電動推進系統設計的案例
視頻分享 I 面向電動船舶推進的集成式仿真工具
應對電動船舶推進系統設計的挑戰
電動動力總成和推進系統不僅噪音低，而且能夠減少排放。客輪、港內船和休閑船都在向全電動解決方案發展。但是，如何設計電動機和電池組并將其集成到船舶設計中成了新的挑戰。例如：
如何確保電池組在整個操作過程中滿足功率要求？
符合電力安全規定的下限電機尺寸是多少？
如何優化電機和電池，以盡可能地降低能源需求和噪音？
我們的解決方案不僅可以幫助您回答這些問題，還能解決更多問題。無論您研究的是動力系統集成、電池組和電機系統，還是高保真組件優化，我們的仿真工具都能為您的電動船舶推進系統創建數字孿生。立即觀看，了解如何預測性能，研究替代設計，更快實現您的電動設計目標。
本次電動船舶設計網絡研討會的目標受眾是哪些人？
對改用電動船舶推進系統中的設計問題感興趣的造船工程師。我們將展示如何使用 CFD 仿真預測船舶阻力，并將結果與 1D 系統仿真相結合，以預測功率要求、所需的電池組和電機架構。
我們還將介紹如何使用具有更高保真度的仿真工具研究和優化電池和電機性能。這對希望深入研究電氣組件性能的工程師和船舶供應商而言很有助益，可以使他們根據船舶要求定制產品并加快設計流程。
電動船舶推進系統仿真案例
將一艘138米首尾同型承重渡輪單程5公里的行駛時間由25分鐘縮短到至15分鐘，速度提升到10節
應對惡劣海況、水況或高地等因素，為評估船速達到10或40節所需的動力建立仿真模型
聯合電磁物理學和熱物理學進行仿真，構建并試驗針對船舶電動機的設計
了解有關船舶仿真解決方案的更多信息
要開發新一代船舶并提升現有船隊的效率，必須采用集成式設計方法。造船工程師和船舶供應商需要在短時間內實現效率改進和技術創新，并確保其設計在各種運行條件下都表現出眾。
展開 AAM和REE Automotive共同開發新型電力推進系統 專用于電動汽車
蓋世汽車訊 5月7日，全球領先的動力傳動和金屬成型技術一級汽車供應商美國車橋制造國際控股有限公司（American Axle & Manufacturing，AAM）與以色列電動汽車公司REE Automotive（REE）宣布，將共同為電動汽車開發電動推進系統。目前，REE正在與特殊目的收購公司10X Capital Venture Acquisition Corp（10X SPAC）合并上市。
（圖片來源：AAM）
根據協議，雙方將利用AAM的系統集成功能，并重點關注降低NVH（噪聲、振動和粗糙度），從而將AAM高效輕量化的下一代電驅動單元整合至REE的高度模塊化和顛覆性的REEcornerTM技術中。其中，AMM下一代電驅動單元采用完全集成的高速電機和變頻器技術，而REEcornerTM技術可為多種商用車輛應用提供完全平坦的EV底盤。該REEcorner技術將關鍵汽車部件（如轉向、制動、懸架、動力總成和控制）集成到底盤和車輪間的區域，從而顯著提高功能和經濟優勢。電動驅動裝置研發工作將在底特律AAM的先進技術和開發中心（Advanced Technology and Development Center）進行，并計劃于2021年底交付原型。
AAM董事長兼首席執行官David C. Dauch表示：“很高興與REE合作將全新電動汽車技術推向市場。通過此次合作，AMM可以使用REEcorners電驅動技術，這一點對于AMM電動推進系統的業務發展和新產品的市場擴展而言非常重要。我們相信，與REE等先進技術公司合作將加速AAM的發展，不斷向市場提供電動解決方案。”
展開 MotoCzysz利用SolidWorks推進世界上最快的電動摩托車賽車的設計
我們已將所需的電池數量減少了百分之九十多，并使電池組成為機車設計不可或缺的一個組成部分。”
影響未來的創新技術
SolidWorks還幫助MotoCzysz將許多專利技術修改應用于其他用途，如用于乘用車中。“我們在電動摩托車上的工作成果導致了動力系統技術領域的重大創新，”Schoeps指出。“我們已取得專利的冷卻系統和傳動軸裝置無疑亦可以應用于汽車驅動系統中，”Schoeps繼續說道。“SolidWorks使我們得以能夠開發出一些真正偉大的技術，這些技術將為未來的電動汽車提供動力。”
