汽車電驅動的案例
電動汽車電驅動系統詳解及常見故障分析
一、電動汽車系統組成
如果把電動汽車看生是一個大系統，則系統主要由電力驅動子系統、電源子系統和輔助子系統組成。電驅動系統主要由四大部分組成：驅動電機、變速器、功率變換器和控制器。驅動電機是電氣驅動系統的核心，其性能和效率直接影響電動汽車的性能。驅動電機和變速器的尺寸、重量也會影響到汽車的整體效率。功率變換器和控制器則對電動汽車的安全可靠運行有很大關系。驅動系統的功能是將儲存在蓄電池中的電能高效地轉化為車輪的動能進而推進汽車行駛，并能夠在汽車減速制動或者下坡時，實現再生制動。
下圖表示一種典型的電動汽車系統組成，圖中雙線表示機械連接；粗線表示電氣連接；細線表示控制信號連接；線上的箭頭表示電功率或控制信號的傳輸方向。來自加速踏板的信號輸入電子控制器并通過控制功率變化器來調節電動機輸出的轉矩或轉速，電動機輸出的轉矩通過汽車傳動系統驅動車輪轉動。充電器通過汽車的充電接口向蓄電池充電。在汽車行駛時，蓄電池經功率變換器向電動機供電。當電動汽車采用電制動時，驅動電動機運行在發電狀態，將汽車的部分動能回饋給蓄電池對其充電，并延長電動汽車的續駛里程。
二、電動汽車電驅動系統特點
電動汽車電驅動系統是區別于內燃機汽車的最大不同點。電動汽車對驅動系統的要求很高。電動知家總結，電動汽車驅動系統應符合下列要求：
1）瞬時功率大，短時過載能力強，以滿足爬坡及加速的需要；
2) 調速范圍寬廣；
3) 在運行的全部速度范圍和負載范圍內，具有較高的效率。也就是在電機所有工作范圍內綜合效率高, 以盡量提高電動汽車一次續駛里程；
4) 可靠性高，使用方便簡單，價格低廉；
5) 功率密度高，體積小，質量輕。
三、電動汽車電驅動系統構成
1．電動汽車驅動電機
選用小型輕量的高效電機，對目前電池容量較小、續駛里程較短的電動汽車現狀顯得尤為重要。
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它具有卓越的處理速度、精細的技術和高用戶滿意度，已被用于汽車、航空航天、電子、建筑、風扇、機械和海洋開發等領域，以解決熱和流體問題。除此之外，Cradle CFD整合了多物理場協同仿真和單向聯合仿真功能，以實現與結構、聲學、電磁、機械、一維、優化、熱環境、3D CAD和其他分析工具的耦合，從而使用戶能夠有效地解決跨多個學科的工程問題。Cradle CFD強大的后處理功能，可以生成視覺上逼真的仿真圖形，輕松表達仿真數據結果，為用戶實現高級仿真處理并提供更好的設計建議。
圖1 Cradle CFD 進行汽車及飛行器外氣動模
擬
新能源汽車電驅動系統是指利用電動機將電能轉化為機械能來驅動車輛運行的系統，是新能源汽車的核心部件。該系統的散熱對整車安全和高效運行有重要影響。數值模擬仿真技術將計算機虛擬計算代替實物實驗，不僅節約了實驗室占用，加工物料等成本，還能大大減少參數采集周期，具有成本低、周期快的特點。
圖2 電驅動系統
在對電驅動設備的噴油冷卻進行模擬仿真的過程中，數值模擬技術對計算機的“算力”有較高要求，數值計算要求CPU并行線程多，內存存儲大。惠普Z8 G4 臺式工作站完全符合使用需求，其搭載了2顆10核心20線程高并行CPU，共計20核心，40線程，CPU浮點計算速度為2.4GHz，同時擁有4塊32GB，共計128GB的高速存儲內存，高配置專為企業級數值計算而生。
