電動輕型客車、物流車增程式電動汽車的需求。
展開 混合動力系統主流動力構型方案對比研究
混合動力系統就是使用了汽油、柴油、氫氣或甲醇的內燃機和電力2種驅動方式的系統。其優勢在于車輛起步用電機實現驅動，發動機可以完全不用工作，處于停機狀態，當車速達到一定值后，發動機再進行接入。這樣的好處是：
（1）發動機省去了怠速工況；
（2）發動機一旦運行，就會在運行在最高效的區域。混合動力車輛起步動力性良好，可以達到節能減排的目的。
客車是公共交通領域的重要組成部分，該細分市場的特點是對安全性要求較高，且產量不大，因此針對客車混合動力系統與乘用車構型的思路不完全一樣。混合動力客車經過十多年的發展，動力系統構型也是呈現多樣性，但每種構型都有其自身的優點和缺點。
本文總結了現有客車市場比較主流的串聯式、并聯式和混聯式動力構型方案，分析了這3種構型的控制原理和優、缺點，提出了不同系統構型產品市場路線，為混合力客車推廣提供了思路。
2 混合動力客車構型分類
混合動力動力系統構型有2 種不同的分類方法，即按連接方式和按混合程度，本文重點按連接方式的分類方法進行詳細闡述。
2.1 按混合程度劃分
該種分類方法按電能與傳統能源的混合程度，即驅動電機輸出功率占整個動力系統功率的比例來進行劃分，具體見表1。
表1 混合動力構型按混合程度分類
2.2 按連接方式劃分
該種方法按動力系統的連接方式和結構類型進行劃分[2]，具體如表2。
表2 混合動力構型按聯接方式分類
串聯式系統：有發電和驅動2個電機，其中發電機不做驅動使用，僅用來發電，發出的電能可存儲在動力電池中或供驅動電機直接使用。
增程式系統：與串聯式系統類似，通過將電機集成在發動機飛輪上，形成發動機和電機總成，這種總成稱為增程器；其中，增程器不直接連接傳動系統，與串聯式系統類似，其主要功能就是在動力電池電量不足時給其充電，從而延長續駛里程。
并聯式系統：發動機為主要動力源，電機作為輔助動力源。
展開 為混合動力和純電動力系統提供單一的測試系統
</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">混合動力</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">和</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">純電動汽車</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">的銷量持續增長，與此同時，電機在汽車行業的應用也更加廣泛，既有與傳統內燃機組合的混合動力，又有純電動獨立的解決方案。測試分析方法也必須跟上技術的發展步伐，不僅要優化</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">傳動系統的各個部件</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">，還需要進行</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">系統整體優化</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">。</span></p><p><br></p><p><strong style="color: rgb(0, 51, 90);">問題</strong></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">Loccioni一直致力于汽車新技術的開發。提供包括從</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">下線檢測、實驗室測試臺</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">到混合動力以及純電動系統的測量設備和測試服務。
展開 混合動力電動汽車電驅動結構與特征 附車輛與結構動力相互作用下載
1 引言
混合動力汽車具有發動機和電動機兩個動力源系統，車輛具有多種行駛模式如：發動機單獨驅動、電機單獨驅動或發動機電機混合驅動，并可以根據不同的行駛工況選擇合適的驅動/制動模式以實現良好的燃油經濟性及動力性。
混合動力汽車根據動力機構的轉矩轉速耦合方式的不同，分為串聯式 、并聯式 和混聯式 。
