純電驅(qū)動系統(tǒng)的案例
技術(shù)丨純電動重型電驅(qū)動系統(tǒng)匹配設(shè)計
作者：袁磊丨北京特種車輛研究所
1 引言
當(dāng)前，國內(nèi)對純電動汽車的研究主要集中以乘用車為主，對重型純電動卡車的研究較少。本文以車輛主要性能參數(shù)的要求為基本依據(jù)，研究純電動重型卡車的結(jié)構(gòu)型式，動力電池、驅(qū)動電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)的選型和匹配方法，以為純電動重型卡車的方案設(shè)計提供支撐。
2 純電動重型卡車結(jié)構(gòu)和動力性指標(biāo)
純電動汽車采用動力蓄電池作為動力源，電動機(jī)作為驅(qū)動裝置，并配有減速機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)型式可根據(jù)驅(qū)動電機(jī)的布置方案分為集中式驅(qū)動或分布式驅(qū)動兩種。集中式驅(qū)動主要是將內(nèi)燃機(jī)替換為動力電池和一臺驅(qū)動電機(jī)，并進(jìn)一步將傳統(tǒng)車輛的減速器、差速器與驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行集成化設(shè)計，而形成集中式車橋式驅(qū)動系統(tǒng)方案；分布式驅(qū)動采用驅(qū)動電機(jī)直接驅(qū)動車輪，驅(qū)動輪之間也沒有差速器，簡化了車輛結(jié)構(gòu)但提高了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度。
為簡化車輛結(jié)構(gòu)，提高空間利用率，某四軸純電動重型卡車采用分布式輪轂電機(jī)驅(qū)動式結(jié)構(gòu)，整車主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。
車輛的機(jī)動性指標(biāo)要求為：最大車速vmax為120 km/h；最大爬坡度為30°；0～30 km/h加速時間t為5 s；以70 km/h在城市道路上行駛的續(xù)航里程s不小于100 km。
表1 整車主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
3 純電動重型卡車驅(qū)動力與行駛阻力
汽車性能通常根據(jù)汽車牽引力與車速之間的關(guān)系得出，通常假設(shè)其最大牽引力受制于動力裝置的最大轉(zhuǎn)矩，而不受制于路面的附著力。
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SiC 技術(shù)應(yīng)用帶來的是系統(tǒng)成本優(yōu)勢，因?yàn)樗鼈兛梢怨?jié)省更多的電池。
Vitesco Technologies 正在開發(fā)一種模塊化逆變器概念，用于從 400 V 到 800 V 的過渡。該開發(fā)的技術(shù)平臺是基于高度集成的電驅(qū)動系統(tǒng)EMR4（ 第 4 代）。EMR4 電驅(qū)動橋是 EMR3 的進(jìn)一步發(fā)展，目前已在中國進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)。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(shù)開發(fā)方面的廣泛和長期經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)具有低雜散電感和優(yōu)化 dv/dt 的技術(shù)。
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因此，SiC是通往更高系統(tǒng)電壓的關(guān)鍵技術(shù)。
如果可以找到電機(jī)和逆變器的兩條隨開關(guān)頻率相反運(yùn)行的損耗曲線之間的最佳平衡，則 WLTP 系統(tǒng)級（800 V Si 系統(tǒng)與 800 V SiC 系統(tǒng)相比）的效率可能提高 4 % 至 8 %）。效率描述了存儲在電池中的能量與用于產(chǎn)生牽引力的能量之比。
因此，更高的效率可以實(shí)現(xiàn)在電池容量相同的情況下更長的里程，或者在電池容量降低的情況下產(chǎn)生里程不變。因此，提高效率是優(yōu)化 BEV 成本的最大措施。SiC 技術(shù)應(yīng)用帶來的是系統(tǒng)成本優(yōu)勢，因?yàn)樗鼈兛梢怨?jié)省更多的電池。
Vitesco Technologies 正在開發(fā)一種模塊化逆變器概念，用于從 400 V 到 800 V 的過渡。該開發(fā)的技術(shù)平臺是基于高度集成的電驅(qū)動系統(tǒng)EMR4（ 第 4 代）。EMR4 電驅(qū)動橋是 EMR3 的進(jìn)一步發(fā)展，目前已在中國進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)。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(shù)開發(fā)方面的廣泛和長期經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)具有低雜散電感和優(yōu)化 dv/dt 的技術(shù)。
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精進(jìn)電驅(qū)動系統(tǒng)介紹（ISG混聯(lián)系統(tǒng)）
作者：精進(jìn)電動丨旺材動力總成
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圖解新能源｜電驅(qū)動系統(tǒng)&功率電子和電池管理系統(tǒng)月度回顧
