多合一電驅動系統的案例
多合一電驅動系統的結構原理及CAE仿真分析
1 結構及工作原理
1.1 結構組成
多合一電驅動系統由EM，G-BOX，IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU，ACP，PUMP共9部分組成，如圖1所示。整體采用四段式結構，分別為減速器左端蓋、減速器右端蓋、電機定子殼體、電機后端蓋，其中減速器右端蓋為電機和減速器共用端蓋。ACP固定在電機左端蓋上，PUMP固定在電機右端蓋上。IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU布置在控制器系統殼體中，DCDC，OBC布置在同一層，稱之為電源層；HV-BOX和IPU，VCU布置在同一層，稱之為電機控制層，電源層和電機控制層共同組成控制器系統，布置在EM正上方。該多合一電驅動系統為原有長安量產的三合一電驅動系統和電源系統的進一步集成產品，提高了能量密度和冷卻效率。
圖1 多合一電驅動系統三維數模
1.2 系統原理
該多合一電驅動系統的系統原理圖如圖2所示，主要包括高壓電傳輸、低壓電信號傳輸、熱量交換、動力傳遞等，其中高壓電包括高壓直流電、高壓交流電、家用220 V交流電；低壓電信號包括12 V直流電信號、CAN信號、高壓互鎖信號、電子鎖位置信號、制動踏板位置信號等共62個電信號。
圖2 多合一電驅動系統原理簡圖
動力電池輸出高壓直流電，經過HV-BOX中疊層銅排將高壓直流電分配成4部分，包括控制器系統內部IPU中的INV功率模塊、DCDC模塊，外部的ACP，PTC。INV功率模塊將高壓直流電轉換成高壓交流電輸送到EM，驅動EM旋轉；DCDC模塊將高壓直流電轉換成低壓直流電輸送給12 V蓄電池，實現對12 V蓄電池進行動態充電，12 V蓄電池輸出低壓直流電給IPU中的INV控制模塊和VCU控制模塊[10]。
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1 結構及工作原理
1.1 結構組成
多合一電驅動系統由EM，G-BOX，IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU，ACP，PUMP共9部分組成，如圖1所示。整體采用四段式結構，分別為減速器左端蓋、減速器右端蓋、電機定子殼體、電機后端蓋，其中減速器右端蓋為電機和減速器共用端蓋。ACP固定在電機左端蓋上，PUMP固定在電機右端蓋上。IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU布置在控制器系統殼體中，DCDC，OBC布置在同一層，稱之為電源層；HV-BOX和IPU，VCU布置在同一層，稱之為電機控制層，電源層和電機控制層共同組成控制器系統，布置在EM正上方。該多合一電驅動系統為原有長安量產的三合一電驅動系統和電源系統的進一步集成產品，提高了能量密度和冷卻效率。
圖1 多合一電驅動系統三維數模
1.2 系統原理
該多合一電驅動系統的系統原理圖如圖2所示，主要包括高壓電傳輸、低壓電信號傳輸、熱量交換、動力傳遞等，其中高壓電包括高壓直流電、高壓交流電、家用220 V交流電；低壓電信號包括12 V直流電信號、CAN信號、高壓互鎖信號、電子鎖位置信號、制動踏板位置信號等共62個電信號。
圖2 多合一電驅動系統原理簡圖
動力電池輸出高壓直流電，經過HV-BOX中疊層銅排將高壓直流電分配成4部分，包括控制器系統內部IPU中的INV功率模塊、DCDC模塊，外部的ACP，PTC。INV功率模塊將高壓直流電轉換成高壓交流電輸送到EM，驅動EM旋轉；DCDC模塊將高壓直流電轉換成低壓直流電輸送給12 V蓄電池，實現對12 V蓄電池進行動態充電，12 V蓄電池輸出低壓直流電給IPU中的INV控制模塊和VCU控制模塊[10]。
展開 圖解新能源｜電驅動系統&功率電子和電池管理系統月度回顧
這里對8月份的電驅動系統、功率電子和電池管理系統的市場，做一個系統性的回顧。
