純電動車動力系統選型的案例
純電動汽車動力系統選型匹配與仿真
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
純電動汽車的動力總成系統主要由驅動電機、動力電池、傳動系統以及控制系統構成。其動力總成系統結構簡圖如下圖1所示。
為了對純電動汽車動力總成系統進行選型及匹配，應明確整車參數及所要求的性能指標。整車參數及性能指標如表1-2所示。
1.1 驅動電機選型計算
1.1.1最高轉速及基速
最高車速可由以下公式計算得出：
（1）
圖1 純電動汽車動力總成系統結構簡圖
可得到電機的最高轉速為nmax=2274.04r/min；電動機的最高轉速與額定轉速的關系可用擴大恒功率區系數β來表示，根據關系式可得電機的基速n0：
（2）
因此，取最高轉速和基速分別為2500 r/min和780r/min。
表1 純電動汽車整車參數
表2 整車性能指標
1.1.2功率匹配
對于驅動系統峰值功率需求主要考量最高車速、某一車速下滿足最大爬坡度以及原地起步加速時分別對應的峰值功率需求。
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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
純電動汽車的動力總成系統主要由驅動電機、動力電池、傳動系統以及控制系統構成。其動力總成系統結構簡圖如下圖1所示。
為了對純電動汽車動力總成系統進行選型及匹配，應明確整車參數及所要求的性能指標。整車參數及性能指標如表1-2所示。
1.1 驅動電機選型計算
1.1.1最高轉速及基速
最高車速可由以下公式計算得出：
（1）
圖1 純電動汽車動力總成系統結構簡圖
可得到電機的最高轉速為nmax=2274.04r/min；電動機的最高轉速與額定轉速的關系可用擴大恒功率區系數β來表示，根據關系式可得電機的基速n0：
（2）
因此，取最高轉速和基速分別為2500 r/min和780r/min。
表1 純電動汽車整車參數
表2 整車性能指標
1.1.2功率匹配
對于驅動系統峰值功率需求主要考量最高車速、某一車速下滿足最大爬坡度以及原地起步加速時分別對應的峰值功率需求。
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作者：趙暢，朱春紅
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
純電動汽車的動力總成系統主要由驅動電機、動力電池、傳動系統以及控制系統構成。其動力總成系統結構簡圖如下圖1所示。
為了對純電動汽車動力總成系統進行選型及匹配，應明確整車參數及所要求的性能指標。整車參數及性能指標如表1-2所示。
展開 純電動物流車的結構布置及動力傳動系統匹配
3 結語
通過對整車的結構布置和動力系統匹配及校核，本車型研發方案切實可行。該款電動物流車整車平臺搭載大容量三元鋰電池，永磁同步電動機，高效控制系統。強大的動力系統配合靈活的車身平臺，使得該車具有動力強勁、續駛里程長、噪聲小、安全舒適、運營成本低等特點。純電動物流車的結構布置及動力傳動系統匹配總體符合開發預期。
EDC電驅未來
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純電動物流車動力系數參數匹配設計
電動汽車對降低環境污染與節省燃料方面有至關重要的作用。隨著電子商務的迅速發展，物流車在交通運輸中的占比日益增大，因此純電動物流車引起了較多學者的關注。
本文主要基于純電動物流車的動力性，對電機、變速器、電池的主要參數進行匹配。結合工程實際，引入了安全系數，為純電動物流車的動力系統參數匹配提供了一種有效的方法。
2 純電動物流車結構分析
純電動物流車的動力傳動部分主要基于傳統車的底盤平臺開發所建，其核心是將蓄電池和電動機相結合作為動力源來代替了發動機。這樣純電動物流車以蓄電池和充電系統作為能源系統，變速器和電動機作為驅動系統，構成了純電動汽車動力傳動的核心部分，簡化了汽車的傳動系統與動力傳動路線。本文以某款純電動物流車開發為例，其整車基本參數如表1[6]，所設計的整車性能參數如表2。
