電動汽車設計的案例
科技前線 | 電動汽車設計入門
與設計傳統的內燃機相比，使用CAD設計電動汽車有多項優勢。其中包括：
電力的燃料成本低于汽油。
電動機的機械復雜性較低，因此需要的維護較少。
電動發動機更清潔，因為可以實現零排放，從而對環境和氣候變化更友好。
汽油短缺、更高的燃料成本和環境問題導致人們對汽車、飛機、水下航行器和無人駕駛飛行器（無人機）電氣化的興趣更高。電池技術的進步擴大了電動汽車的范圍，使其成為傳統發動機的可行替代品。這些因素導致更多的公司開始探索電動汽車的設計。
2014 年，筆者首次與Amazon Prime Air合作開發電動汽車。這與其在波音公司的時候有很大不同，在那里他們有幾十年來開發的設計手冊和以前的產品線來指導進行新的設計。電動汽車沒有這些優勢。
“跳出框架思考”可以說是陳詞濫調了，但有時你甚至沒有框架。那么，您如何設計一款新的電動汽車呢？這里就有一種方法。
電動汽車設計
讓我們看看在電動汽車設計框架中使用計算機輔助設計 (CAD) 工具、技術和流程是什么樣的。
將需求分解為設計規范。產品開發始于需求。對于電動汽車，這些需求包括任務、范圍、容量、運行條件、可靠性等。我們將頂層需求分解為子系統需求，然后分解為設計規范。我們將要求轉化為重量、體積、長度、充電、功率和電流等數值。諸如Mathcad這類的工具以及Creo Parametric中的關聯功能可以通過工程計算協助完成此步驟。
使用自上而下的設計技術。電池是任何電動汽車的核心。您可以從為其容積和其他主要組件列出空間聲明開始。在汽車中，這些空間聲明會涉及電機、變速器、轉換器和充電系統。在無人機中會涉及電機、螺旋槳、航空電子設備和傳感器。然后我們可以設計車輛的結構。
使用曲面工具創建車輛的形狀。
展開 電動汽車設計中的CAE仿真技術應用
電動汽車是由幾千個零部件組成的復雜產品，在設計和研發過程中涉及到流體、結構、溫度、電磁和控制等多個領域的復雜多物理場問題。隨著CAE仿真技術的日趨成熟，企業完全可以將這種先進的研發手段與傳統的試驗和設計經驗相結合，形成互補，從而提升研發設計能力，有效指導新產品的研發設計，節省產品開發成本，縮短開發周期，從而大幅度提高企業的市場競爭力。
多物理場仿真技術在電動汽車設計中有著廣泛應用，主要領域包括：
1.新能源動力電池
2.電機及電驅動系統設計分析
3.電子系統SI/PI/EMC分析
4.空氣動力學分析
5.空調及熱管理
6.傳動系統
7.制動系統
8.汽車車燈
9.其它零部件及子系統
安世亞太新能源汽車解決方案
1.新能源動力電池
新能源動力電池是新能源汽車的三大核心技術之一。CFD數值模擬方法可以在電芯的電化學過程模擬、電池單體的發熱特性模擬、電池組及電池包的熱設計、PEMFC和SOFC燃料電池的研發等領域中發揮重要的作用。
展開 電動汽車設計中的CAE仿真技術應用
電動汽車是由幾千個零部件組成的復雜產品，在設計和研發過程中涉及到流體、結構、溫度、電磁和控制等多個領域的復雜多物理場問題。
隨著CAE仿真技術的日趨成熟，企業完全可以將這種先進的研發手段與傳統的試驗和設計經驗相結合，形成互補，從而提升研發設計能力，有效指導新產品的研發設計，節省產品開發成本，縮短開發周期，從而大幅度提高企業的市場競爭力。
多物理場仿真技術在電動汽車設計中有著廣泛應用，主要領域包括：
1.新能源動力電池
2.電機及電驅動系統設計分析
3.電子系統SI/PI/EMC分析
4.空氣動力學分析
5.空調及熱管理
6.傳動系統
7.制動系統
8.汽車車燈
9.其它零部件及子系統
安世亞太新能源汽車解決方案
1. 新能源動力電池
新能源動力電池是新能源汽車的三大核心技術之一。CFD數值模擬方法可以在電芯的電化學過程模擬、電池單體的發熱特性模擬、電池組及電池包的熱設計、PEMFC和SOFC燃料電池的研發等領域中發揮重要的作用。
展開 電動汽車設計中的CAE仿真技術應用
電動汽車是由幾千個零部件組成的復雜產品，在設計和研發過程中涉及到流體、結構、溫度、電磁和控制等多個領域的復雜多物理場問題。
隨著CAE仿真技術的日趨成熟，企業完全可以將這種先進的研發手段與傳統的試驗和設計經驗相結合，形成互補，從而提升研發設計能力，有效指導新產品的研發設計，節省產品開發成本，縮短開發周期，從而大幅度提高企業的市場競爭力。
