比亞迪八合一電驅(qū)的案例
解讀比亞迪八合一電驅(qū)：厲害在哪？
9月份的比亞迪銷量成績(jī)?cè)俅巫邚?qiáng)，同比環(huán)比雙增長(zhǎng)、DM/EV車型平分秋色，亮點(diǎn)不可謂不多。
而其中有一個(gè)點(diǎn)可能在錦簇花團(tuán)中顯得沒(méi)那么出眾：
海豚首月銷量3000臺(tái)。
作為e平臺(tái)3.0的首款車型，海豚的到來(lái)其實(shí)意味著很多新的開(kāi)始，而八合一電驅(qū)的首次量產(chǎn)搭載就是其中一大亮點(diǎn)。
這個(gè)號(hào)稱全球首款八合一電驅(qū)比起最近高頻提及的三合一電驅(qū)厲害在哪？
是徒有其表還是又一個(gè)創(chuàng)新？
今天就來(lái)為大家解讀這項(xiàng)技術(shù)。
弗迪動(dòng)力八合一電動(dòng)力總成
在為大家講解八合一電驅(qū)之前，我們先來(lái)了解下電驅(qū)是什么，為什么要做成X合一的集成化方式。電驅(qū)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車的核心，你可以粗淺地理解為類似于燃油車上的發(fā)動(dòng)機(jī)的作用，它主要包含了高性能動(dòng)力電機(jī)、電力電子控制單元和減速器等部分。
圖片源于網(wǎng)絡(luò)
而所謂的三合一、四合一乃至比亞迪的這套八合一電驅(qū)，本質(zhì)上都是電驅(qū)集成化設(shè)計(jì)的范疇。隨著新能源車技術(shù)的快速發(fā)展，新能源車擁有越來(lái)越多的功能和更好的性能，電驅(qū)集成化也為了優(yōu)化效率、能量密度等參數(shù)而快速發(fā)展著。
圖片源于網(wǎng)絡(luò)
最初的電驅(qū)系統(tǒng)不存在集成化設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電控系統(tǒng)、減速器等部件均單獨(dú)布置，各部件之間通過(guò)線束等連接件進(jìn)行連接，從而導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)十分冗雜。而隨著技術(shù)壁壘的逐漸打破和技術(shù)成熟度的不斷提高，目前各大主機(jī)廠已將電驅(qū)系統(tǒng)的深度集成化作為三電系統(tǒng)重要發(fā)展方向之一。
展開(kāi) 電動(dòng)車比亞迪“元”細(xì)化拆解，細(xì)看電池與電驅(qū)系統(tǒng)
電驅(qū)系統(tǒng)
元EV采用三合一的電驅(qū)總成，即電機(jī)、減速器和控制器集成的方案，電驅(qū)總成核心部件均為比亞迪自制。
電驅(qū)系統(tǒng)-電機(jī)、減速器
電機(jī)采用單電機(jī)方案，為永磁同步電機(jī)，峰值功率70kW，額定功率35kW。
電機(jī)控制器采用TI的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)芯片TMS320配合Lattice的CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)芯片LAMXO256C。
小三電模塊
元EV采用三合一的小三電集成方案，即車載充電機(jī)(OBC)、DC-DC、PDU集成在一個(gè)模塊內(nèi)。
充電接口在整車前部，分為6. 6kW的慢充接口和60kW的快充接口，支持7小時(shí)慢充或者0. 5小時(shí)快充(沖至80% SOC)。
啟停電池
元EV的12V低壓系統(tǒng)仍然采用鉛酸電池，為天能的38B20L，主要為低壓系統(tǒng)供電可以通過(guò)DC-DC由高壓系統(tǒng)充電。
熱管理系統(tǒng)
本車的熱管理系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的空調(diào)制冷+PTC加熱的方式，熱管理系統(tǒng)總體包括了空調(diào)制冷系統(tǒng)、PTC加熱系統(tǒng)、冷卻液/冷媒管路和控制面板等組成。
空調(diào)制冷系統(tǒng)
一個(gè)典型的空調(diào)制冷系統(tǒng)包括電動(dòng)壓縮機(jī)、電子膨脹閥和冷凝器/蒸發(fā)器等核心部件。壓縮機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)的“心臟”，其作用是將低溫低壓的氣態(tài)冷媒從低壓側(cè)吸入壓縮，使其溫度和壓力升高，再泵入高壓側(cè)成為高溫高壓的氣態(tài)冷媒，往復(fù)循環(huán)，是連接空調(diào)回路低壓側(cè)和高壓側(cè)的關(guān)鍵。