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2 純電動物流車結構分析
純電動物流車的動力傳動部分主要基于傳統車的底盤平臺開發所建，其核心是將蓄電池和電動機相結合作為動力源來代替了發動機。這樣純電動物流車以蓄電池和充電系統作為能源系統，變速器和電動機作為驅動系統，構成了純電動汽車動力傳動的核心部分，簡化了汽車的傳動系統與動力傳動路線。本文以某款純電動物流車開發為例，其整車基本參數如表1[6]，所設計的整車性能參數如表2。根據動力性能指標結合工程實際，來確定驅動電機、傳動系統傳動比、動力電池的參數，從而提供一種可用于工程實際的有效設計方法。
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電動汽車對降低環境污染與節省燃料方面有至關重要的作用。隨著電子商務的迅速發展，物流車在交通運輸中的占比日益增大，因此純電動物流車引起了較多學者的關注。
本文主要基于純電動物流車的動力性，對電機、變速器、電池的主要參數進行匹配。結合工程實際，引入了安全系數，為純電動物流車的動力系統參數匹配提供了一種有效的方法。
2 純電動物流車結構分析
純電動物流車的動力傳動部分主要基于傳統車的底盤平臺開發所建，其核心是將蓄電池和電動機相結合作為動力源來代替了發動機。這樣純電動物流車以蓄電池和充電系統作為能源系統，變速器和電動機作為驅動系統，構成了純電動汽車動力傳動的核心部分，簡化了汽車的傳動系統與動力傳動路線。本文以某款純電動物流車開發為例，其整車基本參數如表1[6]，所設計的整車性能參數如表2。
展開 輕型純電動商用車動力電池冷卻性能分析
1概述
電池作為純電動車的動力元件，直接影響到車輛的續駛里程、壽命和整車性能。對于純電動車來說，動力電池的充放電可能隨時進行。充放電是典型的電化學過程，其伴生的反應熱很容易引起電池組內100℃以上的溫差，如不及時散熱，對充放電過程、電池的可靠性和壽命都有極大的負面影響，電池熱效應問題也會影響到整車的性能和壽命。目前對動力電池冷卻主要是:保證充放電時產生的熱量及時散出;各模塊間溫度分布均勻。因此，本文以國內某輕型商用純電動車用磷酸鐵鋰電池包為研究對象，對現有電池冷卻方案進行了性能試驗對比和數據分析，確定了電池包冷卻的最終方案。
2動力電池冷卻方案
動力電池的冷卻主要有風冷、制冷劑冷卻和水冷三種方式;與其他兩種冷卻技術相比，風冷方式技術更成熟，其研發、制造成本相對較低，周期短，目前被廣泛采用，國內目前市場上的純電動汽車也主要以風冷為主。風冷方式又分自然冷卻和強制冷卻。因此，某輕型商用純電動車型動力電池也選擇風冷方式，設計了強制冷卻和自然冷卻兩種風冷方式。強制冷卻是由鼓風機將乘員艙內被空調冷卻的25～30℃空氣抽進電池箱體，通過電池箱體內部強制對流帶走電池散發的熱量，最后排入環境中。自然冷卻無單獨冷卻系統，僅依靠自然對流散熱，該方式電池溫度高，但成本低。
為滿足車輛總重量大、續駛里程長的要求，該車型選用磷酸鐵鋰電池電容量達75kWh。因在現有成熟車型上進行動力總成改型設計，受車體空間影響，電池必須安放在地板下，且電池模塊必須分別放置在前后兩電池箱內才能滿足安裝要求。電池包冷卻方案結構示意圖如圖1。
展開 純電動汽車動力懸置系統匹配要點
城市道路的路面不平度帶來的低頻隨機振動激勵，這一部分也屬于穩態激勵，通過懸掛系統傳遞到車架、車身、動力總成和座椅，路面隨機振動激勵經過懸架的衰減、過濾之后，其有效作用頻率范圍會進一步降低到5Hz 的范圍內，且由于現階段的電動車主要用于城市交通，城市道路的路面不平度一般都比較很小，因此可以暫時不考慮這一部分激勵。但是在考慮動力總成受力極限工況時，路面所帶來的垂直方向的回彈或沖擊慣性力（瞬態激勵）需要包括在內。因此對于純電動汽車，電機的扭矩波動遠低于發動機，而且主要出現在蠕行、加速、減速和制動工況，其頻率與發動機轉動階次也無明顯關聯。但電機的扭矩則明顯大于發動機。