多物理場仿真技術在電動汽車設計中有著廣泛應用，主要領域包括：
1.新能源動力電池
2.電機及電驅動系統設計分析
3.電子系統SI/PI/EMC分析
4.空氣動力學分析
5.空調及熱管理
6.傳動系統
7.制動系統
8.汽車車燈
9.其它零部件及子系統
安世亞太新能源汽車解決方案
1.新能源動力電池
新能源動力電池是新能源汽車的三大核心技術之一。CFD數值模擬方法可以在電芯的電化學過程模擬、電池單體的發熱特性模擬、電池組及電池包的熱設計、PEMFC和SOFC燃料電池的研發等領域中發揮重要的作用。
電芯放電過程中瞬態電極鋰離子濃度分布
串聯電芯在固定倍率放電時的瞬態溫度結果
電池包散熱分析結果：電池單體表面的對流換熱系數分布
PEMFC燃料電池的仿真分析結果：表面溫度及H2濃度分布云圖
作為電動汽車能量供給的關鍵設備，電池包的結構設計應盡可能高效和輕便，并在保證存放空間合理布局的基礎上，滿足多變運行環境和行駛工況下的機械承受、工作安全性、可靠性及使用壽命要求。利用ANSYS Mechanical及LS DYNA可以對電池包的安全性和耐久性做充分驗證。
展開 
電動汽車電控系統參數匹配及優化深度解析
導讀： 為了提高純電動汽車的動力性設計指標，研究了純電動汽車電控參數在設計過程中，電機系統和電池系統參數匹配選擇的基本原則和整車控制策略，并利用ADVISOR軟件對所匹配出的動力參數進行仿真優化驗證，最終使"電池+電機+電控"三電系統集成達到最優狀態，從而提高了電動汽車的動力性能。同時也為純電動汽車設計初期的動力參數選型匹配提供了基本數據。
近年來，隨著大氣污染的日益嚴重、全球石油資源供應緊張及環保意識的增強，傳統的燃油汽車面臨著巨大的挑戰，純電動汽車越來越受到人們的青睞。實現電動汽車替代傳統汽車的關鍵是純電動汽車的整車動力性是否滿足人們的需要。解決整車動力性能的關鍵因素在于如何實現電池質量小且儲存能量大、提高電機的性價比及優化電驅動控制策略。通過選擇動力系統參數，使得電機、電池及電控更好地集成到一起，是現階段提高純電動汽車整車動力性的重要方法之一。文章通過研究匹配電機、電池參數及整車控制器參數的基本原則，為純電動汽車初期設計動力匹配提供了理論依據及基礎數據，對新產品的開發提供了指導作用，大大縮短了開發周期。
純電動汽車整車動力系統設計流程和需求
純電動汽車動力系統由整車控制器、電機控制器、永磁同步電機、電池管理系統及動力電池等構成，整車動力系統的基本架構，如圖1所示。純電動汽車動力系統開發過程可采用“V”模式，如圖2所示。定義好各個環節的功能需求，按照開發流程進行新產品的動力系統開發，文章針對具有單速比和永磁同步電機的純電動汽車的參數匹配展開研究。
展開 純電動汽車電控系統參數匹配
作為純電動汽車的中樞系統，當整個電氣系統出現故障時，VCU將檢測到的故障進行等級劃分，按照不同的故障等級提供相應的應對策略，這樣就可以按照設計目標對整車系統進行功率限制，在保障安全的前提下，減少動力電池電量的浪費，同時減輕驅動電機的負荷，以保障整車控制系統處于能量最優狀態。
6 結論
電動汽車電控系統的參數匹配選擇對其動力性和經濟性有著很大的影響。文章介紹了在純電動汽車設計初期，根據整車設計目標，通過驅動電機參數、動力電池參數匹配仿真方法及設計整車控制策略，使得純電動汽車“電池+電機+電控”三電系統在電動汽車動力匹配開發初期更好地集成到一起。為電動汽車的前期設計分析及后續整車各性能指標優化等提供基礎理論數據，極大地縮短了新產品的開發周期。
展開 #電動汽車#圈內人對電動汽車空調系統和對電動汽車設計方向的看法
電動汽車現在是很熱門的，各大汽車制造商都在爭搶這塊蛋糕。可幾年過去了，電動汽車還是沒有實現量產，技術攻關是難題，我想設計思路也是很重要的。
我們先來分析一下汽車的用途：
一.代步。
二.遮風擋雨，躲避嚴寒酷暑。
三.安全。
四.彰顯地位。
五.尋求刺激，體會駕駛樂趣。
對于大部分上班族和農村用戶來說，前三條就能夠滿足他們的要求了，而第四條是多數商務人士和經濟比較寬裕或有一定社會地位的人所追求的，我想他們對油耗不是很敏感的。第五條更是富家子弟玩酷的表現，對他們來說耗油量的多少更是無關緊要的。