生產(chǎn)廠家來(lái)自比亞迪工業(yè)，單車價(jià)值量1500-2000元。
膨脹閥又稱節(jié)流閥，是空調(diào)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，在空調(diào)的基本回路中置于冷凝器和蒸發(fā)器之間，作用是將中溫高壓的液態(tài)冷媒節(jié)流為低溫低壓的液態(tài)冷媒(濕蒸汽形態(tài))，同時(shí)控制冷媒的流量不過(guò)高或過(guò)低。
展開(kāi) 比亞迪的e3.0平臺(tái)研究2——八合一控制器和域控制器
接昨天的文章，我覺(jué)得很有意思的是，比亞迪e平臺(tái)3.0除了正式導(dǎo)入刀片電池、800V以外，這次特別強(qiáng)調(diào)了集成化，一個(gè)是動(dòng)力總成部件的集成化，熱管理的集成化設(shè)計(jì)，還有就是4個(gè)域控制器和BYD OS的導(dǎo)入。認(rèn)識(shí)這些東西需要時(shí)間，也需要后續(xù)拆解的信息交叉驗(yàn)證，目前能拿到的材料中，兩個(gè)重要的信息是八合一控制器和電子電氣架構(gòu)里面的4個(gè)域控制器。
一、八合一控制器和動(dòng)力域控制器
我覺(jué)得多合一這個(gè)技術(shù)講究的還是“快”字。多合一的技術(shù)從北汽就開(kāi)始嘗試；在通用的BEV3上也有系統(tǒng)性的開(kāi)發(fā)——這個(gè)集成也叫“8合1”電驅(qū)+電控系統(tǒng)，包括了電機(jī)、逆變器和減速器，整車控制器、集成PDU、OBC和兩個(gè)DC/DC；華為之前也在車展上給了一個(gè)方案，高度集成的多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包含BCU、PDU、DCDC、MCU、OBC、電機(jī)、減速器七大部件的超融合動(dòng)力域解決方案。
圖1 最早之前的北汽，后續(xù)通用和華為都開(kāi)始做8合一，X合一
比亞迪這次的系統(tǒng)，集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、PDU( 高壓配電箱) 、DC-DC （高低壓直流轉(zhuǎn)換器）、Bi-OBC （車載充電器）、VCU （整車控制器）以及 BMS （電池管理器）。
圖2 比亞迪八合一控制器
我覺(jué)得這里需要確認(rèn)的一個(gè)事情：由于DCDC和ACDC的高度融合，大家都開(kāi)始用單板融合的方案。而在比亞迪的設(shè)計(jì)中，VCU和BMS是單板融合的，電機(jī)控制器是分離的，可能這三個(gè)控制部分全部整合在一起了。這也就是比亞迪之前所說(shuō)的四個(gè)域控制器里面的智能動(dòng)力域控制器，集成了VCU、BMS、Inverter、PDU、DCDC和ACDC的控制部分。
展開(kāi) 電驅(qū)系統(tǒng)-電驅(qū)系統(tǒng)圖解
電驅(qū)系統(tǒng)-電驅(qū)系統(tǒng)圖解
DANA(德納)電驅(qū)橋&電驅(qū)系統(tǒng)介紹
eS4500r e-Axle(輕型商用車電驅(qū)橋)
產(chǎn)品特性：
最大總重量：1.9T
最大軸載重：1.1T
最高轉(zhuǎn)速：14000rpm
峰值功率：180kW
最大輸出扭矩：4500Nm
減速比：14.88，11.83，10.86，9.13，7.71
eS6200r(e-Alxe)
產(chǎn)品特性：
滿載重量：39T
最大軸荷：11.5T
最高車速：84mhp
峰值功率：208kW
最大輸出扭矩：6200Nm
eS9000r e-Axle(中型卡車和公共汽車)
產(chǎn)品特性：
集成化的電機(jī)、減速器和車橋動(dòng)力系統(tǒng)
為中型卡車和公交車設(shè)計(jì)(滿載質(zhì)量：6350-10660kg)
峰值功率：237kW
額定電壓：400-650VAC
水冷電機(jī)&電機(jī)控制器
集成化的電子駐車功能
盤剎系統(tǒng)總重量：370kg
滿載重量：10.6T
滿載軸荷:7T
最高車速：83mph
最大輸出扭矩：9000Nm
eS5700r
產(chǎn)品特性：
滿載重量：6T
最大軸荷：3.5T
最高車速：50mhp
峰值功率：130kW
