混合動力總成的案例
混合動力總成NVH開發技術研究
來源：內燃機與配件
摘 要
：本文介紹了混合動力總成的發展現狀和應用前景，對混合動力總成結構和特點進行了分析，以當前主流的高效內燃機+雙電機混動變速箱Pl +P3布置方案為例，研究了混動專用高效發動機NVH開發控制策略、混動專用變速箱NVH開發控制策略、混動總成NVH開發、混動總成整車匹配NVH開發關注事項。通過對混合動力總成進行系統級和總成級的NVH設計和控制，對關鍵指標進行提前校核，有效的保障了混動總成的車機匹配表現，最終完成混合動力總成NVH性能的開發。
關鍵詞
：混動總成；高效內燃機；混動專用變速箱；NVH
0 引言
2020年10月27日，工信部發布了《節能與新能源汽車技術路線圖2. 0》，明確了傳統燃油車向混合動力發展的大目標，即 2025年混動車型在傳統乘用車中占比達到50%以上。國標《GB/T 19596-2004電動汽車術語》對于混合動力電動汽車是這樣定義的：至少能從下述兩類車載儲存的能量中獲得汽車動力的汽車。
— 可消耗的燃料；—可再充電能/能量儲存裝置。
展開 Ansys仿真平臺在長安汽車混合動力開發中的應用
內容簡介
本次獲獎作品主要講解了以下三部分內容：混合動力電子電器領域對CAE仿真能力和體系的需求；長安汽車動力研究院運用Ansys仿真平臺搭建的仿真能力和仿真體系從系統級、部件級和器件級三個層級全生命周期對電子電器可靠性、效率和安全性進行管控；從系統級、部件級和器件級三個層級分享了電磁兼容、電機、PCB板和電磁閥等相應應用案例。
關于作者
譚海 | 重慶長安汽車有限公司電磁領域CAE仿真團隊牽頭人
長安汽車動力研究院電磁領域CAE仿真團隊牽頭人，負責混合動力總成電磁高頻低頻仿真和混合動力多物理場仿真分析能力建設、流程體系建設工作；完成混合動力電子電器、電機及其電機控制器體系搭建并納入產品開發流程進行管控，實現混合動力總成電子電器領域CAE全流程管控；熟悉結構可靠性（高低周疲勞、密封、螺栓連接和焊接）、NVH、動力學、液壓、高低頻電磁、控制等領域知識，能靈活運用以上專業知識對系統進行多物理場匹配分析，應用多學科知識對系統級方案進行評估優化。
獲獎作品一覽
來源于：ANSYS
展開 用戶作品賞析 | Ansys仿真平臺在長安汽車混合動力開發中的應用
作品賞析（11）| Ansys仿真平臺在長安汽車混合動力開發中的應用
內容簡介
本次獲獎作品主要講解了以下三部分內容：混合動力電子電器領域對CAE仿真能力和體系的需求；長安汽車動力研究院運用Ansys仿真平臺搭建的仿真能力和仿真體系從系統級、部件級和器件級三個層級全生命周期對電子電器可靠性、效率和安全性進行管控；從系統級、部件級和器件級三個層級分享了電磁兼容、電機、PCB板和電磁閥等相應應用案例。
關于作者
譚海 | 重慶長安汽車有限公司電磁領域CAE仿真團隊牽頭人
長安汽車動力研究院電磁領域CAE仿真團隊牽頭人，負責混合動力總成電磁高頻低頻仿真和混合動力多物理場仿真分析能力建設、流程體系建設工作；完成混合動力電子電器、電機及其電機控制器體系搭建并納入產品開發流程進行管控，實現混合動力總成電子電器領域CAE全流程管控；熟悉結構可靠性（高低周疲勞、密封、螺栓連接和焊接）、NVH、動力學、液壓、高低頻電磁、控制等領域知識，能靈活運用以上專業知識對系統進行多物理場匹配分析，應用多學科知識對系統級方案進行評估優化。
獲獎作品一覽