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圖1 Cradle CFD 進行汽車及飛行器外氣動模擬
新能源汽車電驅動系統是指利用電動機將電能轉化為機械能來驅動車輛運行的系統，是新能源汽車的核心部件。該系統的散熱對整車安全和高效運行有重要影響。數值模擬仿真技術將計算機虛擬計算代替實物實驗，不僅節約了實驗室占用，加工物料等成本，還能大大減少參數采集周期，具有成本低、周期快的特點。
展開 電動汽車用三合一電驅動系統設計與驗證
作者：陳 雷丨上海汽車電驅動有限公司
本文基于一款新能源乘用車驅動系統高度集成化的開發需求，研發了一款三合一電驅動系統，闡述了該驅動系統的結構方案及電氣原理，介紹了系統冷卻方案，并針對系統的散熱性能進行熱仿真分析研究，最后制作樣機進行臺架測試，測試結果表明，本文設計的三合一電驅動系統具有良好的輸出性能。
1 結構設計與電氣原理
1.1 集成結構設計
如圖1所示，電機、控制器、減速器構成了三合一電驅動系統總成開發的關鍵技術。
純電動汽車電驅動總成NVH分析與優化研究
電驅動總成嘯叫原因分析
純電動汽車電驅動總成通常由電機和減速器組成，多采用永磁同步電機加兩級減速器的組合形式。電驅動總成存在嘯叫的原因復雜，主要包括：電機電磁激勵、減速器系統共振和電驅動總成系統耦合模態共振等。結合某型號電驅動總成在整車試驗過程中，客戶發現存在結構共振問題，本文主要通過MASTA軟件分析，對動力總成進行仿真分析，找出動力總成出現結構共振的原因，并加以修正。
在整車搭載NVH測試過程中，可通過LMS數據采集前端采集車內近場噪聲數據，將采集到的數據通過LMS Test.Lab數據分析軟件對近場噪聲進行噪聲階次分析，找出發生嘯叫的對應階次，再通過嘯叫噪聲階次分析，判斷嘯叫噪聲的激勵源。
圖1 某型號驅動總成車內噪聲瀑布圖
圖2 第22階階次噪聲圖
本文針對的某型號電驅動總成整車搭載NVH測試客戶反饋的試驗數據如圖1所示。經客戶反饋，在整車WOT工況下，輸入端轉速在1 600～2 000 r/min（586.6～ 733.3 Hz）之 間 時，電驅動總成第22階存在共振嘯叫問題，根據電驅動總成的結構，基本可以確定是驅動總成中的減速器高速級產生的噪聲。
由圖2可知，總成第22階噪聲在2 000 r/min左右存在明顯突變；由圖1可以看出，總成除第22階外，在696 Hz附近其他階次噪聲的系統共振響應明顯，由此判斷，總成在696 Hz附近，存在有系統結構共振，需要調整系統結構來改善這一情況。
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展開 混合動力電動汽車電驅動結構與特征
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下載方式，詳見文末！！！
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。
展開 分析 | 基于新能源汽車永磁電機的電驅動橋開發探討深度分析！
五、電驅動橋開發難度分析
1）中央電機驅動橋開發難度分析
①主減速器和差速器功能
②輪邊電機驅動橋，其主減速器和差速器功能呢？
③輪轂電機驅動橋，原來的輪邊減速器也給省了？
將電機安裝到驅動橋上產生新問題
六、開發電驅動橋是內在要求，但不宜浮躁