展開 #電動汽車#圈內人對電動汽車空調系統和對電動汽車設計方向的看法
近幾年為什么電動自行車能擠垮摩托車，電動自行車操作簡便就是主要原因之一，特別是對于婦女和老年人，學騎摩托車是很困難的，可學電動自行車就簡單多了，像有一定年齡的老年人，都六十多歲的人了，平時對機械一竅不通，學騎摩托車學不會，可學電動自行車很快就學會了。
電動自行車替代摩托車的另一個重要原因就是費用低。我們農村好多人原來有摩托車，但為了降低費用又換成電動自行車了。電動自行車最大的購買群體正是廣大的工薪階層和農村人。隨著他們收入的提高，他們買車的愿望會越來越強烈，但他們肯定買不起高價位的車，也用不起高耗能的車，低價位低能耗的電動汽車才是他們的首選。
電動汽車的主要缺點是空調和暖氣不好解決，還有就是續航里程短速度慢。
我想到這樣一個解決電動汽車空調的方法：
設計一種汽車專用的小型發電機組，這種機組可以參考現在市場上銷售的便攜式小型發電機組，功率在1KW左右（估計一千瓦的小型發電機組夠了，我們家用的26的空調器一小時耗電量不超過一千瓦）。在需要空調或暖氣的時候，啟動這套發電機組專供空調或暖氣就可以了，這套系統就能解決電池帶不動空調或帶了空調會大大降低續航里程的問題。還能在電池電力不足時直接給汽車供電，雖然供電量很小，但至少能解燃眉之急，慢慢開到可以充電的地方。估計這套系統耗油量在1升/百公里左右。舍不得用又不怕熱的就可以不開，開不開都不會影響車的
速度和續航里程。
再說續航里程。工薪階層一般就是開車上下班，既然每天上下班那就不會太遠，太遠了每天往返就不現實了；還有農村用戶，一般的村民也就是開車進城辦事，或走親訪友或上下班，一般也不會太遠。那么滿足這幾項需求只要不低于100公里的續航里程就可以了。
展開 
電動汽車動力電池均衡方法研究 附電動汽車動力電池管理系統設計譚曉軍下載
3.2均衡結果
組合電池的內部差異會影響電動汽車的運行效率與安全性，因此為了減少電池荷電狀況的異常，采用均衡裝置將組合電池進行連接，改善電池的性能，增長電池的使用周期。例如對28組12Ah、336V的鎳氫組合電池進行電源輸出，經過測量和得出電壓差異值低于0.05V。此外，將該組合電池的電壓降低到電池荷電狀況的10%，將此范圍內的所有組合電池進行對比，就可以得出組合電池的均衡前后電壓差異指數為50mA，說明均衡效果顯著。再者，組合電池的均衡前電壓小于均衡后的電壓，并且動力電池的容量上升49Ahs，同比增加16%。得出如果上述組合電池不進行均衡處理，就會導致電池差異性越發嚴重，使得動力電池的輸出功率大大降低。
4結語
本文就當前電動汽車動力電池的均衡中存在的問題進行闡述，并使用上述均衡方式進行實驗，將12Ah、336V的鎳氫組合電池采用集中均衡與分散均衡的方法進行實驗，根據結果所得的電壓差異都小于0.05V，符合均衡檢測的標準。從另一方面說明采用均衡方式解決組合電池之間額不平衡差異是十分有效的。但是如果在進行解決的過程中，由于組合電池的數目較大，導致動力電池的內部差異過大，此時應當將組合電池的規格、體積、質量進行統一，加設檢測節點，及時尋找出其中存在問題的組合電池，能夠在一定程度彌補均衡方式的不足之處。
下載地址：電動汽車動力電池管理系統設計譚曉軍
展開 純電動汽車高壓電氣系統設計原理
根據國際電工標準的要求，人體沒有任何感覺的電流安全閾值是 2 mA，這就要求人體直接接觸電氣系統任何一處的時候，流經人體的電流應該小于2 mA 才認為整車絕緣合格。
因此，在純電動汽車的開發過程中，應特別考慮電氣系統絕緣問題，嚴格按照電動汽車相關國標標準要求設計，確保絕緣電阻能夠滿足人身安全需求，保證絕緣電阻值大于 100 Ω/V。
02
電動汽車高壓電氣系統安全設計概述
相對于傳統汽車而言，純電動汽車采用了大容量、高電壓的動力電池及高壓電機和電驅動控制系統，并采用了大量的高壓附件設備，如：電動空調、PTC 電加熱器及 DC/DC 轉換器等。由此而隱藏的高壓安全隱患問題和造成的高壓電傷害問題完全有別于傳統燃油汽車。