展開 用戶作品賞析 | Ansys仿真平臺在長安汽車混合動力開發中的應用
內容簡介
本次獲獎作品主要講解了以下三部分內容：混合動力電子電器領域對CAE仿真能力和體系的需求；長安汽車動力研究院運用Ansys仿真平臺搭建的仿真能力和仿真體系從系統級、部件級和器件級三個層級全生命周期對電子電器可靠性、效率和安全性進行管控；從系統級、部件級和器件級三個層級分享了電磁兼容、電機、PCB板和電磁閥等相應應用案例。
關于作者
譚海 | 重慶長安汽車有限公司電磁領域CAE仿真團隊牽頭人
長安汽車動力研究院電磁領域CAE仿真團隊牽頭人，負責混合動力總成電磁高頻低頻仿真和混合動力多物理場仿真分析能力建設、流程體系建設工作；完成混合動力電子電器、電機及其電機控制器體系搭建并納入產品開發流程進行管控，實現混合動力總成電子電器領域CAE全流程管控；熟悉結構可靠性（高低周疲勞、密封、螺栓連接和焊接）、NVH、動力學、液壓、高低頻電磁、控制等領域知識，能靈活運用以上專業知識對系統進行多物理場匹配分析，應用多學科知識對系統級方案進行評估優化。
獲獎作品一覽
展開 
長文丨商用車動力總成最高系統效率的探討
3 純電動和混合動力總成系統
在實際車輛運行過程中，發動機效率明顯低于實驗室標定工況的效率。首先，發動機工況必須與行駛工況高度耦合，而不在發動機的理想工況點；其次，發動機最大扭矩和功率的設計是為了滿足車輛最大加速、爬坡的需求，而在平常的行駛工況下，動力利用低，效率也低；并且，在怠速工況下，發動機消耗燃油但不輸出機械功，效率為零，降低總平均效率。
“純電動” 通常指車輛通過蓄電池提供能量和動力來驅動車輛，而”混合”是指兩種或多種能量轉換源的組合。混合動力總成系統是具有兩個或多個動力源用于優化車輛系統中的能量流。目前典型的混合動力總成從內燃機 (internal combustion engine, ICE) 提供適當功率，結合驅動電機/發電機的功率，以滿足車輛運行的需求。驅動電機/發電機可以提供正扭矩或負扭矩，實現電趨動和電制動。儲能系統為高電壓鋰電池系統或超極電容系統等。儲能系統還可以存儲制動過程中或內燃機在高效點運行時產生的多余功率回收的能量。其他混合動力系統采用不同組合的能量轉換設備，如內燃機和液壓蓄能器存儲系統或燃料電池系統和鋰電池儲能系統等。混合動力總成系統大幅提高了車輛燃油經濟性和排放控制能力。隨著鋰電池儲能系統的功率密度和能量密度的提升， 純電動動力總成系統在輕型商用車也得到了越來越廣泛的應用。
展開 混合動力總成平臺化開發
【免責聲明】文章為作者個人觀點，不代表EDC電驅未來立場。如因作品內容、版權等存在問題，請于本文布30日內聯系EDC電驅未來進行刪除或洽談版權使用事宜。
日產公司新型混合動力總成“e-POWER”
e-POWER除了具備傳統的混合動力汽車(HEV)的良好燃油經濟性外，同時由于僅采用電機驅動，可為客戶提供強勁的動力性能和駕駛愉悅性[1]。
1 e-POWER系統的定位
為了進一步實現安全的、可持續發展的交通環境，日產汽車公司正在將車輛的智能化與電驅動化作為產品經營的核心技術(圖1)。這樣的技術開發策略、經營理念將有助于提高技術的適應性，同時能改善環境問題，并相應減少交通事故發生機率。目前汽車電動化進程已從僅在傳統內燃機上附加電動化部件的水平，發展到由電機驅動的最終目標，即電動汽車(EV)。本文所介紹的e-POWER，由于與EV共用動力傳動系統，將對EV的正式普及與應用發揮起到正面推動作用[2]。