車用電機的基本要求是什么？
中央電機加傳統橋將有相當長的過渡期
圖6 城市配送車用的電驅動橋
蔚來汽車 | 高性能電動SUV驅動系統NVH挑戰
3月22日，由T9特玖展覽舉辦的第六屆汽車動力傳動及電驅動NVH技術研討會在上海順利閉幕了，蔚來汽車電驅動副總監張亮博士受邀做了《高性能電動SUV驅動系統NVH挑戰》的精彩演講會議現場由李會凱代講，下面是此次演講的PPT分享。
來源：汽車NVH之家
如何看待電驅動和集成化的賽道
根據中金報告節選的微信文章《電驅動：下一個萬億長坡厚雪賽道》，引發了不少朋友的討論。這篇文的開篇提到，“新能源汽車電驅動系統單車價值量超萬元，全球市場空間超萬億元，有望成為繼動力電池系統之后的第二個長坡厚雪賽道。電驅動系統的單體部件優化和集成化是發展方向，我們看好獨立第三方電驅動系統供應商快速崛起的機會“。這個觀點是否能站住腳呢？
我的疑問在于：如果中金是對的，這種假設的推演終局，是認為將來全球車企很大程度上是不存在自身動力總成的優勢。也就是說，全球的整車企業直接采買最貴的兩個零部件——電芯是采購，電驅動的總成也認為全部不做In-house，把錢放出去讓第三方企業成長，然后進行外購么？
我感覺有一種模式是比較普遍，就像比亞迪做電驅動系統，然后分拆出弗迪動力想要單獨上市（類似的還有長城的蜂巢動力）。但是這個強關聯的模式是否走得通，走到哪一步，目前可能處在一個嘗試階段。
一、如何去分解電驅動系統的屬性
首先還是看一個數據，讓我們更好地理解電驅動系統的復雜性。2021年1-8月，插電式混動和純電動一共上險了145.3萬新能源汽車，這是一個基礎數據。
圖1 2021年1-8月上險數據分類
NE研究院做了一個三合一電驅的統計，8月新能源乘用車電機裝機量達到了25.3萬套，三合一及以上的電驅動系統裝機量11.6萬套，份額占比46.%。而這個數據把之前他們做過的統計做個累加，總的電機裝機量為164.82套，也是上險數據的113.4%，整體三合一的裝機占比為50.29%。
圖2 三合一這樣的集成化技術占比大概確實已經到50%了
如果我進一步進行分解，我們可以看到以特斯拉、蔚來、上汽、小鵬甚至是零跑為代表的整車企業，在三合一市場占了很高的市占率。
展開 電動汽車電驅動高頻嘯叫噪聲評價方法研究
4 電動車電驅動嘯叫聲目標設定方法
根據上述分析，可歸納出電動車車內嘯叫聲的一般評價標準，如圖10所示。電驅動總成的主要階次可按照它們所處的頻率范圍設定相應的TNR目標。如要達到完全無嘯叫，則要求TNR≤1 dB（f＞1 kHz）和TNR≤2 dB（f＜1 kHz）。
圖10 電動車嘯叫噪聲TNR一般評價標準
確定各嘯叫階次的TNR目標后，再參考原型車或樣車估計車輛的路噪、胎噪和風噪頻譜，即可確定各嘯叫階次的聲壓級目標。最后可根據空氣聲傳播函數和結構聲傳播函數確定電驅動總成的單體NVH目標。其設計思路如圖11所示。
圖11 電驅動總成NVH目標設定方法
根據以上的分析，建議減速器輸入和輸出軸主動齒輪齒數盡可能選小一些，以便齒輪嘯叫聲頻率靠近路噪、胎噪和風噪頻率，從而能被有效遮蔽。
5 結論
本文中選取了7款市場上流行的純電動汽車，針對車內電驅動嘯叫進行了測試評價和分析。對全負荷工況下的車內聲壓級、TNR和主觀評分進行了對比，結果表明TNR與主觀感受是一致的，而聲壓級的大小并不能直接用來評價嘯叫的顯著度。根據電驅動總成3個主要階次的TNR分布，得出對應于電動汽車嘯叫顯著度的TNR數值范圍。最后總結了電驅動總成的NVH目標設定方法和建議。