根據純電動汽車的特殊結構及電路的復雜性，并考慮純電動汽車高壓電安全問題，必須對高壓電系統進行安全、合理的規劃設計和必要的監控，這是電動汽車安全運行的必要保證。
1、高壓系統構成
圖1示出純電動汽車高壓系統框圖。作為純電動汽車高壓系統安全管理的單元，合理的功能布局和安全可靠的控制策略是實現該系統功能的重要保證。
圖1 純電動汽車高壓系統框圖
2、高壓電氣安全系統的總目標
高壓電氣系統控制與安全管理和故障診斷的總目標是確保純電動汽車在靜止、運行及充電等全過程的高壓用電安全。
03
高壓電氣系統安全設計
根據純電動汽車安全標準要求，并從車載儲能裝置、功能安全、故障保護、人員觸電防護及高壓電安全管理控制策略等方面綜合考慮，應對電動汽車高壓電系統進行以下四方面設計。
展開 純電動汽車整車及三電系統設計開發
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2、108頁PPT，純電動汽車整車控制策略（技術干貨、建議收藏）
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4、電動汽車正向開發對動力電池性能要求及系統熱失控防護措施（PPT可下載）
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6、卷起來了：海通剛拆完比亞迪，中信就拆了特斯拉（報告可下載）！
展開 談談純電動汽車高壓電氣系統設計原理
根據國際電工標準的要求，人體沒有任何感覺的電流安全閾值是 2 mA，這就要求人體直接接觸電氣系統任何一處的時候，流經人體的電流應該小于2 mA 才認為整車絕緣合格。
因此，在純電動汽車的開發過程中，應特別考慮電氣系統絕緣問題，嚴格按照電動汽車相關國標標準要求設計，確保絕緣電阻能夠滿足人身安全需求，保證絕緣電阻值大于 100 Ω/V。
二、電動汽車高壓電氣系統安全設計概述
相對于傳統汽車而言，純電動汽車采用了大容量、高電壓的動力電池及高壓電機和電驅動控制系統，并采用了大量的高壓附件設備，如：電動空調、PTC 電加熱器及 DC/DC 轉換器等。由此而隱藏的高壓安全隱患問題和造成的高壓電傷害問題完全有別于傳統燃油汽車。
根據純電動汽車的特殊結構及電路的復雜性，并考慮純電動汽車高壓電安全問題，必須對高壓電系統進行安全、合理的規劃設計和必要的監控，這是電動汽車安全運行的必要保證。
1、高壓系統構成
圖1示出純電動汽車高壓系統框圖。作為純電動汽車高壓系統安全管理的單元，合理的功能布局和安全可靠的控制策略是實現該系統功能的重要保證。
圖1 純電動汽車高壓系統框圖
2、高壓電氣安全系統的總目標
高壓電氣系統控制與安全管理和故障診斷的總目標是確保純電動汽車在靜止、運行及充電等全過程的高壓用電安全。
三、高壓電氣系統安全設計
根據純電動汽車安全標準要求，并從車載儲能裝置、功能安全、故障保護、人員觸電防護及高壓電安全管理控制策略等方面綜合考慮，應對電動汽車高壓電系統進行以下四方面設計。
展開 電動汽車用三合一電驅動系統設計與驗證
(a) 290 V電動工況下電機輸出轉矩曲線
(b) 290 V發電工況下電機輸出轉矩曲線
(c) 290 V電動工況下電機輸出功率曲線
(d) 290 V發電工況下電機輸出功率曲線
圖9 系統輸出特性曲線
(a) 290 V系統效率
(b) 290 V控制器效率
(c) 290 V電機效率
圖10 系統效率MAP圖
4.2 溫升測試
為確定控制器IGBT在峰值工況下的真實溫升，對樣機做溫升實驗。控制器入水口水溫65 ℃，流量8 L/min，峰值工況下的系統溫升曲線如圖11所示。從圖11中可看出，峰值工況下IGBT內檢測到的最高溫度穩定在89℃左右，推算芯片溫度在115 ℃以下，滿足使用要求；電機在60 s時間內達到最高溫度130 ℃左右，滿足磁鋼使用要求。
圖11 峰值工況下系統溫升曲線
5 結 語