圖1 日產汽車公司技術開發方案的2個方向
e-POWER系統最大限度地運用了純電動系統的優勢，發電系統從動力傳動系統中分離出來并作為機械裝置的技術(車輛的汽油機作為發電專用動力裝置)有以下優勢：快速、線性、順暢的加速體驗；頂尖的燃油經濟性能；與EV相近的靜音性；通過“e-POWER驅動”即可獲得全新的駕駛體驗。
展開 日產公司新型混合動力總成“e-POWER”
e-POWER除了具備傳統的混合動力汽車(HEV)的良好燃油經濟性外，同時由于僅采用電機驅動，可為客戶提供強勁的動力性能和駕駛愉悅性[1]。
1 e-POWER系統的定位
為了進一步實現安全的、可持續發展的交通環境，日產汽車公司正在將車輛的智能化與電驅動化作為產品經營的核心技術(圖1)。這樣的技術開發策略、經營理念將有助于提高技術的適應性，同時能改善環境問題，并相應減少交通事故發生機率。目前汽車電動化進程已從僅在傳統內燃機上附加電動化部件的水平，發展到由電機驅動的最終目標，即電動汽車(EV)。本文所介紹的e-POWER，由于與EV共用動力傳動系統，將對EV的正式普及與應用發揮起到正面推動作用[2]。
圖1 日產汽車公司技術開發方案的2個方向
e-POWER系統最大限度地運用了純電動系統的優勢，發電系統從動力傳動系統中分離出來并作為機械裝置的技術(車輛的汽油機作為發電專用動力裝置)有以下優勢：快速、線性、順暢的加速體驗；頂尖的燃油經濟性能；與EV相近的靜音性；通過“e-POWER驅動”即可獲得全新的駕駛體驗。
展開 某PHEV 車型動力總成的設計開發
1 引言
插電式混合動力汽車（Plug-in hybrid electric vehicle，簡稱PHEV），是介于純電動汽車與燃油汽車兩者之間的一種新能源汽車，兼顧了純電動車和燃油車的優勢，既可實現純電動零排放行駛，也能通過混動模式增加車輛的續駛里程，是解決排放問題的一個重要手段。
目前已量產的插電式混合動力汽車有豐田PRIUS PHEV、通用VOLT、三菱歐藍德PHEV、比亞迪唐等。東風也開發了插電式SUV車型。本文對東風某插電式SUV車型混合動力總成結構、控制策略等進行分析討論。
2 東風PHEV混合動力系統構成
混合動力系統將發動機動力和電機動力通過電氣線路和耦合器耦合，并向車輪傳遞，是PHEV車型核心的關鍵技術。
東風某插電式SUV車型配置的HP2多模混合動力系統結構如圖1所示，由電驅動系統、高壓供電系統兩部分構成。電驅動系統由驅動電機、發電機、雙電機控制器、集成的DCDC、多模變速箱構成。高壓供電系統由動力電池包構成。其中，發動機、發電機、驅動電機分別與減速箱的3個輸入軸連接。在不同工況下，發動機、驅動電機、電動機的動力在減速箱耦合后，輸出到差速器，驅動車輪。
HP2多模混合動力系統結構簡單，擯棄了結構復雜的動力分配裝置及機電耦合系統，采用兩個小型電機分別驅動，可有效減少單電機驅動時電機功率及電機體積，占用空間小，傳動效率高。
圖1 多模混合動力系統
2.1 電機系統
電機系統包括驅動電機總成、發電機總成、集成DCDC的雙電機控制器總成。
驅動電機總成和發電機總成均采用永磁同步電機方案，雙電機控制器可以同時控制發電機、驅動電機按整車策略工作，滿足整車驅動與發電功能需求。
展開 某PHEV 車型動力總成的設計開發 ￥500
1 引言