所以懸置匹配優化的著眼點則應該是動力總成的扭矩，懸置系統首先應具備足夠的抗扭限位能力，確保在大扭矩的作用下動力總成的位移量處于合理范圍，在此基礎上再考慮隔振性能。
因此，純電動汽車對懸置系統的隔振能力要求低于傳統燃油車，但對懸置系統抗扭限位能力的要求遠高于燃油車。基于這種考慮，工藝簡單、可靠性好能并且提供大剛度的橡膠懸置更適合電動汽車，液壓懸置反而不適用。要注意的是，提升懸置軟墊的剛度和限位能力并不意味著NVH性能的降低。相反，很多情況下懸置系統隔振能力差并不是因為懸置軟墊過于剛硬，而是因為懸置軟墊過于柔軟，在大扭矩作用下被壓死失去緩沖功能。例如，電機或者減速器的階次噪聲可能以結構噪聲的形式，通過懸置系統傳遞到乘員艙內。如果懸置軟墊太柔軟，很可能在全扭矩工況被壓死，從而加劇結構噪聲的傳遞。一般建議在正向和反向最大扭矩下，每個懸置軟墊的變形量都控制在10mm以內。
圖4 電機懸置布置示意
關于剛體模態解耦和模態頻率分布分析，對于燃油車一般都是將6階剛體模態頻率規劃在5-18Hz，并且繞曲軸轉動的模態頻率要小于發動機怠速激勵頻率的0.707。
展開 純電動載貨車動力性和經濟型參數設計
本文以純電動廂式運輸車為研究對象，按照車輛動力性和經濟性指標要求，對電動機和動力電池等關鍵部件進行參數匹配，并利用CRUISE 軟件對整車進行性能仿真優化控制邏輯。
1 整車方案
目前純電動商用車動力總成形式和布置不同可分為三種結構：
圖1
圖2
圖3
圖1 為電動機直驅方案結構相對比較簡單，為滿足車輛動力性能電動機需要較大的扭矩，此結構主要應用在對動力性要求不高的輕型車輛；圖2 為電機+變速器方案，通過變速箱不同檔位的調節可以滿足車輛在不同工況下的動力性要求，此結構主要應用在中、重車型；圖3 為輪轂電機方案，傳動鏈效率高，但非簧載質量大，對車輛平順性影響較大同時該方案結構復雜導致成本比較高。考慮到將要開發車型的市場定位以及開發成本，本項目采用電動機直驅方案。
純電動輕型載貨車主要由車身系統、底盤系統、動力系統及電氣附件等構成，其動力系統主要由動力電池及管理系統、驅動電機及控制系統等組成，電氣附件主要包括電動空調壓縮機、PTC 加熱器、電動轉向油泵等。純電動輕型載貨車主要總成部件如圖下所示。
展開 寶馬i3純電動車空調系統熱泵解析
一、帶熱泵的加熱回路
寶馬i3純電動車的熱泵換熱器安裝在冷卻液泵和電加熱器之間。由于使用熱泵，電加熱器的電能消耗明顯減少。
在進行效率比較時，清晰地顯示了熱泵節約的能量。為了獲得5kW的輸出熱量，由于電阻損失，電加熱器需要消耗5.5kW的電能。而帶熱泵的系統只需要2.5kW的電能。EKK使用這些電能壓縮制冷劑，在熱泵換熱器產生所需的輸出熱量。如圖1所示。
圖1 熱泵和電加熱器效率比較
1 熱泵 2 電加熱器 A 輸出熱量 B 消耗的電能
冷卻液回路只是增加了熱泵換熱器。即使使用熱泵，也必須配置電加熱器，以保證系統發生故障時，還能夠達到乘客艙所需的溫度，如圖2所示。為了防止回路堵塞或損壞，必須使用寶馬i3新型專用冷卻液。
圖2 帶熱泵的乘客艙加熱
1 乘客艙換熱器 2 電加熱器 3 電動冷卻液泵(12V) 4 儲液罐 5 熱泵換熱器
二、熱泵系統圖
在寶馬i3純電動車上，電機和動力電控裝置產生的可用廢熱很少。即使在寶馬i3增程式純電動車上，也不使用增程式發動機上產生的廢熱。為了減輕重量，該款增程式純電動車上不配置熱泵。
由于配置了熱泵，使用電加熱器的純電動車的行駛里程并不明顯減少。乘客艙所需的熱量由帶熱泵的暖風空調系統提供。
熱泵的工作原理與暖風空調系統相反，高溫高壓的制冷劑流過冷凝器時，釋放的熱能直接排入大氣。而高溫高壓的制冷劑流過熱泵熱交換器時，制冷劑釋放的熱能用于加熱乘客艙。如圖3所示。
展開 
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福特推出純電動F-100Eluminator概念車 由全新板條箱電機提供動力