對油耗不敏感的人當然不會選擇電動車因為在現有技術條件下，電動汽車根本達不到燃油汽車的動力性能和續航能力。也就是說電動汽車最大的購買群體應該是工薪階層和農村家庭。
電動汽車最大的優點應該是經濟性。
但我從網上看到現在設計的電動汽車要二十幾萬一輛，而且性能和配置都一般。如果花二十幾萬買一輛電動汽車，性能只相當于十萬元價位的燃油汽車，那就不如選擇后者。因為光算車的差價等到車報廢也不見得能省出來，那就沒有經濟性可言了。
所以設計電動汽車必須考慮經濟性。現在市場上賣的有許多山東的私營小廠生產的鉛酸電池電動汽車，這些產品的最大特點就是價位低，雖然續航里程短速度低但能滿足一般農村需求或工薪階層或中老年人的需要，缺點是沒空調，做工差，質量安全方面沒有保證。我想大型汽車制造廠如果吸取他們的長處：低價格，低速度，續航里程不太長（不追求高速度和高續航里程一定會大幅降低成本），但能滿足一般農村家庭和工薪階層使用，然后在做工，質量，安全方面有保證；解決空調和暖氣的技術問題，那一定能有廣闊的市場。
電動汽車還有一個優點就是操作簡單，就算是自動檔的燃油汽車也不見得比得上電動汽車的操作簡便性。
展開 基于動力性指標的純電動汽車電機參數設計
1 電動汽車的動力性指標
《GBT 18385-2005 電動汽車動力性能試驗方法》定義了純電動汽車加速性能、最高車速與爬坡性能的試驗方法。同時也較全面定義了電動汽車的動力性指標及其細化分類。動力性能分為加速性能、最高車速、爬坡性能3類。
1.1 加速性能
加速性能是指電動汽車從速度V1，加速到速度V2，所需的最短時間。根據V1與 V2不同，我們通常關心以下3個加速性能指標：
1、0～50 km/h加速時間：主要體現汽車起步加速性能。
2、0～100 km/h加速時間：主要體現汽車常用車速區域加速性能。
3、50～80 km/h加速時間：主要體現汽車超車過程加速性能。
本文在設計算法中預留一個自定義加速時間。
1.2 最高車速
最高車速分為瞬時最高車速與30min最高車速。標準中只規定了30min最高車速的測試方法。但未規定汽車瞬時最高車速的試驗方法。汽車的30min最高車速不僅與電機的特性有關，還與電池的容量有關，電池必須能夠提供汽車持續行駛30min的最高車速而不出現電池限功率或掉電狀態。通常情況下，都不會以電池的容量極限作為設計極限。而是以電機能夠持續30min穩定輸出功率并保持不過熱為設計條件。汽車的最高車速，則以5min最高車速的電機輸出功率為設計依據。
綜上，本文對最高車速指標的定義有兩個：
1、5min最高車速：體現汽車瞬時最高車速能力。
2、30min最高車速：體現汽車持續行駛最高車速能力。
1.3 爬坡性能
標準中定義了坡道起步能力與坡度車速。其試驗方法如下定義：
1、汽車坡道起步能力：電動汽車在坡道上能夠起動且 1min內向上行駛至少10 m的最大坡度。表現了汽車的坡道起步能力。本文定義坡道起步能力使用5km/h車速下的最大爬坡能力等效。
2、坡度車速：電動汽車在給定坡度的坡道上能夠持續行駛1km以上的最高平均車速。
展開 基于動力性指標的純電動汽車電機參數設計
作者：張永丨浙江合眾新能源汽車有限公司
1 電動汽車的動力性指標
《GBT 18385-2005 電動汽車動力性能試驗方法》定義了純電動汽車加速性能、最高車速與爬坡性能的試驗方法。同時也較全面定義了電動汽車的動力性指標及其細化分類。動力性能分為加速性能、最高車速、爬坡性能3類。
1.1 加速性能
加速性能是指電動汽車從速度V1，加速到速度V2，所需的最短時間。根據V1與 V2不同，我們通常關心以下3個加速性能指標：
1、0～50 km/h加速時間：主要體現汽車起步加速性能。
2、0～100 km/h加速時間：主要體現汽車常用車速區域加速性能。
3、50～80 km/h加速時間：主要體現汽車超車過程加速性能。
本文在設計算法中預留一個自定義加速時間。
1.2 最高車速