插電式混合動力汽車（Plug-in hybrid electric vehicle，簡稱PHEV），是介于純電動汽車與燃油汽車兩者之間的一種新能源汽車，兼顧了純電動車和燃油車的優勢，既可實現純電動零排放行駛，也能通過混動模式增加車輛的續駛里程，是解決排放問題的一個重要手段。
目前已量產的插電式混合動力汽車有豐田PRIUS PHEV、通用VOLT、三菱歐藍德PHEV、比亞迪唐等。東風也開發了插電式SUV車型。本文對東風某插電式SUV車型混合動力總成結構、控制策略等進行分析討論。
2 東風PHEV混合動力系統構成
混合動力系統將發動機動力和電機動力通過電氣線路和耦合器耦合，并向車輪傳遞，是PHEV車型核心的關鍵技術。
東風某插電式SUV車型配置的HP2多模混合動力系統結構如圖1所示，由電驅動系統、高壓供電系統兩部分構成。電驅動系統由驅動電機、發電機、雙電機控制器、集成的DCDC、多模變速箱構成。高壓供電系統由動力電池包構成。其中，發動機、發電機、驅動電機分別與減速箱的3個輸入軸連接。在不同工況下，發動機、驅動電機、電動機的動力在減速箱耦合后，輸出到差速器，驅動車輪。
HP2多模混合動力系統結構簡單，擯棄了結構復雜的動力分配裝置及機電耦合系統，采用兩個小型電機分別驅動，可有效減少單電機驅動時電機功率及電機體積，占用空間小，傳動效率高。
圖1 多模混合動力系統
2.1 電機系統
電機系統包括驅動電機總成、發電機總成、集成DCDC的雙電機控制器總成。
驅動電機總成和發電機總成均采用永磁同步電機方案，雙電機控制器可以同時控制發電機、驅動電機按整車策略工作，滿足整車驅動與發電功能需求。
展開 PHEV 車型動力總成的設計開發
隨著HP2多模混合動力系統不斷完善和提高，最終可以以不同的混合動力方案搭載在多個車型上，如HEV車型、RE-EV增程式混合動力車型、PHEV插電式混合動力車型。
PHEV 車型動力總成的設計開發
隨著HP2多模混合動力系統不斷完善和提高，最終可以以不同的混合動力方案搭載在多個車型上，如HEV車型、RE-EV增程式混合動力車型、PHEV插電式混合動力車型。
某PHEV 車型動力總成的設計開發
東風某插電式SUV車型配置的HP2多模混合動力系統結構如圖1所示，由電驅動系統、高壓供電系統兩部分構成。電驅動系統由驅動電機、發電機、雙電機控制器、集成的DCDC、多模變速箱構成。高壓供電系統由動力電池包構成。其中，發動機、發電機、驅動電機分別與減速箱的3個輸入軸連接。在不同工況下，發動機、驅動電機、電動機的動力在減速箱耦合后，輸出到差速器，驅動車輪。
HP2多模混合動力系統結構簡單，擯棄了結構復雜的動力分配裝置及機電耦合系統，采用兩個小型電機分別驅動，可有效減少單電機驅動時電機功率及電機體積，占用空間小，傳動效率高。
圖1 多模混合動力系統
2.1 電機系統
電機系統包括驅動電機總成、發電機總成、集成DCDC的雙電機控制器總成。
驅動電機總成和發電機總成均采用永磁同步電機方案，雙電機控制器可以同時控制發電機、驅動電機按整車策略工作，滿足整車驅動與發電功能需求。東風某插電式SUV發動機取消了啟動機配置，車輛啟動時，發電機通過減速箱里的齒輪副，帶動發動機飛輪旋轉，啟動發動機，實現發動機啟停功能。在車輛電池電量低于某值時，發動機帶動發電機發電，給驅動電機及動力電池供電，實現發電及串聯驅動功能。表1列出了電機總成主要性能參數。
表1 電機總成技術參數