最大輸出扭矩：5700Nm
eS13.0Xr(中型卡車和公共汽車)
產(chǎn)品特性：
滿載重量：13.5T
最大軸荷：8.5T
最高車速：50mhp
峰值功率：150kW
最大輸出扭矩：13000Nm
eS19.0xr
展開(kāi) 新能源車電驅(qū)技術(shù)爆發(fā)！鎂合金電驅(qū)橋領(lǐng)銜！
7 月新能源車電驅(qū)領(lǐng)域技術(shù)成果密集落地：聯(lián)合電子推全球首款量產(chǎn)鎂合金電驅(qū)橋，減重 8kg 助續(xù)航升 4%；YASA 13kg 電機(jī)功率達(dá) 550kW 創(chuàng)紀(jì)錄，韓國(guó)團(tuán)隊(duì)研發(fā)無(wú)銅電機(jī)，日產(chǎn)發(fā)布第三代 e-POWER 系統(tǒng)。同時(shí)，碳化硅電控項(xiàng)目啟動(dòng)，多款電機(jī)專利獲批，上海機(jī)電、三菱電機(jī)也分別布局人形機(jī)器人關(guān)節(jié)技術(shù)，行業(yè)輕量化、高功率化趨勢(shì)顯著。
1.鎂合金電驅(qū)橋量產(chǎn)落地，聯(lián)合電子減重 8kg助力續(xù)航提升 4%
7 月 27 日，聯(lián)合電子發(fā)布全球首款批量鎂合金電驅(qū)動(dòng)橋，以鎂代鋁實(shí)現(xiàn) 輕量化突破。一體鑄造殼體（電機(jī)、減速器、逆變器深度集成）將重量由 25 kg降至 17kg，單套減重 8kg，總成功率密度達(dá) 4.4kW/kg，峰值功率超 250kW。 針對(duì)鎂合金剛度低、易腐蝕、高溫蠕變?nèi)箅y題，聯(lián)合電子通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、 獨(dú)立水道隔離及特殊材料工藝完成技術(shù)攻關(guān)，NVH與耐蝕性能均達(dá)鋁合金水 準(zhǔn)。裝車實(shí)測(cè)顯示，整車百公里電耗降低 4.2% ，500km續(xù)航車型可額外增加 21km ，同時(shí)減少維護(hù)成本。該產(chǎn)品兼容平行軸或行星排減速方案，適配小型 至中大型新能源車型，預(yù)計(jì) 2025 年四季度起批量供貨。此前，上汽智己、 匯川聯(lián)合動(dòng)力、星驅(qū)科技已相繼實(shí)現(xiàn)鎂合金電驅(qū)殼體量產(chǎn)，單車用鎂量由 15 kg向 45kg躍升，標(biāo)志著新能源車輕量化進(jìn)入“鎂時(shí)代 ”。
2. 匯川聯(lián)合動(dòng)力發(fā)布新一代商用車油冷電機(jī)
7 月 17 日，匯川聯(lián)合動(dòng)力推出專為輕卡、重卡設(shè)計(jì)的油冷電機(jī)系統(tǒng)。通 過(guò)電機(jī)、油泵、油冷器一體化設(shè)計(jì)，油液直接噴淋定轉(zhuǎn)子并主動(dòng)潤(rùn)滑軸承， 凝露風(fēng)險(xiǎn)大幅降低，設(shè)計(jì)壽命首次突破百萬(wàn)公里，持續(xù)輸出功率較水冷方案 提升 30% ，峰值轉(zhuǎn)速可達(dá) 25000 rpm 。同時(shí)絕緣系統(tǒng)全面升級(jí)，滿足 1000V 高壓平臺(tái)。
展開(kāi) 瑞銀拆解比亞迪海豹，成本比特斯拉還低15%，拆解報(bào)告(CTB 、八合一)
作為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的海外廠商在中國(guó)市場(chǎng)占據(jù)首位的尼得科（原日本電產(chǎn)）也表示，計(jì)劃2024年6月投放整合了與華為相同零部件的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋 注）。
注）據(jù)稱尼得科還將根據(jù)客戶要求增加PTC（Positive Temperature Coefficient）加熱器。
比亞迪可以說(shuō)是這種X合一潮流的引領(lǐng)者。在海豹和“ATTO3”等全球戰(zhàn)略EV車型上，集成8種零部件的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋已經(jīng)實(shí)用化。據(jù)悉，比亞迪的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋除了3種主要零部件、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器、BMS、PDU之外，還把車輛控制器集成到一個(gè)模塊中。整合的目的是“有效利用車內(nèi)空間，降低成本，實(shí)現(xiàn)輕量化”（比亞迪）。