最高車速分為瞬時最高車速與30min最高車速。標準中只規定了30min最高車速的測試方法。但未規定汽車瞬時最高車速的試驗方法。汽車的30min最高車速不僅與電機的特性有關，還與電池的容量有關，電池必須能夠提供汽車持續行駛30min的最高車速而不出現電池限功率或掉電狀態。通常情況下，都不會以電池的容量極限作為設計極限。而是以電機能夠持續30min穩定輸出功率并保持不過熱為設計條件。汽車的最高車速，則以5min最高車速的電機輸出功率為設計依據。
展開 談談純電動汽車高壓電氣系統設計原理
因此，在純電動汽車的開發過程中，應特別考慮電氣系統絕緣問題，嚴格按照電動汽車相關國標標準要求設計，確保絕緣電阻能夠滿足人身安全需求，保證絕緣電阻值大于 100 Ω/V。
二、電動汽車高壓電氣系統安全設計概述
相對于傳統汽車而言，純電動汽車采用了大容量、高電壓的動力電池及高壓電機和電驅動控制系統，并采用了大量的高壓附件設備，如：電動空調、PTC 電加熱器及 DC/DC 轉換器等。由此而隱藏的高壓安全隱患問題和造成的高壓電傷害問題完全有別于傳統燃油汽車。
根據純電動汽車的特殊結構及電路的復雜性，并考慮純電動汽車高壓電安全問題，必須對高壓電系統進行安全、合理的規劃設計和必要的監控，這是電動汽車安全運行的必要保證。
1、高壓系統構成
圖1示出純電動汽車高壓系統框圖。作為純電動汽車高壓系統安全管理的單元，合理的功能布局和安全可靠的控制策略是實現該系統功能的重要保證。
圖1 純電動汽車高壓系統框圖
2、高壓電氣安全系統的總目標
高壓電氣系統控制與安全管理和故障診斷的總目標是確保純電動汽車在靜止、運行及充電等全過程的高壓用電安全。
三、高壓電氣系統安全設計
根據純電動汽車安全標準要求，并從車載儲能裝置、功能安全、故障保護、人員觸電防護及高壓電安全管理控制策略等方面綜合考慮，應對電動汽車高壓電系統進行以下四方面設計。
1、 高壓電電磁兼容性設計
由于純電動汽車上存在高壓交流系統，具有較強的電磁干擾性，因此高壓線束設計時電源線與信號線盡量采用隔離或分開配線；電源線兩端考慮采用隔離接地，以免接地回路形成共同阻抗耦合將噪聲耦合至信號線；輸入與輸出信號線應避免排在一起造成干擾；輸入與輸出信號線盡量避免在同一個接頭上，如不能避免時應將輸入與輸出信號線錯開放置。
展開 SIMULIA仿真工具助力汽車設計研發
要點總結
電動汽車設計是一項挑戰，不僅因為電動汽車采用全新的車輛結構，也因為系統效率和客戶體驗方面的嚴格要求。達索系統可提供電動汽車設計的一套完整解決方案，包括早期概念階段和最終驗證，以及單個組件和子系統模型或整車集成。達索系統的仿真工具包覆蓋了所有相關的物理場仿真，從而有助于評估所有系統和關鍵績效指標。此外，一體化仿真功能還可幫助用戶優化整車能源管理，助力用戶開發出毫不妥協的產品。
電動化下的汽車Logo設計趨勢
來源 | 普修科技
隨著汽車電動化的發展，汽車制造商不僅要改變汽車內外飾的設計風格，同時，也要重新對其logo設計進行評估。在本文中，我將根據汽車logo設計的風格，來分析其設計的新趨勢。
在數字化越來越普及的今天，汽車全新的logo設計，都逐漸趨于簡潔化、扁平化和數字化。
扁平化設計
扁平化的設計不僅被應用到儀表、中控的設計中，同時，也被應用到了汽車logo的設計中。諸如，寶馬、日產、大眾、通用、標致等新logo，都采用了扁平化的設計。
近日，標致在其舉行的線上發布會上，公布了其第11代品牌Logo、未來車型和電氣化的進程。從圖片上來看，全新logo采用了扁平化的設計風格，以黑色背景和獅子頭部輪廓為主，并在上方配備了其品牌的英文標識“PEUGEOT”。全新logo的設計標志著其電動化的進程，據悉，其將搭載在3月18日亮相的新一代標致308中。
寶馬新一代logo，采用了扁平化和透明化的設計，盾牌周邊的黑帶被移除了，中間保留了巴伐利亞州的藍和白色設計，與此同時，BMW的字體形狀也進行了升級，整體看上去更為簡潔。
大眾新的品牌logo設計同樣取消了原有的立體感和鍍鉻效果的徽標設計，而是采用了簡單的扁平化的設計，并以單一的色調來呈現，標志著電動化汽車的啟動。
展開 電動汽車動力電池振動疲勞性能優化
Keys: electricvehicle, power battery, vibration fatigue, Morphology optimization, FrequencyResponse.