這里對8月份的電驅(qū)動系統(tǒng)、功率電子和電池管理系統(tǒng)的市場，做一個系統(tǒng)性的回顧。
●乘用車電機(jī)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(qū)動系統(tǒng)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(chǎn)品開始逐步上量。
●乘用車BMS裝機(jī)量439,454套，同比增長105.77%，整車企業(yè)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(yè)的方式業(yè)務(wù)，云端BMS管理開始變?yōu)楦鱾€車企的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。
●OBC市場裝機(jī)量為436,210套，同比增長104.25%。這個產(chǎn)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(yīng)商較多，分布較散，車企在選擇戰(zhàn)略供應(yīng)商進(jìn)行綁定。
▲圖1.新能源系統(tǒng)部件月度概覽
Part 1
電池管理系統(tǒng)
在下面這張圖2里面，BMS裝機(jī)量還是比較清楚的：力高、華霆是和電池企業(yè)緊密連接的情況下去推進(jìn)裝車。再加上Preh和UAES，前10名里沒有零部件企業(yè)的位置了。
▲圖2.電池管理系統(tǒng)
由于電池管理系統(tǒng)直接和后續(xù)云端數(shù)據(jù)管理，我們發(fā)現(xiàn)除了A00級車輛還是打包以外，從A級車輛的整體設(shè)計和制造，開始走入電子代工方式。
▲圖3.電池管理系統(tǒng)的自主開發(fā)
在這個領(lǐng)域沒有特別的驚喜。
Part 2
電驅(qū)動系統(tǒng)
如之前所述，車企抓住的還是3合一和多合一的制造環(huán)節(jié)，整個組裝由自己完成；電機(jī)切入制造，這兩點(diǎn)的趨勢還是比較明顯的（圖4）。
▲圖4.多合一的情況
電機(jī)是比較容易做的，隨著扁線工藝和油冷設(shè)計的普及，下一步主要看基于HEV雙電機(jī)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(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
圖4 產(chǎn)業(yè)周期特點(diǎn)其實(shí)會拉動車企的積極性
在需求端，過去幾年市場規(guī)模不高，近期又面臨著車企向上傳導(dǎo)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(shù)路線和軟件算法爭先等趨勢，也促使著電驅(qū)動企業(yè)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(shí)施降本。多合一核心目的，還是把高壓連接器給優(yōu)化掉，把冷卻的回路盡可能縮小，盡可能從結(jié)構(gòu)上逐步提高利用率。
04 未來市場規(guī)模
這個預(yù)測目前看下來有點(diǎn)保守了，最主要的還是電驅(qū)動這個技術(shù)在各個行業(yè)在應(yīng)用，我估計不少的乘用車電驅(qū)動企業(yè)目前最大的想法是往別的行業(yè)進(jìn)行開拓。
據(jù)新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，未來電驅(qū)動市場將會持續(xù)增長，2025年的市場規(guī)模將可能是2020年的5倍左右
05 未來技術(shù)趨勢
說實(shí)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(zhì)化的。
*車企的整車需求定義了電驅(qū)動的產(chǎn)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(qū)動呈現(xiàn)出集成化、高速化及高效率的技術(shù)趨勢
*電驅(qū)動系統(tǒng)從初步的結(jié)構(gòu)集成向深度系統(tǒng)集成演變，由最初的二合一設(shè)計，演變成三合一設(shè)計、集成式電驅(qū)動橋設(shè)計，逐步實(shí)現(xiàn)電驅(qū)系統(tǒng)的低冗余、高性價比
圖5 電驅(qū)動系統(tǒng)的差異化
從電驅(qū)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(chǎn)品的應(yīng)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。
展開 GKN電驅(qū)動系統(tǒng)
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深度 | 純電驅(qū)動技術(shù)路線！
最后在國家高層領(lǐng)導(dǎo)直接參與下，明確了“純電驅(qū)動”為中國新能源汽車的技術(shù)路線，將混合動力的技術(shù)路線被劃到節(jié)能汽車的范疇里了。接下來，開始要討論的是集中驅(qū)動？還是分布驅(qū)動？討論必須是發(fā)散思維，這是一個必經(jīng)的過程。但是最后還是要收斂的。筆者觀點(diǎn)是，當(dāng)下以集中驅(qū)動為主，未來才是分布驅(qū)動。
下面討論如下，供參考。
一、什么是純電動驅(qū)動？
驅(qū)動汽車前行的力一定是機(jī)械力，目前驅(qū)動汽車的機(jī)械力源于發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械力和電動機(jī)輸出的機(jī)械力兩種。其他形式的機(jī)械力(飛輪、液壓等)來驅(qū)動汽車前行，估計沒有成為商品可能性。