下面，讓我們來(lái)看看從車輛上拆下的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋（圖2）。
圖2 從車輛上拆下的后輪處的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋
馬達(dá)上附有可能是用于降低聲音和振動(dòng)的外罩。（照片：《日經(jīng)XTECH》）
采用簡(jiǎn)單的2層結(jié)構(gòu)
八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)為2層，下部配置馬達(dá)和齒輪箱單元，上部配置逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器等組成的高壓零部件單元（圖3）。這種零部件配置與許多三合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋采用的形式大致相同。類似于把三合一中，相當(dāng)于逆變器的部分替換為集成高壓零部件的單元。
圖3 拆下電纜和外罩的八合一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的外觀
高壓零部件單元配置在馬達(dá)和齒輪箱單元之上。實(shí)際測(cè)量質(zhì)量為114千克。
展開(kāi) 電驅(qū)橋丨從超高速純電動(dòng)汽車到48伏高功率電驅(qū)橋
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電驅(qū)橋丨從超高速純電動(dòng)汽車到48伏高功率電驅(qū)橋
電驅(qū)橋丨從超高速純電動(dòng)汽車到48伏高功率電驅(qū)橋
電驅(qū)總成NVH基礎(chǔ)知識(shí)
1.電驅(qū)總成EOL測(cè)試
電驅(qū)NVH的EOL測(cè)試是為了評(píng)估電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在終端使用時(shí)產(chǎn)生的噪音、振動(dòng)和刺激感。以下是與NVH有關(guān)的EOL測(cè)試的一些常見(jiàn)內(nèi)容：
傳感器配置：通常使用2至3個(gè)加速度傳感器貼近電驅(qū)殼，位置包括電機(jī)殼正上方、電機(jī)和減速器殼結(jié)合面輸入軸正上方以及減速器中間軸承端面正上方。此外，還使用6個(gè)麥克風(fēng)傳感器進(jìn)行聲音的采集。
參數(shù)采集：通過(guò)匹配電機(jī)轉(zhuǎn)速，采集加速度和聲音信號(hào)，以獲取時(shí)域和頻域的信息。工況可以分為定速變扭、定扭變速和變扭變速等。
限值設(shè)定：EOL測(cè)試的限值是通過(guò)自學(xué)習(xí)生成的。一般遵循3σ+offset的門限原則，其中offset可以設(shè)置為5至15 dB。
通過(guò)以上的測(cè)試配置和參數(shù)采集，可以對(duì)電驅(qū)NVH進(jìn)行全面的評(píng)估和分析。這些測(cè)試可以幫助制造商檢測(cè)潛在的噪音和振動(dòng)問(wèn)題，并采取相應(yīng)的措施來(lái)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。
2.整車評(píng)估(整車麥克風(fēng)數(shù)據(jù)采集)
整車數(shù)據(jù)評(píng)估是在整車前后排布置麥克風(fēng)，并同時(shí)采集整車轉(zhuǎn)速等相關(guān)信息；最終可得到與轉(zhuǎn)速/時(shí)間相關(guān)的color map圖，通過(guò)該圖可以得到聲音是否存在階次規(guī)律(與轉(zhuǎn)速成比例)
3.階次
37階的峰值和倍數(shù)的峰值是齒面嚙合階次。這些階數(shù)的振幅主要來(lái)自于齒面形貌的修改。齒面嚙合階次之間的階次是所謂的幽靈階次，也就是鬼階，只有加工缺陷才會(huì)導(dǎo)致鬼階的出現(xiàn)。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器殼體共振及電機(jī)懸置支架振動(dòng)是造成8階嘯叫噪聲大。