0 引言
隨著越來越嚴重的能源消耗，環境污染等一系列問題，電動汽車的需求及銷售量越來越大。據中汽協數據統計，2016年新能源汽車生產51.7萬輛，銷售50.7萬輛，均實現50%以上的同比增幅。而隨著電動汽車的存量增加，電動汽車安全事故明顯增多，成為關注熱點；據統計， 2016年全球電動汽車發生起火事故35起，其中我國發生安全事故29起，涉及電動車合計40輛；我國電動汽車2016年事故數是2015年（14起）的2倍多，安全性能必須作為電動汽車設計中最重要問題考慮。
動力電池是電動汽車安全相關重要部件，動力電池安全性能是電動汽車安全性能的重中之重[1]。為保證動力電池安全，國內外制定了一系列動力電池相關技術法規；相關技術法規(例如ISO12405-3，IEC 62660，ECE R100.2，SAE J2929，UL 2580，GB/T 31467.3等)，對動力電池振動性能及其試驗測試都做出相關規定。
動力電池振動性能法規基于整車應用角度出發，對電池系統因車輛正常行駛所受振動載荷下的安全性能進行考察。對于動力電池振動性能，可采用試驗方法進行分析優化[2]，國際上也存在較成熟的數值仿真方法進行模擬分析[3]。由于CAE仿真可以在動力電池樣件制造出之前對其振動能否達到要求進行預估計算，近期在國內動力電池設計中作為有效驗證手段得到應用[4-5]。
某電動汽車設計開發過程中，其動力電池無法借用成熟資源，需重新開發。動力電池振動性能參考GB/T 31467.3標準進行仿真，分析結果發現電池上箱體存在振動疲勞風險。
展開 電動汽車電驅動系統動力性匹配設計
電動汽車動力特性通常由加速性、爬坡能力、最高車速等性能來評價。驅動電機性能參數設計成為滿足整車動力性能首要考慮的問題，而所有驅動電機的這些性能參數都取決于電驅動電機轉速-轉矩 （功率）特性。本文以某款純電動物流車進行研究，對其驅動系統匹配選型與驗證。
純電動汽車高壓電氣系統設計原理
因此，在純電動汽車的開發過程中，應特別考慮電氣系統絕緣問題，嚴格按照電動汽車相關國標標準要求設計，確保絕緣電阻能夠滿足人身安全需求，保證絕緣電阻值大于 100 Ω/V。
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電動汽車高壓電氣系統安全設計概述
相對于傳統汽車而言，純電動汽車采用了大容量、高電壓的動力電池及高壓電機和電驅動控制系統，并采用了大量的高壓附件設備，如：電動空調、PTC 電加熱器及 DC/DC 轉換器等。由此而隱藏的高壓安全隱患問題和造成的高壓電傷害問題完全有別于傳統燃油汽車。
根據純電動汽車的特殊結構及電路的復雜性，并考慮純電動汽車高壓電安全問題，必須對高壓電系統進行安全、合理的規劃設計和必要的監控，這是電動汽車安全運行的必要保證。
1、高壓系統構成
圖1示出純電動汽車高壓系統框圖。作為純電動汽車高壓系統安全管理的單元，合理的功能布局和安全可靠的控制策略是實現該系統功能的重要保證。
圖1 純電動汽車高壓系統框圖
2、高壓電氣安全系統的總目標
高壓電氣系統控制與安全管理和故障診斷的總目標是確保純電動汽車在靜止、運行及充電等全過程的高壓用電安全。
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高壓電氣系統安全設計
根據純電動汽車安全標準要求，并從車載儲能裝置、功能安全、故障保護、人員觸電防護及高壓電安全管理控制策略等方面綜合考慮，應對電動汽車高壓電系統進行以下四方面設計。
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