三合一電驅(qū)總成的案例
一種基于V模型下針對三合一電驅(qū)總成的NVH優(yōu)化型研發(fā)方案
摘要:
本文針對新能源車用三合一電驅(qū)總成NVH系統(tǒng)研發(fā)，提出了一種基于V模式的優(yōu)化型研發(fā)方案。
通過建模與仿真不僅復(fù)現(xiàn)了電磁力和齒輪嚙合剛度波動從激勵源到傳遞路徑(三合一電驅(qū)總成的結(jié)構(gòu))再到振動、噪聲響應(yīng)上的表現(xiàn)，而且追溯到了非聲源的控制器的平板金屬部件是噪聲放大的主要原因。
針對該現(xiàn)象，通過拓撲優(yōu)化提升固有頻率300~500 Hz，使平板件的噪聲由結(jié)構(gòu)噪聲傳遞為主向空氣噪聲傳遞為主轉(zhuǎn)變，再加上聲學(xué)包裹等措施，綜合性的降低噪聲10~20 dB (A)。
建模與仿真、測試和優(yōu)化通過這種基于V模式的優(yōu)化方案有機的結(jié)合到一起，節(jié)省了在子系統(tǒng)所占用的開發(fā)時間和開發(fā)成本。
關(guān)鍵詞:
V模型
；NVH (噪聲、振動及聲振粗糙度)
；電驅(qū)動
；MBS (多體動力學(xué))
；電磁噪聲
；齒輪嚙合
；拓撲優(yōu)化
；PEU (控制單元)
；ODS (工作變形分析)
；
1. 引言
新能源汽車運行時，驅(qū)動總成的部分能量會以電磁噪聲和齒輪嚙合噪聲的方式通過自身的結(jié)構(gòu)路徑及周圍的空氣路徑傳遞出來。這三類分總成在機械性能上的較大差異使得三合一電驅(qū)總成NVH性能開發(fā)成為一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程開發(fā)。
綜合新能源電驅(qū)總成NVH特性、汽車零配件開發(fā)體系復(fù)雜的特點和量產(chǎn)開發(fā)時間的限制，在系統(tǒng)集成開發(fā)上，通常會通過引入開發(fā)模型來指導(dǎo)產(chǎn)品研發(fā)，常見的有瀑布模型、螺旋模型、快速原型模型和V模型等等。
鑒于V模型本身的開發(fā)、驗證的對稱性和廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)工程的經(jīng)驗，本文提出了一種基于V模型下針對三合一電驅(qū)總成的NVH優(yōu)化型研發(fā)方案來指導(dǎo)新能源汽車三合一電驅(qū)動總成的研發(fā)。
2. 方案
2.1.
展開 技術(shù) | 三合一電驅(qū)系統(tǒng)可靠性試驗研究與應(yīng)用
隨著汽車電氣化的不斷發(fā)展，零部件的集成化設(shè)計趨勢亦不斷推進，三合一驅(qū)動總成方案成為各廠家競爭的熱土。相對早期電驅(qū)方案，三合一電驅(qū)系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)緊湊、體積變小，利于布置；質(zhì)量輕，低行駛能耗；三相直連，可靠又經(jīng)濟；重心下降，利于整車操控；高速傳動，帶來較高扭矩容量和總成效率提升；可擴展的模塊化設(shè)計，大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本效益。
1 三合一電驅(qū)系統(tǒng)概
圖1 三合一電驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2、三合一電驅(qū)系統(tǒng)可靠性研究的依據(jù)
汽車產(chǎn)品可靠性是指在一定時間內(nèi)、一定條件下，無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。對于機械結(jié)構(gòu)，其失效約90%來源于疲勞。
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隨著汽車電氣化的不斷發(fā)展，零部件的集成化設(shè)計趨勢亦不斷推進，三合一驅(qū)動總成方案成為各廠家競爭的熱土。相對早期電驅(qū)方案，三合一電驅(qū)系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)緊湊、體積變小，利于布置；質(zhì)量輕，低行駛能耗；三相直連，可靠又經(jīng)濟；重心下降，利于整車操控；高速傳動，帶來較高扭矩容量和總成效率提升；可擴展的模塊化設(shè)計，大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本效益。
1 三合一電驅(qū)系統(tǒng)概
圖1 三合一電驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2、三合一電驅(qū)系統(tǒng)可靠性研究的依據(jù)
汽車產(chǎn)品可靠性是指在一定時間內(nèi)、一定條件下，無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。對于機械結(jié)構(gòu)，其失效約90%來源于疲勞。
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隨著汽車電氣化的不斷發(fā)展，零部件的集成化設(shè)計趨勢亦不斷推進，三合一驅(qū)動總成方案成為各廠家競爭的熱土。相對早期電驅(qū)方案，三合一電驅(qū)系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)緊湊、體積變小，利于布置；質(zhì)量輕，低行駛能耗；三相直連，可靠又經(jīng)濟；重心下降，利于整車操控；高速傳動，帶來較高扭矩容量和總成效率提升；可擴展的模塊化設(shè)計，大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本效益。
1 三合一電驅(qū)系統(tǒng)概述
文中以圖1所示的三合一電驅(qū)系統(tǒng)為研究對象，主要由控制器、減速器和電機三部分組成，此結(jié)構(gòu)擺脫了電機、減速器和控制器單獨設(shè)計再組裝的思路，直接將三者進行一體化設(shè)計。此結(jié)構(gòu)具有高扭矩容量、可攜帶更高轉(zhuǎn)速電機的優(yōu)點，但對于齒輪和軸承的耐久性、殼體強度、油封密封性都提出了更高的要求，尤其是電機控制器，需要和電機作為一個主體運行，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，其運行環(huán)境發(fā)生了變化，可靠性要求更為苛刻，因此對三合一電驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性驗證具有重要意義。三合一電驅(qū)系統(tǒng)是由機械部件和電子部件組成的復(fù)雜綜合體，其可靠性取決于模塊自身的可靠性及模塊間組合方式和相互匹配，由于時間和篇幅限制，文中著重對三合一電驅(qū)動系統(tǒng)機械機構(gòu)的可靠性進行驗證。