展開(kāi) DISCOM | 電驅(qū)系統(tǒng)下線測(cè)試
電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)下線測(cè)試系統(tǒng)提出了更高的要求：安靜的電動(dòng)汽車中的電驅(qū)控制系統(tǒng)，電機(jī)及其機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，在零部件制造誤差的相互作用下，都可能制造各種振動(dòng)能量。這些能量經(jīng)由特定的傳遞路徑進(jìn)入駕駛室，并被主觀感受為明顯的異常噪音。
聲學(xué)質(zhì)量控制
得益于軟硬件的整體協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，DISCOM聲學(xué)測(cè)試能夠精確分析生產(chǎn)中的錯(cuò)誤原因，并提供高精度的質(zhì)量控制。系統(tǒng)能夠精確量化每個(gè)齒輪副的嚙合能量，并分析其中對(duì)應(yīng)的故障。借助于該“預(yù)警系統(tǒng)”，用戶能夠在批量生產(chǎn)中預(yù)防這些錯(cuò)誤。因此，使用聲學(xué)測(cè)量技術(shù)，能夠幫助用戶提高生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量，往”零故障”方向不斷邁進(jìn)。
高精度的測(cè)量方案
DISCOM為生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控提供高精度系統(tǒng)保障，包括以下產(chǎn)品：
電驅(qū)和電橋
電機(jī)
變速器和減速馬達(dá)
借助聲學(xué)測(cè)試的軟硬件手段，揭露產(chǎn)品故障源，幫助生產(chǎn)者消除產(chǎn)品“異響”。DISCOM系統(tǒng)測(cè)量所有工況（升降速、變扭矩等），分析環(huán)境背景噪聲，應(yīng)用大量參數(shù)算法及邊界條件自學(xué)習(xí)等機(jī)制，綜合分析和比較測(cè)量結(jié)果。測(cè)試和分析全程自動(dòng)化完成，能夠有效降低人為因素干擾。
測(cè)試分析的目標(biāo)
DISCOM聲學(xué)控制系統(tǒng)過(guò)濾，在下線臺(tái)架上表現(xiàn)“聲響太大”的那些零部件或者動(dòng)力總成。這些異常聲響現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)著加工或者裝配等制造問(wèn)題。例如，變速器齒輪表面缺陷，或者電機(jī)繞線等故障。
展開(kāi) 
BorgWarner電驅(qū)產(chǎn)品介紹
集成式電驅(qū)模塊eAxle
集成式電機(jī)/傳動(dòng)系統(tǒng)/功率電子控制器
可提供多種混合動(dòng)力和電動(dòng)架構(gòu)
eDM(Integrated Electric Drive Module)
集成、高效推進(jìn)解決方案
現(xiàn)在提供一個(gè)緊湊、易于安裝的模塊包：
博格華納最先進(jìn)的電動(dòng)馬達(dá)技術(shù)和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的 eGearDrive? 變速箱。
采用獲得專利的高壓發(fā)夾 (HVH) 技術(shù)，博格華納的 HVH 250 電機(jī)提供卓越的性能效率超過(guò) 95%。
eGearDrive? 變速箱提供了高效的齒輪系和緊湊，重量輕的設(shè)計(jì)，超過(guò)97% 的效率。
對(duì)于電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)和 P4 型混合動(dòng)力汽車，這種組合每次充電都能提供更多里程。
展開(kāi) 電驅(qū)系統(tǒng)-絕緣等級(jí)
前面
文章說(shuō)明了一下磁性材料溫度特性密切相關(guān)的居里溫度的概念，見(jiàn)文章
《
磁性材料的居里溫度與工作溫度
》
，也總結(jié)
了電機(jī)
銘牌上面工作制的含義，見(jiàn)文章
《
電機(jī)工作制
》
。
今天總結(jié)一下電機(jī)銘牌上面另外一個(gè)與溫度相關(guān)的概念，即絕緣材料的“
絕緣等級(jí)
”。
絕緣等級(jí)
是指
電機(jī)(或變
壓器)繞組采用的所有
絕緣材料