串聯式混合動力汽車中車輪由電力系統驅動，發動機只作為能量儲存系統，發動機產生的能量儲存起來用作電機運轉。如圖1所示。發動機不直接參與驅動，理論上可以工作在任意低油耗區或者低排放區，但是能量轉化次數較多，能量利用率低 。
圖2給出了并聯式混合動力汽車的拓撲結構。此時發動機和電機可共同或分別獨立驅動車輪，降低了能量轉化的損失，但發動機的工作點無法在理論上工作于任意低排放或低油耗區。
混聯式混合動力汽車中，如圖3所示，發動機的功率在動力系統有兩路能量傳遞路線，既可通過機械路徑驅動車輪又可轉換成電功率，通過動力耦合裝置實現電功率和機械功率的匯合。因此，該構型又稱功率分流式混合動力汽車。
圖1 串聯式混合動力汽車傳動系統
圖中，F為燃油箱；E為發動機；M為電機；G為發電機；B為電池；T為變速箱；I為整流器；Spl為動力耦合裝置
2 串聯式混合動力電驅動系
2.1 串聯式混合動力汽車的行駛狀態：
正常行駛時，發動機能夠始終運轉在最佳運轉工況，燃油消耗率低，排放少。
展開 智能驅動 | MTU混合動力包為歐洲湖區鐵路提供環保動力
羅羅動力系統旗下MTU的Hybrid PowerPack(混合動力包) 是產自德國的高科技產品，也是羅羅動力系統和ZF Friedrichshafen的合作成果。
Hybrid PowerPack是MTU驅動系統混合動力化和電氣化的重要里程碑，也是當前發展重點之一。相比傳統柴油驅動系統，Hybrid PowerPack可以在城市地區和隧道中進行局部無排放操作、減少多達20%的二氧化碳排放量。
Hybrid PowerPack將以下部件組合，生成智能驅動系統，并通過一次長達15,000公里的實際測試運行充分證明了其可靠性。
?現代化MTU柴油發動機：尾氣后處理原理符合當前排放法規及將于2021年生效的歐盟Stage V法規；
創新的ZF自動變速箱；
電動機：在制動模式下恢復能量的同時也可作為驅動裝置使用；
先進電池系統：用于存儲恢復的制動能量；
康斯坦茨湖是德語區第一大湖，位于德國、瑞士和奧地利三國交界處，是萊茵河干流形成的湖泊，是歐洲中部著名的風景名勝。MTU在康斯坦茨湖區鐵路進行模擬實驗，證實Hybrid PowerPack 的可用性。在線路電氣化之前，Hybrid PowerPack能夠為湖區鐵路提供環保、經濟、可靠的運營動力。
在測試中，拉多夫采爾和腓特烈港之間的路線上覆蓋了一個真實的混合動力裝置和一個計算機模擬環境 (包括運輸工具和交通路線)。結果表明，在能耗減少的情況下，配備MTU混合動力的列車能保持當前的運輸安排，也可以勝任以后的運程要求。
“
通過Hybrid PowerPack，我們提供了一種兼具電池和柴油驅動列車優點的環保型軌道驅動解決方案。
展開 
霍尼韋爾和賽峰各自推出飛機混合動力系統和純電動力系統演示硬件
尋求飛機能源系統和推進系統的替代解決方案目前已成為行業最新熱點，近期兩家發動機企業霍尼韋爾和賽峰分別首次展示了其實用性較高的混合動力和純電動力飛機大尺寸測試硬件。
盡管電推進興起于電動垂直起降（eVTOL）城市空中交通，但電機制造企業已在此基礎上謀劃了長期發展路線圖，從而滿足軍用航空、通用航空和支線運輸機對動力系統提出的較高用電需求。
傳統燃氣輪機制造企業開始涉足正在成形的電推進市場，通過企業內部創新或外部合作等方式，同電力系統、電機和電池供應商建立合作關系。
近期，霍尼韋爾公司正在研發基于HTS900的混合電推進系統，其兆瓦級發電機設計已完成90%，賽峰集團推出的ENGINeUS45電動機額定功率達到45千瓦。
一、霍尼韋爾公司針對小型固定翼和垂直起降飛行器開發從60千瓦到1000千瓦級別的各類發電機
霍尼韋爾公司混合/電推進部門高級總監布萊恩·伍德（Bryan Wood）表示：飛機混合動力系統和純電動力系統將具有廣闊的市場前景，目前可能應用在軍事、小型固定翼和垂直起降等領域。為滿足潛在應用需求，公司正在持續研發兆瓦級發電機，其潛在應用對象已從年初極光飛行科學公司的XV-24A改為DARPA的X-plane。
電機目前正在佛羅里達州立大學進行測試，此前曾在佛羅里達州奧蘭多舉行的全國公務航空協會（NBAA）會議上進行展示了混合電推進發動機，包括兩臺200千伏安電機和HTS900渦軸發動機。霍尼韋爾公司發動機和動力系統總裁布萊恩·希爾（BrianSill）表示：“公司正在開發多個功率等級的發電機，覆蓋從60千伏安到1兆瓦各類電機。”
研究中的一部分內容就是選擇技術應用領域。希爾表示：“目前可選的方向有HTS900發動機和131-9（輔助動力裝置）”。
展開 日野汽車混合動力技術
1 前言