“純”字的基本含義是，驅(qū)動汽車的機(jī)械力，就是單一來源于電機(jī)輸出的機(jī)械力；另一層意思是，即使車上有內(nèi)燃機(jī)在做功，也不當(dāng)發(fā)動機(jī)用了。
現(xiàn)代汽車已經(jīng)發(fā)展140多年，一輛汽車只配一臺發(fā)動機(jī)。而今天發(fā)走純電動驅(qū)動的汽車，驅(qū)動電機(jī)可以配多少個？一個是必須的，最多是每一個輪子配一個驅(qū)動電機(jī)。
二、純電動方式基本分類
發(fā)動機(jī)按布置位置的不同，可以分為前置、中置、后置三大分類。再可以細(xì)分前置前驅(qū)、前置后驅(qū)、中置后驅(qū)、后置后驅(qū)等。如果是一個驅(qū)動電機(jī)，也可以分為前置、中置、后置等。目前電機(jī)驅(qū)動模式又進(jìn)一步衍生出多個電機(jī)驅(qū)動模式，于是出現(xiàn)集中驅(qū)動模式與分布驅(qū)動模式的分法。
1)集中驅(qū)動再細(xì)分為單電機(jī)與雙電機(jī)方案兩大類
a)單電機(jī)驅(qū)動的三種模式
圖1 單電機(jī)驅(qū)動的三種模式
b)雙電機(jī)驅(qū)動的四種模式
圖2 雙電機(jī)驅(qū)動的四種模式
2)分布驅(qū)動主要分為輪邊電機(jī)與輪轂電機(jī)三種
a)后輪兩個輪邊電機(jī);
b)后輪兩個輪轂電機(jī)
c)全輪的輪轂電機(jī)。
展開 電驅(qū)動系統(tǒng)冷卻設(shè)計
電驅(qū)動系統(tǒng)冷卻設(shè)計
GKN電驅(qū)動系統(tǒng)
GKN電驅(qū)動系統(tǒng)
電驅(qū)動系統(tǒng)NVH
圖40 電驅(qū)動系統(tǒng)NVH臺架實(shí)驗(yàn)室
至此，本文從電驅(qū)動系統(tǒng)的總體布局、減速機(jī)殼體、軸齒、電機(jī)本體、控制策略等方向，宏觀闡述了電驅(qū)動系統(tǒng)中，正向NVH性能開發(fā)的主要流程與方法及注意事項(xiàng)。
第二十章：多學(xué)科仿真驅(qū)動電驅(qū)系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計 | 達(dá)索系統(tǒng)百世慧
無論是純電驅(qū)動，還是混合動力的新能源汽車，電驅(qū)系統(tǒng)都是核心的動力部件。動力總成供應(yīng)商和主機(jī)廠都在共同促進(jìn)電驅(qū)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，在保證和提高動力輸出的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更高的節(jié)能減排效率。同時，隨著不斷加劇的市場競爭，要求供應(yīng)商和主機(jī)廠都能夠以更快的速度開發(fā)出新的產(chǎn)品。在這樣的背景下，仿真作為提高研發(fā)效率的催化劑，在各大企業(yè)都有非常廣泛和深入的應(yīng)用。電驅(qū)系統(tǒng)的仿真涉及多個學(xué)科，包括結(jié)構(gòu)、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(fù)雜性和挑戰(zhàn)性。為了更快速得到更準(zhǔn)確的仿真結(jié)果，企業(yè)需要建立和不斷加強(qiáng)研發(fā)階段多物理場聯(lián)合仿真的能力，并能夠高效地基于多物理場仿真進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的優(yōu)化。
達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA提供完整的多學(xué)科仿真軟件和平臺體系。目前已涵蓋結(jié)構(gòu)、疲勞、流體、電磁、聲學(xué)等多個學(xué)科，并通過設(shè)計仿真平臺將各個仿真工具無縫集成于研發(fā)體系。能夠?qū)崿F(xiàn)針對電驅(qū)系統(tǒng)的高效率仿真和多學(xué)科優(yōu)化，從而為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計提供助力。
本次講座將介紹達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA針對電驅(qū)系統(tǒng)多學(xué)科優(yōu)化驅(qū)動創(chuàng)新設(shè)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(dá)索系統(tǒng)SIMULIA汽車行業(yè)技術(shù)顧問；畢業(yè)于上海大學(xué)/上海市應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)研究所，工程力學(xué)碩士，主要負(fù)責(zé)汽車行業(yè)結(jié)構(gòu)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的技術(shù)支持
會議鏈接：
https://3ds.tbh5.com/SIMULIA/EventDetail.aspx?eid=673&f=bestway
產(chǎn)品咨詢
Simulia網(wǎng)站：https://vsystemes.com/
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奧迪e-tron電驅(qū)動系
統(tǒng)一直以來都被視為乘
用車純電動領(lǐng)域的尖端產(chǎn)品，個人認(rèn)為與Tesla 的Model X不相上下。近些年來被各路大神拆解分析的比較透徹，由于個人理解較淺，本文不在多做贅述。針對其精美圖集進(jìn)行了匯總收集，供大家賞析研究，話不多說，上圖。
它那一排排魅惑刺眼的大燈不知閃瞎多少老司機(jī)的雙眼...
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