隨著向電動汽車轉變加速，Ford Vehicle Personalization和Ford Performance Parts將持續為客戶提供新的選擇，如Eluminator e-crate電機。這是福特電動汽車高性能零部件和配件組合中的第一款產品，該組合將不斷增長。
這款e-crate電機的部件編號為M-9000-MACH-E，現在獲得授權的福特零部件倉庫經銷商處有售，或可在Ford Performance Parts在線購買。其零售價為3900美元，面向尋求橫向動力系統的開發者，以使現代或老式轎車、卡車和SUV等一系列車輛實現電氣化。每臺 Eluminator e-crate電機可提供281hp和430N·m的扭矩。
Ford Performance計劃與一些領先的性能制造商展開合作，為Eluminator動力系統開發更多的組件，包括電池系統、控制器和逆變器，以完成售后全交鑰匙電氣化閉環解決方案。
-END-
展開 麥格納純電動動力系統EtelligentReach將于2022年上市 可使EV續航增加30%
蓋世汽車訊 據外媒報道，麥格納的全新純電動互聯動力系統EtelligentReach，將于2022年在一款新車型上首次亮相。整個系統中包括兩個電機、逆變器和變速箱，并通過先進的軟件，最大限度地提升車輛的續航里程和驅動性能。
（圖片來源：麥格納公司）
受益于eDrive技術進展和整體車輛開發方法，EtelligentReach的續航里程增加多達145公里，比該領域的某些量產BEV車型提高了30%。
麥格納采取通過軟件包管理多種車輛功能的方法，以優化單個驅動組件和整個車輛的交互。例如，在該新車型上，EtelligentReach利用功能性、模塊化控制單元，集成各種動力系統和底盤功能，其中包括帶有斷開系統的車輛動態控制器，可以提高效率，同時減少CO2排放；以及縱向扭矩矢量功能，能在所有道路條件下單獨控制每個車軸，將安全系數提高達10%，同時減少動態轉彎時的轉向力。
用戶可在若干駕駛模式中進行選擇，從而進一步提高駕駛體驗。在麥格納逆變器中使用碳化硅，可實現額外的效率增益。
在麥格納的產品組合中，EtelligentReach只是最近開發的電氣化解決方案之一；其他系統包括EtelligentEco，這是一種智能、互聯的PHEV系統，可以減少高達38%的溫室氣體排放，并提供獨特的云連接功能；以及EtelligentForce，可以讓汽車制造商在不犧牲效用和功能的情況下為卡車供電。該公司將在2022年國際消費電子展（CES 2022）展示這些產品。
-END-
展開 讀者投稿｜純電動汽車動力電池管理系統五部曲之二：單體電池建模研究
第一篇 動力電池試驗研究
第二篇 單體電池建模研究
純電動汽車的主要能量來源為動力電池系統，其性能直接影響整車的經濟性、動力性和可靠性。電動汽車與傳統燃油汽車最大的區別是用動力電池作為動力驅動，而作為銜接電池組、整車系統和電機的重要紐帶，電池管理系統(BMS)的重要性不言而喻。完善的 BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監控電池組及各電池單芯的運行狀態，有效預防電池組自燃，實現突發事件預警，為保障安全贏得時間。
筆者在梳理電池管理系統開發過程中的關鍵技術，為動力電池管理系統設計，測試生產提供理論基礎。計劃分為5個篇章來整理電池管理系統的開發中關鍵技術，今天首先聊一下第二篇章單體電池建模研究及模型參數。
圖1 電池管理系統開發過程中的關鍵技術
單體電池模型用以模擬電池動力學特性動態電池模型，是設計高效可靠的電池管理系統（Battery Management System）的基礎。鑒于等效電路模型簡單的結構，良好的動態響應特性，以及狀態空間方程易于求取的優點，因此非常廣泛的應用于純電動汽車電池管理系統的研究領域中。
不同單體電池模型對比
建立單體電池等效電路模型，將模型與電池辨識參數進行配比，同時利用辨識工具完成參數識別，分析電池端電壓在不同工況下的動態響應，并逐步改進電池等效電路模型，提高電池精度，為后期電池狀態估計（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎。
展開 