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國外電動汽車三合一電驅(qū)系統(tǒng)
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電驅(qū)動三合一總成
專營新能源汽車驅(qū)動電機、電機控制器PEB、車載充電機OBC、DCDC減速器逆變器、電池包總成三電高壓件，具有一手貨源優(yōu)勢。
經(jīng)營品類包括：奧迪、極狐、愛馳、本田、奔馳、寶馬、別克、比亞迪、保時捷、寶駿、北京、標志、賓利、奔騰、北汽、長安 長城、大眾、東風(fēng)、DS、電咖、豐田、福特、飛凡汽車、傳祺、埃安、哈弗、海馬、漢騰、吉利、捷豹、幾何、極氪、凱迪拉克、雷克薩斯、領(lǐng)克、林肯、李想、小鵬、勞斯萊斯、理念、領(lǐng)涂、邁凱輪、哪吒、歐拉、極星、奇瑞、起亞、現(xiàn)代、日產(chǎn)、榮威、三菱、斯科達、賽力斯、上汽、騰勢、天際、五菱汽車、蔚來、沃爾沃、wey、威馬、雪佛來、雪鐵龍、宇通、云度、智己、知豆、特斯拉等等。
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【免責(zé)聲明】版權(quán)歸原作者所有，僅用于技術(shù)分享與交流，非商業(yè)用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權(quán)等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關(guān)注！
高度集成的三合一電驅(qū)動總成技術(shù)
高度集成的三合一電驅(qū)動總成技術(shù)
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高度集成的三合一電驅(qū)動總成技術(shù)
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電驅(qū)總成NVH基礎(chǔ)知識
1.電驅(qū)總成EOL測試
電驅(qū)NVH的EOL測試是為了評估電動驅(qū)動系統(tǒng)在終端使用時產(chǎn)生的噪音、振動和刺激感。以下是與NVH有關(guān)的EOL測試的一些常見內(nèi)容：
傳感器配置：通常使用2至3個加速度傳感器貼近電驅(qū)殼，位置包括電機殼正上方、電機和減速器殼結(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個麥克風(fēng)傳感器進行聲音的采集。
參數(shù)采集：通過匹配電機轉(zhuǎn)速，采集加速度和聲音信號，以獲取時域和頻域的信息。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測試的限值是通過自學(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。
通過以上的測試配置和參數(shù)采集，可以對電驅(qū)NVH進行全面的評估和分析。這些測試可以幫助制造商檢測潛在的噪音和振動問題，并采取相應(yīng)的措施來改進產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。
2.整車評估(整車麥克風(fēng)數(shù)據(jù)采集)
整車數(shù)據(jù)評估是在整車前后排布置麥克風(fēng)，并同時采集整車轉(zhuǎn)速等相關(guān)信息；最終可得到與轉(zhuǎn)速/時間相關(guān)的color map圖，通過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，只有加工缺陷才會導(dǎo)致鬼階的出現(xiàn)。
驅(qū)動電機逆變器殼體共振及電機懸置支架振動是造成8階嘯叫噪聲大。
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高清精品丨電驅(qū)動力總成-二合一、三合一賞析
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Altair“三合一”電驅(qū)動總成多物理場仿真專題 Workshop 報名啟動！
電機、電控、減速器一體化已成趨勢，“三合一”電驅(qū)動總成逐漸成為主流。共用殼體設(shè)計使得電驅(qū)動總成產(chǎn)品更加緊湊，擁有諸多優(yōu)勢。
同樣，一體化設(shè)計也使得影響產(chǎn)品的性能因素更加綜合，如電驅(qū)總成的動力特性、NVH特性、油冷電機設(shè)計的散熱特性等都進一步強化了產(chǎn)品性能多學(xué)科間的耦合，因此一體化的產(chǎn)品設(shè)計同樣催生了一體化的仿真分析需求。
為了提升設(shè)計與分析工程人員對“三合一”電驅(qū)動總成綜合分析方法的理解與應(yīng)用，Altair將于11月19日在上海舉辦“三合一”電驅(qū)動總成多物理場仿真專題Workshop。
基于統(tǒng)一的Altair HyperWorks?平臺，針對同一款“三合一”產(chǎn)品模型，實例演示電驅(qū)動總成多物理場一體化仿真分析流程，貫通電磁-結(jié)構(gòu)-流體三大物理場間的耦合應(yīng)用。
真誠期待您的參加！
Workshop亮點 :
日程安排 :
面向?qū)ο?：電驅(qū)動相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域，包括電機、NVH、熱管理等工程仿真和設(shè)計人員。
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報名咨詢：
電話：021-61171666-712 曹清蓮
郵箱：qinglian.cao@altair.com.cn
展開 下一代高壓大功率電驅(qū)總成技術(shù)路線的探討
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