純電動汽車動力總成設計
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-02
純電動汽車動力總成設計的視頻教程
如何更快達到純電動汽車的振動和噪聲設計目標
如何更快達到純電動汽車的振動和噪聲設計目標 如何更快達到純電動汽車的振動和噪聲設計目標（免費） 【已結束】 直播時間：2022-03-30 19:30 適用人群：從事新能源汽車整車集成、NVH開發的工程師 引言： 在沒有實物原型的情況下，你對電動汽車的NVH設計有多大信心? 電動汽車和混合動力汽車在使車輛內外的聲音和振動“正確”方面面臨許多挑戰。
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純電動汽車動力總成設計的實例教程
單級變速器和雙級變速器傳動的電動汽車動力系統
在電動汽車中，傳動系統在傳動系和輪軸之間采用單級變速器（即：單齒輪傳動比）是相當常見，而極少采用雙級變速器。這項最新的研究表明，雙級變速器（雙齒輪傳動比）系統可以提高純電動汽車約4%范圍NEDC續駛里程。
單級變速器
雙級變速器
新一代日產聆風
設計參數來源：日產聆風汽車
基于SaberRD動力系統設計的核心：
純電動汽車動力系統
電機設計
用JMAC有限元求解器建立的高保真永磁同步電機模型包括空間諧波、磁通飽和和頻率相關的鐵損耗。
JMAC有限元求解器 PMSM模型
電機控制
電機由三相電壓源逆變器(VSI)提供電流，該逆變器采用FOC算法控制，實現每安培最大轉矩(MTPA)和弱磁控制，并采用正弦PWM調制方法。
FOC、MTPA、FW控制算法
電壓源逆變器(VSI)和三相PMSM電機
VSI和電機模型是使用dq模型，沒有涉及
切換，這可以實現最大的模擬速度。在模擬中，新歐洲駕駛循環(NEDC)不斷重復，直到電池耗盡。相當于7個小時的駕駛在大約25秒內模擬仿真完畢。這也就是為適當的分析選擇適當的設備模型抽象級別的優點。
NEDC行駛工況
動力電池包
直流電壓源(365V)通過使用SaberRD中的電池工具表征的鋰離子電池來實現。動力電池包-這個模型的精度決定了車速與行駛里程可以被設計驗證。SaberRD電池工具用來描述電池組。該工具可根據數據表中的曲線直觀地創建模型，內置的優化器可將模型特征與數據表曲線進行擬合對齊。
展開 如圖15所示，奧迪e-tron電動SUV的電機驅動功率逆變器由上蓋、控制電子裝置、12V接口、高壓直流電接口、通向定子繞組的交流電接口、殼體和密封件組成。奧迪e-tron電動SUV高壓功率電子控制器通過密封件和交流接口與驅動電機連接。
圖15 高壓功率電子控制器結構
1.功能
如圖16所示，電驅動控制單元，也就是功率電子控制器的主要作用是為驅動電機提供所需的交流電。每個電驅動橋都安裝有一個功率電子控制器。它將來自高壓蓄電池的直流電在功率電子控制器內部利用6個IGBT半導體開關模塊組成三相開關電路轉化為交流電。這個轉換是通過脈沖寬度調制來進行的。驅動電機的扭矩和轉速建立分別通過改變脈沖寬度和頻率來進行調節。PWM信號的脈沖寬度導通時間越長則扭矩越大，頻率越高則轉速越高。高壓功率電子控制器冷卻通過低溫冷卻管路來進行。
圖16 功率電子控制器的DC-AC轉換
2.冷卻
功率電子裝置連接在前橋和后橋上低溫冷卻循環管路上。這樣能對功率電子裝置內部的各部件起到良好的冷卻作用。
3.售后服務
功率電子裝置在損壞時只能整體更換。在功率電子裝置的測量數值中，可以讀出車橋的所有測量值，比如溫度、功率、扭矩等。
五、驅動電機相關傳感器
1.電機溫度傳感器
如圖17所示，每個電機上有兩個不同的溫度傳感器。在前橋電機上是前部交流驅動裝置冷卻液溫度傳感器G1110和前部驅動電機溫度傳感器G1093。
圖17 電機溫度傳感器的安裝位置
前部交流驅動裝置冷卻液溫度傳感器G1110用于監控流入的冷卻液的溫度。前部驅動電機溫度傳感器G1093用于測量定子溫度，為了測量精確，G1093是集成在定子繞組上的且采用冗余設計。
展開 一、驅動電機結構
1.驅動電機的相關參數
如圖1所示，奧迪e-tron電動車平臺和傳統內燃機車平臺是有所不同的，兩臺異步電機分別位于前后軸，電池位于車身的中間，布局在車底位置。位于前軸的電機(圖2)最大功率是125kW，boost模式下能夠達到135kW。位于后軸的電機(圖3)最大功率140kW，在boost模式可以爆發165kW。多數時間下，e-tron都只靠后軸的電機驅動，需要時轉化為四驅模式。這兩臺電動機，最大功率合計為265kW，峰值扭矩561N·m，0-100km/h加速時間為6.6s，要是增壓boost模式下，0-100km/h加速時間可以達到5.7s。奧迪e-tron配備了95kW時的鋰離子電池，電池單次充電可以行駛400km。
圖1 奧迪e-tron異步電機的安裝位置
圖2 位于前軸的電機
圖3 位于后軸的電機
動力電機內部集成減速齒輪組，減小尺寸。同時電機上部集成電機驅動功率逆變器。進一步簡化高壓布線，使得純電總成更緊湊。電驅動橋既保證了高功率密度，又能夠很好地適應后軸空間嚴苛的要求。更高的功率密度需要更好的電機熱管理系統。奧迪e-tron引入了高效的前后軸電驅動橋電機電控水冷系統。前橋電驅動裝置采用的APA 250平行軸式異步電機相關參數見表1，后橋電驅動裝置采用的AKA 320同軸式異步電機相關參數見表2。