的耐熱等級(jí)。在發(fā)電機(jī)等電氣設(shè)備中，絕緣材料是最為薄弱的環(huán)節(jié)，絕緣材料尤其容易受到高溫的影響而加速老化并損壞，不同的絕緣材料耐熱性能有區(qū)別，采用不同絕緣材料的電氣設(shè)備，其耐受高溫的能力就有不同，因此，一般的電氣設(shè)備都規(guī)定其工作的最高溫度，電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)與使用的絕緣材料密切相關(guān)，絕緣材料越好，絕緣等級(jí)越高，
電機(jī)與變壓器中常用的絕緣材料等級(jí)為A、E、B、F、H、C、N、R八種。每一絕緣等級(jí)的絕緣材料都有相應(yīng)的極限允許工作溫度、繞組溫升限值和性能參考溫度，見(jiàn)下圖。
最高工作溫度，系指電機(jī)在設(shè)計(jì)預(yù)期壽命內(nèi)，運(yùn)行時(shí)繞組絕緣中最熱點(diǎn)的溫度。
電機(jī)或變
壓器運(yùn)行時(shí)，繞組
最熱點(diǎn)的溫度不得超過(guò)
上圖
中的規(guī)定，否則會(huì)引起絕緣材料加速老化，縮短電機(jī)或變壓器的壽命；如果溫度超過(guò)允許值很多，絕緣會(huì)損壞，導(dǎo)致電機(jī)或變壓器燒毀。
允許溫升是指電機(jī)的溫度與周圍環(huán)境相比升高的限度，
是由電機(jī)發(fā)熱引起的。
運(yùn)行中的電機(jī)鐵芯處在交變磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生鐵損，繞組通電后會(huì)產(chǎn)生銅損，還有其它雜散損耗等。
這些都會(huì)使電機(jī)溫度升高。
另一方面電機(jī)也會(huì)散熱。
當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時(shí)即達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度不再上升而穩(wěn)定在一個(gè)水平上。
當(dāng)發(fā)熱增加或散熱減少時(shí)就會(huì)破壞平衡使溫度繼續(xù)上升，擴(kuò)大溫差，則增加散熱，在另一個(gè)較高的溫度下達(dá)到新的平衡。
但這時(shí)的溫差即溫升已比以前增大了，所以說(shuō)溫升是電機(jī)設(shè)計(jì)及運(yùn)行中的一項(xiàng)重要指標(biāo)
展開(kāi) 電驅(qū)系統(tǒng)-電機(jī)四象限運(yùn)行
電機(jī)的本質(zhì)就是機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的裝置。一般地，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)稱為電動(dòng)機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)稱為發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)不是絕對(duì)的，而是具有可逆性。一般用如下圖所示的平面圖表示電機(jī)的四象限工作狀態(tài)。
上圖中，橫坐標(biāo)代表電機(jī)轉(zhuǎn)速，縱坐標(biāo)代表電機(jī)扭矩。一般定義：轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的乘積為正，代表電機(jī)輸出功率為正，反之，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的乘積為負(fù)，代表電機(jī)輸出功率為負(fù)。當(dāng)輸出功率為正時(shí)，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，如圖中的第一、三象限，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)輸出功率為負(fù)時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，如圖中的第二、四象限，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。