●乘用車電機累計搭載量為47.9萬套，同比增長98.6%。新能源乘用車三合一及多合一電驅動系統搭載量為28.8萬套，同比增長136.1%，占到總配套量的60.1%，碳化硅的產品開始逐步上量。
●乘用車BMS裝機量439,454套，同比增長105.77%，整車企業通過代工BMS的方式越明顯，在拿回原來整包輸出給電池企業的方式業務，云端BMS管理開始變為各個車企的標準產品。
●OBC市場裝機量為436,210套，同比增長104.25%。這個產品價值量相對低一些，而且自己做的價值并不明顯，這使得第三方供應商較多，分布較散，車企在選擇戰略供應商進行綁定。
▲圖1.新能源系統部件月度概覽
Part 1
電池管理系統
在下面這張圖2里面，BMS裝機量還是比較清楚的：力高、華霆是和電池企業緊密連接的情況下去推進裝車。再加上Preh和UAES，前10名里沒有零部件企業的位置了。
▲圖2.電池管理系統
由于電池管理系統直接和后續云端數據管理，我們發現除了A00級車輛還是打包以外，從A級車輛的整體設計和制造，開始走入電子代工方式。
▲圖3.電池管理系統的自主開發
在這個領域沒有特別的驚喜。
Part 2
電驅動系統
如之前所述，車企抓住的還是3合一和多合一的制造環節，整個組裝由自己完成；電機切入制造，這兩點的趨勢還是比較明顯的（圖4）。
▲圖4.多合一的情況
電機是比較容易做的，隨著扁線工藝和油冷設計的普及，下一步主要看基于HEV雙電機方面的增量，這部分增速會比3合1這樣的更快（圖5）。
展開 電驅動系統NVH系列：電機徑向力相位對振動噪聲的影響
電機徑向力相位對振動噪聲的影響
方江龍 唐旭
懿朵科技
對于三合一或多合一電驅動系統，其常見NVH問題包括兩類：低速區由切向激勵激發總成彎扭模態引起的彎扭振動；高速區由零階徑向激勵與圓柱零階模態共振引起的徑向振動并輻射高頻噪聲。現有研究表明，轉子分段斜極對抑制齒諧波電勢、各階次諧波以及齒槽轉矩均有明顯作用，因而對改善低速區扭矩問題有顯著效果。與此同時，寶馬工程師研究對比了不同斜極形式下，零階激勵與結構零階模態共振峰位置及幅值影響。揭示了徑向力相位對零階共振的影響。在該研究中認為，轉子分段后不同段之間磁勢的相位差滿足如下關系：
并進一步分析不同斜極形式與零階模態的共振形式及幅值差異。文中結果表明，V型斜極及ZigZag斜極將顯著改善零階模態共振問題。
作者近期研究結果表明，以V型斜極為例，假定不同段上零階激勵力幅值相同，相位相差180°，呼吸模態處噪聲峰值較無斜極降低量大于10dB。
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第二十章：多學科仿真驅動電驅系統創新設計 | 達索系統百世慧
無論是純電驅動，還是混合動力的新能源汽車，電驅系統都是核心的動力部件。動力總成供應商和主機廠都在共同促進電驅系統的優化設計，在保證和提高動力輸出的基礎上，實現更高的節能減排效率。同時，隨著不斷加劇的市場競爭，要求供應商和主機廠都能夠以更快的速度開發出新的產品。在這樣的背景下，仿真作為提高研發效率的催化劑，在各大企業都有非常廣泛和深入的應用。電驅系統的仿真涉及多個學科，包括結構、電磁、流體、噪聲等，而且很多工況都涉及多個物理場的耦合，具有很大的復雜性和挑戰性。為了更快速得到更準確的仿真結果，企業需要建立和不斷加強研發階段多物理場聯合仿真的能力，并能夠高效地基于多物理場仿真進行產品設計的優化。
達索系統SIMULIA提供完整的多學科仿真軟件和平臺體系。目前已涵蓋結構、疲勞、流體、電磁、聲學等多個學科，并通過設計仿真平臺將各個仿真工具無縫集成于研發體系。能夠實現針對電驅系統的高效率仿真和多學科優化，從而為產品創新設計提供助力。
本次講座將介紹達索系統SIMULIA針對電驅系統多學科優化驅動創新設計的方案和案例。
會議信息：
2022年8月5日 14:00 -15:00
會議講師：
主講人：姚永漢-達索系統SIMULIA汽車行業技術顧問；畢業于上海大學/上海市應用數學和力學研究所，工程力學碩士，主要負責汽車行業結構分析以及結構優化的技術支持