本文針對某款新能源車的開發需求，設計了一款三合一電驅動系統，詳細介紹了產品的結構設計、電氣原理以及冷卻系統方案，并對系統的冷卻性能做了熱仿真分析研究。
展開 電動汽車電機驅動系統EMC設計及測試研究
引言
電機驅動系統作為電動汽車的動力來源及將電能轉換為機械能的關鍵設備，在電力轉換的過程中會產生大量的傳導及輻射騷擾信號，是電動汽車EMC問題的主要零部件之一。
由于監管機構的強制要求及各車廠出于提高自身競爭力的考慮，目前設計人員已對電動汽車的EMC問題做了較多的研究，相關的國家標準也日益為人們所熟知。
其中GB/T18655—2018《車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》是零部件廠商應用最為廣泛的EMC標準之一，該標準在新修訂的內容中增加了對高低壓部件的適用性部分，包括高低壓耦合的測量方法及高壓部分的限值等，并在附錄I高壓部件的示例中提到帶電機的逆變器。
但該標準未限定測試中電機及控制器應處于的工作狀態，根據文獻的研究，不同工作狀態下電機驅動系統的傳導及發射騷擾性能在不同頻段有不同的表現。除此之外，工業與信息化部在2018年推出了針對性適用于電動汽車用電機驅動系統的EMC標準GB/T36282—2018《電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性要求和試驗方法》，此標準從整車應用的角度出發，對電機驅動系統的輻射騷擾限值、輻射抗擾及傳導抗擾、靜電放電抗擾都做了全面的要求，是電機驅動系統較為全面的EMC標準，該標準還對測試時電機驅動系統應處于的工作狀態做了明確要求，得到了認可和廣泛應用。
EMC測試往往是電機驅動系統測試的后期環節，同時也是關鍵環節，若EMC測試的效果不理想，可能導致開發過程較多的重復，同時由于EMC測試資源緊張，其測試費用也十分高昂，廠家一般都難以預留充足的EMC測試整改時間。因而，在設計階段對影響EMC性能的關鍵因素做較為充分的考慮，在方案設計中對可能存在的EMC問題進行設計消除，是設計工程師必須考慮的內容。
展開 電動汽車電機驅動系統EMC設計及測試研究
引 言
電機驅動系統作為電動汽車的動力來源及將電能轉換為機械能的關鍵設備，在電力轉換的過程中會產生大量的傳導及輻射騷擾信號，是電動汽車EMC問題的主要零部件之一。
由于監管機構的強制要求及各車廠出于提高自身競爭力的考慮，目前設計人員已對電動汽車的EMC問題做了較多的研究，相關的國家標準也日益為人們所熟知。
其中GB/T18655—2018《車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》是零部件廠商應用最為廣泛的EMC標準之一，該標準在新修訂的內容中增加了對高低壓部件的適用性部分，包括高低壓耦合的測量方法及高壓部分的限值等，并在附錄I高壓部件的示例中提到帶電機的逆變器。
但該標準未限定測試中電機及控制器應處于的工作狀態，根據文獻的研究，不同工作狀態下電機驅動系統的傳導及發射騷擾性能在不同頻段有不同的表現。除此之外，工業與信息化部在2018年推出了針對性適用于電動汽車用電機驅動系統的EMC標準GB/T36282—2018《電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性要求和試驗方法》，此標準從整車應用的角度出發，對電機驅動系統的輻射騷擾限值、輻射抗擾及傳導抗擾、靜電放電抗擾都做了全面的要求，是電機驅動系統較為全面的EMC標準，該標準還對測試時電機驅動系統應處于的工作狀態做了明確要求，得到了認可和廣泛應用。
EMC測試往往是電機驅動系統測試的后期環節，同時也是關鍵環節，若EMC測試的效果不理想，可能導致開發過程較多的重復，同時由于EMC測試資源緊張，其測試費用也十分高昂，廠家一般都難以預留充足的EMC測試整改時間。因而，在設計階段對影響EMC性能的關鍵因素做較為充分的考慮，在方案設計中對可能存在的EMC問題進行設計消除，是設計工程師必須考慮的內容。
展開 
免費領課 | 通過仿真加快車輛電動化工程：優化能源管理策略以推進電動汽車創新