對(duì)應(yīng)到實(shí)車上，我們一般定義車輛前進(jìn)時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速為正，定義使電機(jī)有正轉(zhuǎn)速趨勢(shì)的扭矩為正。所以，電機(jī)四象限運(yùn)行對(duì)應(yīng)的整車運(yùn)行工況如下：
其中電機(jī)在第
二
、四象限工作的狀態(tài)就是所說(shuō)的能量回收狀態(tài)，此時(shí)，電機(jī)是將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)在動(dòng)力電池包中。
至此，本次關(guān)于電機(jī)四象限運(yùn)行的總結(jié)就可以結(jié)束了，但肯定有人會(huì)問(wèn)，電機(jī)在
第
二
、四象限工作的時(shí)候?yàn)槭裁茨軌驅(qū)崿F(xiàn)能量回收？尤其是在低速的時(shí)候，電機(jī)三相反電動(dòng)勢(shì)遠(yuǎn)小于線電壓，那是怎樣實(shí)現(xiàn)能量回收的呢？關(guān)于這點(diǎn)也曾在幾年前困惑了我許久，后面在跟專家前輩交流后得到了答案，我會(huì)在后面文章專文總結(jié)。
展開(kāi) 某電驅(qū)冷卻系統(tǒng)的一維及三維聯(lián)合仿真
圖2 散熱器水阻
圖3 散熱器風(fēng)阻
3 電驅(qū)冷卻系統(tǒng)計(jì)算
3.1 分析模型說(shuō)明
該機(jī)型電驅(qū)系統(tǒng)采用單獨(dú)冷卻回路進(jìn)行冷卻，其中待冷卻的原件有高壓盒、控制器、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，降溫方式采用的是液冷[4]。其中空氣側(cè)系統(tǒng)的散熱器和風(fēng)扇均布置在車身底盤的側(cè)面，與整車其他換熱系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立。
3.2 分析邊界
空氣側(cè)系統(tǒng)所需的性能邊界參數(shù)為風(fēng)扇性能和散熱器性能，這些數(shù)據(jù)已在風(fēng)扇性能求解和散熱器性能求解中得到。而冷卻側(cè)系統(tǒng)除水泵外均為行業(yè)內(nèi)量產(chǎn)產(chǎn)品，其各元件流阻如圖4所示。
圖4 電驅(qū)系統(tǒng)中不同元件的流阻曲線
3.3 計(jì)算結(jié)果
在高溫極限工況（環(huán)境溫度為45℃，總發(fā)熱功率為8 kW），電驅(qū)冷卻系統(tǒng)流量為12 L/min時(shí)，散熱器進(jìn)、出水溫度及進(jìn)、出空氣溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖5所示，可見(jiàn)電驅(qū)冷卻系統(tǒng)在平衡后的最高溫度為111℃。
圖5 12 L/min時(shí)溫度變化
電驅(qū)冷卻系統(tǒng)流量為14 L/min時(shí)，散熱器前后各處溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖6所示，可以看出電驅(qū)冷卻系統(tǒng)在平衡后的最高溫度為102℃。
圖6 14 L/min時(shí)溫度變化
電驅(qū)冷卻系統(tǒng)流量為16 L/min時(shí)，散熱器前后各處溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖7所示，可以看出電驅(qū)冷卻系統(tǒng)在平衡后的最高溫度為98℃，滿足系統(tǒng)最高溫度低于100℃的要求。因此，可以確認(rèn)為滿足系統(tǒng)冷卻需求，流量最低應(yīng)達(dá)到16 L/min。
圖7 16 L/min時(shí)溫度變化
4 總結(jié)
本機(jī)型設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)之初，在僅有設(shè)計(jì)數(shù)模的情況下，首先利用三維仿真求解出相關(guān)零部件的性能曲線，這極大地縮減了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)采用了一維仿真將發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙熱管理簡(jiǎn)化，可以進(jìn)一步縮短仿真時(shí)間，最終確定了電機(jī)冷卻系統(tǒng)所需的最小流量，并對(duì)比了不同流量下對(duì)系統(tǒng)溫度的影響。
展開(kāi) 