會議鏈接：
https://3ds.tbh5.com/SIMULIA/EventDetail.aspx?eid=673&f=bestway
產品咨詢
Simulia網站：https://vsystemes.com/
展開 800V電驅動系統詳細解析 800V電驅動系統設計技術詳解
SiC 技術應用帶來的是系統成本優勢，因為它們可以節省更多的電池。
Vitesco Technologies 正在開發一種模塊化逆變器概念，用于從 400 V 到 800 V 的過渡。該開發的技術平臺是基于高度集成的電驅動系統EMR4（ 第 4 代）。EMR4 電驅動橋是 EMR3 的進一步發展，目前已在中國進行大規模批量生產。EMR3 已集成到歐洲和亞洲 OEM 的多款車輛中。
EMR4 的電力電子控制器（逆變 ）基于第四代電力電子控制器平臺(EPF4.0)。Vitesco Technologies 可以利用其在逆變器技術開發方面的廣泛和長期經驗來實現具有低雜散電感和優化 dv/dt 的技術。
展開 汽車直播｜多學科仿真驅動電驅系統創新設計（免費）
無論是純電驅動，還是混合動力的新能源汽車，電驅系統都是核心的動力部件。動力總成供應商和主機廠都在共同促進電驅系統的優化設計，在保證和提高動力輸出的基礎上，實現更高的節能減排效率。同時，隨著不斷加劇的市場競爭，要求供應商和主機廠都能夠以更快的速度開發出新的產品。
在這樣的背景下，仿真作為提高研發效率的催化劑，在各大企業都有非常廣泛和深入的應用。電驅系統的仿真涉及多個學科，包括結構、電磁、流體、噪聲等，而且很多工況都涉及多個物理場的耦合，具有很大的復雜性和挑戰性。為了更快速得到更準確的仿真結果，企業需要建立和不斷加強研發階段多物理場聯合仿真的能力，并能夠高效地基于多物理場仿真進行產品設計的優化。
直播內容
達索系統SIMULIA提供完整的多學科仿真軟件和平臺體系。目前已涵蓋結構、疲勞、流體、電磁、聲學等多個學科，并通過設計仿真平臺將各個仿真工具無縫集成于研發體系。能夠實現針對電驅系統的高效率仿真和多學科優化，從而為產品創新設計提供助力。
本次講座將介紹達索系統SIMULIA針對電驅系統多學科優化驅動創新設計的方案和案例。
直播時間
2022年8月5日 14:00-15:00
講師介紹
姚永漢
達索系統SIMULIA
汽車行業技術顧問
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展開 汽車頻道每周內容合集Q4
2、汽車高壓線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
作者：線束專家
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1817390
線束在汽車運行中起著傳遞電壓、信號及數據的作用，稱得上是汽車的神經網絡系統，特別是在當前互聯網大數據的工業背景下，不僅要求線束起到通斷作用，而且還對數據的傳輸速率及響應能力提出了更高的要求。線束的失效不僅影響整車信號傳遞及通斷，更嚴重的甚至危及駕駛員的生命安全，因此，有必要對線束在失效物理層面上進行深入分析研究，根據線束潛在的失效機理定量化的建立失效物理模型，考核線束的疲勞失效壽命在工程實踐中變得十分重要。
3、圖解發動機可變氣門的工作原理
作者：
機械工程師
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1817350
其實發動機的實際運轉速度并不是一成不變的，而是像人跑步一樣，時而急促，時而平緩，那么調節好自己的呼吸節奏尤其重要，下面我們就來了解一下發動機是怎樣“呼吸”的。
4、多合一電驅動系統的結構原理及CAE仿真分析
作者：
EDC電驅未來
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1817055