表1 APA 250平行軸式異步電機技術數據
表2 AKA 320同軸式異步電機技術數據
2.驅動電機的結構
奧迪e-tron車上使用的驅動電機是異步電機。每個電機的主要部件有：帶有3個呈120°布置銅繞組(U，V，W)的定子，轉子(鋁制籠型轉子)。轉子把轉動傳入齒輪箱。
展開 純電動汽車動力總成懸置支架主動端拓撲優化.pptx
對某純電動汽車動力總成懸置主動端進行拓撲優化，找出材料最優分布空間，為輕量化提供參考。
通過不同的優化控制條件進行不同程度的拓撲計算。
目標函數：最小應變能指數
約束條件：最小頻率500Hz、最大體積分數0.3
優化控制條件：最小尺寸（20mm，15mm，25mm）、最大尺寸（40mm，30mm，50mm）、最大應力（150Mpa）
拔模約束：Draw
捕獲.jpg
通過四個優化方案對比得出：方案四相對于方案一、方案二和方案三，質量減少，且應力明顯下降，較為推薦。 當前優化結果主要針對載荷傳遞路徑，實際結構應參考工程經驗及制造方案進行細節優化與設計。對于實際設計，可參考此種結構的拓撲構型，底部貫穿孔適當擴大，上部做出適當填補調整。
展開 在基于NEDC 工況平均效率基本不變的情況下，電機成本下降約20%左右，為以后實際工作中的動力總成成本的優化設計提供了設計方法。
圖8 方案三電機效率MAP 圖分布
針對整車工況和參數要求，根據汽車理論知識，利用MATLAB程序，編制了一個流程化的小軟件（圖9），能夠快速計算整車工況的能耗分布和平均效率，指導我們進行動力總成的優化設計。
圖9 軟件運行界面
結論
本文基于整車參數要求和整車工況要求，結合汽車理論知識，提出了一種電動汽車動力總成匹配整車NEDC 工況效率最優的正向設計方法。通過匹配設計使得NEDC 工況下動力總成的平均效率提高了3%，通過對減速器速比的合理優化增大，使得動力總成的成本下降20%，且無需提高減速器、電機及電控等零部件的最高效率。
最后，基于這種方法編制設計軟件，該軟件可以針對不同整車及工況，快速獲得動力系統效率最優的組件參數。
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仿真、模擬、有限元分析、多物理場……這些術語是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術原理和演進趨勢，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專題，邀您一起探索仿真世界。本專題將以“一期一會”的形式，攜手各領域專家，圍繞Ansys全產品線的技術優勢，帶您深入解析流體、結構、電子設計及電磁仿真、光學、光子學、半導體、自動駕駛
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本文以某純電動汽車作為研究對象，依據整車設計目標對其動力總成系統進行選型匹配，并利用Cruise軟件進行整車仿真模型的建立及仿真分析，驗證選型匹配方案的合理性。
1 動力總成系統選型匹配計算
基于AMESim軟件建立了完整的純電動汽車的熱管理系統模型，并通過整車實驗驗證了模型的正確性．在此模型的基礎上，本文分別對水冷系統、高溫環境下的熱管理系統及爬坡工況下的熱管理系統進行了優化設計，并對熱管理系統的控制策略進行了優化，使熱管理系統能適應不同工況和環境溫度的整車熱管理要求．本文基于AMESim軟件對純電動汽車的熱管理系統進行優化設計的方法為研究和開發純電動汽車的熱管理系統提供了思路和參考
1引言
電動汽車在運行過程要依靠大量電池進行動力支撐，為電動汽車提供動力組合電池被稱為動力電池，動力電池通常是將許多單獨電池進行組合，經過串聯手法形成的大型電源供應裝置，在日常生活中，最為常見的動力電池通常是由280個電壓在1.2V的單獨氫電池構成，其內部電量容積為336V。在使用動力電池的過程中，由于內部組合電池存在差異性，并且對外界反應程度不統一，因此在使用過程隨著使用時間的增加
散漫說，本文介紹了純電動汽車高壓電氣系統原理設計的各個方面和注意事項，文章對多個研發項目中純電動汽車高壓電系統出現的故障及存在的安全隱患進行分析，并提出一整套針對高壓電系統安全防護、故障處理及碰撞安全的設計方案，對純電動汽車高壓系統安全設計具有一定的參考意義。以下為正文。
一、純電動汽車電氣系統安全分析
純電動轎車電氣系統主要包括低壓電氣系統、高壓電氣系統及 CAN 通訊信息網絡系統
本文提出了一種由整車參數和工況要求的電動汽車動力總成設計方法，使電機、電控及減速器的高效區間與整車工況高度重合，有效地提升了動力總成系統的綜合效率。通過基于整車工況效率匹配，合理地優化減速比和電機電磁方案，使整個動力總成在滿足整車動力性能要求和最高效率基本不變的情況下，達到基于整車NEDC 工況的動力總成效率提升和成本的最優設計。
新能源汽車講解丨電動車動力總成架構
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