日野汽車在日本商用車制造領域占據領導地位，其在輕卡及中重卡領域對混合動力技術不斷鉆研和探索[1]，開發的混動動力卡車車型最豐富，推廣應用時間最長，市場保有量最大。本文旨在對日野汽車混合動力技術的近期發展情況進行綜述，供商用車產品開發的技術人員參考。
2 輕卡混合動力新技術
日野汽車在輕卡動力的研究方面成果豐富，曾為并聯混合動力輕卡開發出一種扭矩分配控制系統，以其先進技術引領著日本運輸業[2]。
最近，日野汽車在輕卡上（圖1）又推出了Hino Dutro Hybrid混合動力系統，除了卓越的環保性能和燃油效率外，Hino Dutro Hybrid還提供了高水平的駕駛性能，通過匹配專用發動機和專用變速箱，燃油消耗水平可達到13.2 km/L，其節油水平比2015年燃油效率標準提高了15%。
圖1 日野輕卡混動車型[3]
2.1 Hino Dutro Hybrid混合動力系統
Hino Dutro Hybrid混合動力系統的主要動力結構組成為“發動機+離合器+電動機+變速器”（圖2）。在發動機和電動機之間安裝了一個離合器,這是經歷了大量的研發試驗后形成的新的混合動力構型。2011年前日野采用的是“發動機+電動機+離合器+變速器”這樣的構型。日野第5代卡車將配置“發動機+離合器+電動機+變速器”[1]，通過這樣的變更，操作控制離合器有效利用能量，有助于提升燃油效率。
圖2 日野輕卡混合動力構型（并聯式構型）[4]
通過使用混合動力系統專用的清潔阿特金森循環柴油發動機N04C-UL（圖3），以及強有力的輔助發動機驅動的電動機的強化控制，完美地實現了燃料效率和動力性能。另外，在車輛減速時，電動機用作發電機，通過將車輛的動能轉換成電能，對動力電池充電來有效地利用能量。
展開 國內外混合動力技術及解析
圖1 各種混合動力拓撲結構
圖2 動力總成電氣化可能的運行模式（特性）
基于采埃孚8AT形成并聯混合動力系統（來源：BMW）
基于大眾6DCT形成并聯混合動力系統(來源：Volkswagen)
圖4 傳統8AT和一個專用混合動力變速器所需空間的比較
圖5 8AT和專用混合動力的5AT-DHT成本比較
圖6 第三代THS系統
圖7 豐田混合動力的銷售情況
圖8 豐田THS專用混合動力變速器（DHT）
圖9 本田iMMD智能多模式混合動力系統構成和工作模式
圖10 大眾TwinDrive結構和工作模式
圖11 上汽電驅動變速器原理和實物圖
圖12 精進公司DHT方案
圖13 大陸公司DHT幾種結構分析（來源 CTI2017 Conti）
圖14 AVL的八模式混合動力DHT（來源：AVL）
圖15 AVL的八模式混合動力DHT的運行模式及牽引力工作區（來源：AVL）
圖16 雷諾EOLAB1混合動力原理結構和驅動模式（來源：雷諾N. Fremau etc.）
展開 奔馳S400混合動力介紹
(1)驅動模式
車輛的驅動可通過內燃機(標準模式)或混合動力模式來實現。當混合動力系統識別到故障而導致混合動力模式無法使用時，如果發動機可提供足夠的扭矩，那么車輛將啟用標準模式。在混合動力模式起作用時，發動機扭矩與電動機扭矩相結合，驅動車輛，該模式取決于高壓電瓶的電量。此外，內燃機可將電動機作為高壓發電機操作。
(2)發電模式
在發電機模式下，電動機扮演著高壓發電機的作用，曲軸的旋轉運動作用在電動機轉子上，然后在定子線圈中感應出三相交流電，由電力電子模塊轉換為直流電后對高壓蓄電池充電。在該模式中，車輛的動力由內燃機提供。
(3)減速模式
當車輛在滑行時，電動機將動能轉化為電能，即“再生”階段，ME根據當前的路面狀況、高壓電量和變速器模式計算出相應的減速扭矩，據此進行再生減速和減速燃油切斷。在這種情況下，內燃機產生減速扭矩，它與再生減速扭矩加起來可能超過標準的減速扭矩，此時，內燃機產生最小的可控扭矩，并且不會激活減速燃油切斷。另外，不論是否激活減速燃油切斷，對駕駛員而言，驅動系統的表現是相同的。
4.能量和動力流
各模式工作期間的能量流和當前的高壓電量可顯示在儀表盤上，當混合動力系統開始工作時，儀表會顯示“READY”(就緒)信息(圖8)。如果ECO啟動-停止功能可用，那么READY 指示燈呈現綠色的；如果ECO功能暫時不可用，則READY 指示燈點為黃色的。
圖8 儀表盤顯示
混合動力的動力流可顯示在COMAND顯示屏上(圖9)，在驅動模式下，動力由發動機傳遞至后軸，即動力僅由發動機提供；在加速模式下，高壓蓄電池通過電力電子模塊向電動機供電，使電動機產生驅動扭矩，對發動機提供支持，這樣，動力由發動機和電動機流至后軸。
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