多合一電驅動系統由EM，G-BOX，IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU，ACP，PUMP共9部分組成。整體采用四段式結構，分別為減速器左端蓋、減速器右端蓋、電機定子殼體、電機后端蓋，其中減速器右端蓋為電機和減速器共用端蓋。ACP固定在電機左端蓋上，PUMP固定在電機右端蓋上。
展開 蔡蔚：下一代電驅動系統全產業鏈的關鍵技術
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。
如果經一部把總成控制器、DC/DC，車載充電器、輔助驅動系統（包括油泵、空調等）都加入到“三合一”系統中，就形成了“多合一”，電驅動系統正由“三合一”向“多合一”發展。
進入工信部目錄的新能源汽車驅動電機產品，2020年有240家電機企業。頭部10家電機系統占了市場份額的75%~80%，后面的200多家只占了10%左右的應用市場份額。
從工信部目錄中看不同車型驅動電機企業排名：乘用車第一是比亞迪，客車第一是精進電動，專用車第一是蘇州綠控。當然上了目錄不一定有產量，上目錄只是拿到了電機系統的“準生證”。
如下表是典型新一代新能源汽車OEM的電驅動供應商：這里有新造車勢力，有傳統車廠，還有國外OEM。從表中不難看出，中外主機廠的功率電子模塊的供應商主要來自國際平臺，也即非中國自主供應商。
在電驅動總成中，行業常常被問到減速和變速如何選取？簡單回復是：普通轎車或小轎車用減速器，高性能運動轎跑用兩檔箱，城際運營商用車用減速或變速器，中國公交大巴用直驅或減速器，但歐美大巴得用大功率變速器、不能用直驅，重載工程車用多檔位變速箱等等。時間關系，就不詳細解釋了。
感應電機在新能源汽車中做主驅動電機應用逐步減少。是否仍有些場合適合感應電機？如果有四驅需求的話，輔驅如果用永磁電機需要加離合器，但輔驅放一個感應電機是可以節省掉離合器的。
展開 精進電驅動系統介紹（ISG混聯系統）
作者：精進電動丨旺材動力總成
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電驅動系統的發展趨勢
圖4 產業周期特點其實會拉動車企的積極性
在需求端，過去幾年市場規模不高，近期又面臨著車企向上傳導降本壓力疊加上游原材料漲價壓力，加劇了價格競爭，而未來技術路線和軟件算法爭先等趨勢，也促使著電驅動企業尋求性能上的差異化
在這里所有的車企蜂擁而至搞集成化，核心問題，還是在實施降本。多合一核心目的，還是把高壓連接器給優化掉，把冷卻的回路盡可能縮小，盡可能從結構上逐步提高利用率。
04 未來市場規模
這個預測目前看下來有點保守了，最主要的還是電驅動這個技術在各個行業在應用，我估計不少的乘用車電驅動企業目前最大的想法是往別的行業進行開拓。
據新能源汽車產業規劃，未來電驅動市場將會持續增長，2025年的市場規模將可能是2020年的5倍左右
05 未來技術趨勢
說實話，隨著電動力總成的差異化降低，這塊車企提出的需求本身也是同質化的。
*車企的整車需求定義了電驅動的產品需求，要求其要做到低成本、高性能、小型化和輕量化，這使電驅動呈現出集成化、高速化及高效率的技術趨勢
*電驅動系統從初步的結構集成向深度系統集成演變，由最初的二合一設計，演變成三合一設計、集成式電驅動橋設計，逐步實現電驅系統的低冗余、高性價比
圖5 電驅動系統的差異化
從電驅動集成化來看，比假象的要快不少，估計2022-2023年就能看到大量多合一產品的應用。大部分車企從目前的三合一往多合一過渡，可能只需要1年時間。
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GKN電驅動系統
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GKN電驅動系統
GKN電驅動系統
電驅動系統冷卻設計
電驅動系統冷卻設計
電驅動系統NVH
圖40 電驅動系統NVH臺架實驗室
至此，本文從電驅動系統的總體布局、減速機殼體、軸齒、電機本體、控制策略等方向，宏觀闡述了電驅動系統中，正向NVH性能開發的主要流程與方法及注意事項。