DCDC總成集成在控制器中，替代了發動機上的發電機功能，將動力電池350V高壓電轉化為12V低壓電，保證整車儀表、燈具、各類控制器等低壓用電設備正常工作。
展開 某PHEV 車型動力總成的設計開發
東風某插電式SUV車型配置的HP2多模混合動力系統結構如圖1所示，由電驅動系統、高壓供電系統兩部分構成。電驅動系統由驅動電機、發電機、雙電機控制器、集成的DCDC、多模變速箱構成。高壓供電系統由動力電池包構成。其中，發動機、發電機、驅動電機分別與減速箱的3個輸入軸連接。在不同工況下，發動機、驅動電機、電動機的動力在減速箱耦合后，輸出到差速器，驅動車輪。
HP2多模混合動力系統結構簡單，擯棄了結構復雜的動力分配裝置及機電耦合系統，采用兩個小型電機分別驅動，可有效減少單電機驅動時電機功率及電機體積，占用空間小，傳動效率高。
圖1 多模混合動力系統
2.1 電機系統
電機系統包括驅動電機總成、發電機總成、集成DCDC的雙電機控制器總成。
驅動電機總成和發電機總成均采用永磁同步電機方案，雙電機控制器可以同時控制發電機、驅動電機按整車策略工作，滿足整車驅動與發電功能需求。東風某插電式SUV發動機取消了啟動機配置，車輛啟動時，發電機通過減速箱里的齒輪副，帶動發動機飛輪旋轉，啟動發動機，實現發動機啟停功能。在車輛電池電量低于某值時，發動機帶動發電機發電，給驅動電機及動力電池供電，實現發電及串聯驅動功能。表1列出了電機總成主要性能參數。
表1 電機總成技術參數
DCDC總成集成在控制器中，替代了發動機上的發電機功能，將動力電池350V高壓電轉化為12V低壓電，保證整車儀表、燈具、各類控制器等低壓用電設備正常工作。
展開 日野汽車混合動力技術
圖3 日野輕卡混合動力總成示意圖[3]
2.2 PCU（功率控制單元）和混合動力電池
PCU作為集成了支持混合系統的計算機、逆變器和混合動力電池的裝置，除了減輕重量外，它還可以實現良好地安裝緊湊性和整車匹配性能。
PCU為兩層結構。在上層是電池相關器件，如電池和電腦以及電池的冷卻系統、冷卻風扇和具有飛濺分離功能的冷卻管道。在底層，安裝了控制單元，如逆變器、混動電腦。這種緊湊型PCU有三個優點[4]：
（1）可以安裝在短軸距的輕型卡車上；
（2）它很容易組裝和工作；
（3）可靠性很高。
混合動力電池是具有高輸出和高可靠性的鎳氫電池（圖4）。當減速時，通過再生（充電）功能使獲得的能量對其進行有效地充電，并且在起動和加速時向電動機提供電能。
圖4 鎳氫電池[3]
2.3 混合動力系統的工作狀態
該混合動力系統根據不同工況會有6種工作狀態：（1）車輛起動時：車輛處于靜止起步狀態，離合器斷開，電動機單獨驅動車輛起步，變速器會自動選擇起步擋位，此時處于純電行駛狀態（圖5）；
（2）加速時：加速階段或需要強勁動力輸出時，離合器接合，發動機與電動機共同驅動車輛行進，此時動力輸出最強（圖5）；
（3）勻速行駛時：離合器接合，電動機不工作，勻速行駛發動機可以保持在最經濟狀態，此時只使用發動機驅動車輛能取得很好的燃油經濟性；
（4）減速時：剎車減速或滑行時，離合器斷開，車輪帶動電動機發電，電量存儲到鎳氫電池中，回收制動能量（圖5）；
（5）停車時：車輛處于停車狀態，離合器斷開，發動機會自動熄火或啟動，具備自動啟停功能。
（6）發動機起動：離合器結合，電動機通過離合器起動發動機（圖5）。
圖5 混合動力系統工作狀態[4]
2.4 環保駕駛
該系統提供了一種ECO經濟模式，實現環保地輕松駕駛。
展開 