通過仿真加快車輛電動化工程
主講嘉賓：來自 Lion Electric 公司
考慮到相關系統的復雜性，進行電動動力系統工程設計以實現最大里程和最佳性能是一項艱巨的挑戰。實現電動汽車架構，并滿足指定的里程、功率、駕駛操控性、舒適性和安全性，從而理解各個子系統如何相互作用，這一點至關重要。通過在設計周期的早期階段將電池、電動機、逆變器、發電機與所有其他車輛子系統集成在一起，能夠捕捉整車的能量分布情況，從而在屬性之間取得理想平衡。能夠以虛擬方式探索所有 EV/HEV 配置的性能對于控制上市時間和開發成本至關重要。
此在線研討會將闡述如何通過仿真加快電動汽車最佳熱能管理策略驗證。我們的主講嘉賓布魯諾·皮隆來自 Lion Electric 公司，會介紹他們公司如何使用仿真解決方案縮短設計概念化和性能驗證之間的周期時間，并最終保持他們在電動校車市場中的前沿地位。此在線研討會將探討如何成功部署恰當的方法并運用 Maya HTT 之類合作伙伴的技術經驗來虛擬探索并驗證關鍵組件和子系統及其在集成過程中的性能，從而滿足里程、駕駛操控性和性能要求，同時減少物理實驗并降低成本。
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展開 電動汽車用三合一電驅動系統設計與驗證
圖6 峰值工況下IGBT溫度分布
3 三合一系統硬件設計
三合一電驅動系統的電氣原理如圖7所示，控制系統在12 V電源網絡下工作，通過CAN網絡與整車進行通訊，控制器功率部分的逆變單元能夠將直流電轉化為交流電并輸入至永磁同步電動機，控制器成熟的底層配置和軟件算法以及各采樣電路、保護電路，可以確保電機控制器穩定工作。
三合一電驅動系統的PCB由控制板和驅動板組成，驅動單元和控制單元之間通過線束通訊，避免高低壓之間的干擾。PCB電路通常集成有通訊電路、溫度采樣電路、電壓采樣電路、相電流采樣電路、轉子位置檢測電路、電源轉換電路、驅動電路以及各保護功能電路等，這些電路組合在一起共同確保整個三合一電驅動系統的正常工作。
圖7 三合一電驅動系統電氣原理框圖
4 樣機性能實驗驗證
為了進一步研究三合一電驅動系統的輸出性能，制作樣機并對系統的輸出特性、效率以及溫升進行測試，測試臺架如圖8所示。
圖8 三合一電驅動系統臺架測試圖
4.1 系統性能測試
在290 V電壓工況下，分別對樣機進行系統輸出外特性、系統效率、系統溫升的測試。
系統輸出特性如圖9所示，三合一電驅動系統在電動和發電工況下均可以穩定輸出峰值功率55kW和峰值轉矩150N·m。三合一電驅動效率測試結果，如圖10所示，電動工況下，系統最高效率為95.5%，控制器最高效率為98%，電機最高效率為97.5%；發電工況下，系統最高效率為94.5%，控制器最高效率為97.5%，電機最高效率為97.5%。
展開 電動汽車用三合一電驅動系統設計與驗證
圖3 電機控制器結構示意圖
1.3 電機定、轉子結構設計
為滿足技術指標的要求，定、轉子結構需要經過反復的設計、仿真分析與校核。最終經過計算分析確定鐵心規格：外徑180 mm，長度125 mm。電機機殼采用低壓鑄造成型，機殼內部自帶螺旋式冷卻水道。驅動電機定、轉子結構如圖4所示。
圖4 驅動電機定、轉子結構示意圖
2 冷卻系統設計
不同于分體式電驅動系統，三合一電驅動系統集成度更高，熱量集中，系統的冷卻設計是三合一產品開發過程中的關鍵一環。本文的三合一電驅動系統冷卻水道結構如圖5(a)所示，電機機殼設計有螺旋結構水道，這種結構可以降低流阻，增強對繞組的冷卻效果。電控冷卻水道出口與電機冷卻水道入口集成設計;控制器水道結構如圖5(b)所示，水道內設計云朵狀翅片結構以增大該部分的散熱面積，加強對IGBT的冷卻效果。工作時，冷卻液首先由整車冷卻系統進入電機控制器，對電機控制器進行冷卻散熱后再流入電機，對電機進行冷卻，最終冷卻液從電機出水口流出，完成對系統的冷卻散熱。
展開 干貨丨電動汽車動力驅動系統設計
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