展開 
電動汽車電驅動高頻嘯叫噪聲評價方法研究
4 電動車電驅動嘯叫聲目標設定方法
根據上述分析，可歸納出電動車車內嘯叫聲的一般評價標準，如圖10所示。電驅動總成的主要階次可按照它們所處的頻率范圍設定相應的TNR目標。如要達到完全無嘯叫，則要求TNR≤1 dB（f＞1 kHz）和TNR≤2 dB（f＜1 kHz）。
圖10 電動車嘯叫噪聲TNR一般評價標準
確定各嘯叫階次的TNR目標后，再參考原型車或樣車估計車輛的路噪、胎噪和風噪頻譜，即可確定各嘯叫階次的聲壓級目標。最后可根據空氣聲傳播函數和結構聲傳播函數確定電驅動總成的單體NVH目標。其設計思路如圖11所示。
圖11 電驅動總成NVH目標設定方法
根據以上的分析，建議減速器輸入和輸出軸主動齒輪齒數盡可能選小一些，以便齒輪嘯叫聲頻率靠近路噪、胎噪和風噪頻率，從而能被有效遮蔽。
5 結論
本文中選取了7款市場上流行的純電動汽車，針對車內電驅動嘯叫進行了測試評價和分析。對全負荷工況下的車內聲壓級、TNR和主觀評分進行了對比，結果表明TNR與主觀感受是一致的，而聲壓級的大小并不能直接用來評價嘯叫的顯著度。根據電驅動總成3個主要階次的TNR分布，得出對應于電動汽車嘯叫顯著度的TNR數值范圍。最后總結了電驅動總成的NVH目標設定方法和建議。
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 淺析電驅動橋耐久試驗方法
電驅動橋是從傳統車橋衍變而來，它是汽車的傳動系統，起著承受負載、降低轉速、增大轉矩、保證左右車輪差速以及制動等功能。通過合理的選型和充分的驗證，可實現產品的緊湊化、輕量化、高效率和高壽命。
電驅動橋的種類
按電動機在整車中的布置形式可將電驅動橋分為電動機直聯式、平行軸式和同軸式。
1）直聯式結構（見圖1）是采用電動機取代燃油車的發動機和變速器，所采用的電驅動橋是從傳統燃油車的驅動橋上通過加大齒輪速比以及提升齒輪性能衍變而來，起初應用于微型乘用車、物流車等領域，現主要集中應用于輕型貨車、中型貨車等以上車型。
圖1 電動機直聯式電驅動橋
2）平行軸式結構（見圖2）是采用電動機進一步取代燃油車的發動機、變速器和傳動軸，將電動機集成為電驅動橋的一個子零件并與電驅動橋的輸出半軸呈平行布置，其減速器采用兩級傳動，系統集成度高，能量損耗小，目前廣泛應用于物流車、微型乘用車、輕型客車及皮卡上。從近年市場上的反饋來看，該電驅動橋已經完美地滿足了整車廠和客戶使用需求，大大加快了汽車的電動化進程。
圖2 平行軸式電驅動橋
3）同軸式結構（見圖3）是在平行軸式電驅動橋基礎上，將電動機與電驅動的輸出半軸做同軸布置，使得產品的集成度更優，是電驅動橋的發展方向。
圖3 同軸式電驅動橋
電驅動橋的耐久試驗
1.電動機直聯式電驅動橋的耐久試驗
電動機直聯式電驅動橋是從傳統燃油驅動橋衍變而來，因而可參考QC/T 533－2020《汽車驅動橋臺架試驗方法》、QC/T 534－2020《汽車驅動橋臺架試驗評價指標》進行耐久試驗。
展開 電驅動總成NVH開發重點
、早識別電驅動總成NVH問題；
- 良好的車內電驅動總成NVH水平，需要包含本體、結構、空氣傳遞路徑的綜合NVH控制技術；
- 主動聲學設計技術是電驅動總成NVH控制的可能性選擇。
