電驅(qū)三合一驅(qū)動技術(shù)的案例
技術(shù) | 三合一電驅(qū)系統(tǒng)可靠性試驗研究與應(yīng)用
3、三合一電驅(qū)系統(tǒng)對可靠性試驗技術(shù)要求的選擇與應(yīng)用
3.1 電子/電氣元件機械負(fù)荷可靠性試驗方法選擇
在三合一電驅(qū)總成系統(tǒng)中對電子/電氣元件機械負(fù)荷可靠性考核將使用ISO 19453-3-2018標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下幾點原因：
三合一電驅(qū)系統(tǒng)的電子/電氣部件機械負(fù)荷可靠性技術(shù)要求：
3.2 電機、減速器機械可靠性試驗方法的應(yīng)用
3.2.1 電動汽車用驅(qū)動電機系統(tǒng)可靠性試驗方法介紹與分析
借鑒汽車發(fā)動機可靠性測試規(guī)范，采用定轉(zhuǎn)速、變化轉(zhuǎn)矩的工作模式且選用3個不同電壓平臺，對新能源驅(qū)動電機的可靠性進行考核，同時試驗對于不同車型的電機測試時間有所不同。圖2所示的是單個循環(huán)的試驗工況，其中nN為被試電機額定轉(zhuǎn)速，ns為試驗過程中被試電機轉(zhuǎn)速設(shè)定值(r/min)，當(dāng)電壓為額定電壓或者最高電壓時，ns=1.1×nN；而電壓為最低電壓時，ns =最低電壓/最高電壓×nN；Tpp為被試驅(qū)動電機系統(tǒng)在峰值功率的額定扭矩(N·m)，當(dāng)電壓為最高電壓時, Tpp=峰值功率/ns；當(dāng)電壓為最低電壓時，Tpp=峰值功率/nN；TN為被試驅(qū)動電機系統(tǒng)的額定扭矩(N·m)；t為時間。
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3、三合一電驅(qū)系統(tǒng)對可靠性試驗技術(shù)要求的選擇與應(yīng)用
3.1 電子/電氣元件機械負(fù)荷可靠性試驗方法選擇
在三合一電驅(qū)總成系統(tǒng)中對電子/電氣元件機械負(fù)荷可靠性考核將使用ISO 19453-3-2018標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下幾點原因：
三合一電驅(qū)系統(tǒng)的電子/電氣部件機械負(fù)荷可靠性技術(shù)要求：
3.2 電機、減速器機械可靠性試驗方法的應(yīng)用
3.2.1 電動汽車用驅(qū)動電機系統(tǒng)可靠性試驗方法介紹與分析
借鑒汽車發(fā)動機可靠性測試規(guī)范，采用定轉(zhuǎn)速、變化轉(zhuǎn)矩的工作模式且選用3個不同電壓平臺，對新能源驅(qū)動電機的可靠性進行考核，同時試驗對于不同車型的電機測試時間有所不同。圖2所示的是單個循環(huán)的試驗工況，其中nN為被試電機額定轉(zhuǎn)速，ns為試驗過程中被試電機轉(zhuǎn)速設(shè)定值(r/min)，當(dāng)電壓為額定電壓或者最高電壓時，ns=1.1×nN；而電壓為最低電壓時，ns =最低電壓/最高電壓×nN；Tpp為被試驅(qū)動電機系統(tǒng)在峰值功率的額定扭矩(N·m)，當(dāng)電壓為最高電壓時, Tpp=峰值功率/ns；當(dāng)電壓為最低電壓時，Tpp=峰值功率/nN；TN為被試驅(qū)動電機系統(tǒng)的額定扭矩(N·m)；t為時間。
展開 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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【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(rèn)為文中來源標(biāo)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！
國外電動汽車三合一電驅(qū)系統(tǒng)
國外電動汽車三合一電驅(qū)系統(tǒng)
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)
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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下一代驅(qū)動系統(tǒng)丨分布式電驅(qū)控制關(guān)鍵技術(shù)解決方案
下一代驅(qū)動系統(tǒng)丨分布式電驅(qū)控制關(guān)鍵技術(shù)解決方案
三合一電驅(qū)動系統(tǒng)振動噪聲分析研究
驅(qū)動電機作為電動汽車的關(guān)鍵部件之一,其性能決定了電動汽車的主要性能指標(biāo)[1]。振動噪聲特性是一個非常重要的電機評價標(biāo)準(zhǔn),不正常的振動會加劇電機內(nèi)部的摩擦,增加損耗,進而影響電機的使用壽命,還會影響乘客的乘坐舒適性[2]。
目前,為了達(dá)到成本控制、輕量化設(shè)計等要求,電機、控制器、減速器等一體化發(fā)展成為必然趨勢。三合一電驅(qū)系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)緊湊,利于布置;質(zhì)量輕,行駛能耗低;三相直連,可靠又經(jīng)濟;重心下降,利于整車操控;高速傳動,帶來較高的扭矩容量和總成效率的提升[3]。相比于傳統(tǒng)驅(qū)動電機,三合一電驅(qū)動系統(tǒng)帶來了其他的振動噪聲問題,主要是電磁噪聲和機械噪聲。電磁噪聲主要由徑向電磁力產(chǎn)生,目前已對電磁噪聲的產(chǎn)生機理進行了深入研究。文獻[4]指出電磁振動是定子與轉(zhuǎn)子間徑向力、切向力的脈動引起的；文獻[5]研究了轉(zhuǎn)子不同斜極方式對電機電磁力的影響,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子斜極可以有效降低徑向力波,機械噪聲主要由減速器齒輪嚙合和控制器結(jié)構(gòu)振動所產(chǎn)生。
本文對某新型三合一電驅(qū)動系統(tǒng)進行振動噪聲測試,發(fā)現(xiàn)控制器蓋板發(fā)生共振,輻射出強烈的噪聲;提出從“源”與“接受者”(電機激勵與控制器蓋板)進行優(yōu)化,通過對轉(zhuǎn)子開槽減小徑向電磁力波,通過對蓋板進行加筋與加厚處理,增加蓋板的剛度。試驗結(jié)果表明,優(yōu)化后的驅(qū)動系統(tǒng)噪聲水平顯著降低。
1 驅(qū)動系統(tǒng)振動噪聲產(chǎn)生機理
1.1 驅(qū)動電機徑向電磁力分析
電機中,主磁通沿徑向進入氣隙,并在轉(zhuǎn)子和定子上產(chǎn)生徑向力,從而引起電磁振動和噪聲。作用于定子鐵芯內(nèi)表面單位面積上的徑向電磁力[6]可以表示為:
(1)
其中:b(θ,t)為氣隙磁密;μ0=4π×10-7H/m;θ為空間角度;t為時間。
展開 電驅(qū)動三合一總成
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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?fù)鋬?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?fù)鋬?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 電動汽車用三合一電驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計與驗證
圖1 三合一電驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)鍵零部件
電驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)：峰值功率55 kW，峰值轉(zhuǎn)矩150 N·m，最高轉(zhuǎn)速10 000 r/min。本文設(shè)計的三合一電驅(qū)動系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，驅(qū)動電機前端與減速器連接固定，電機控制器安裝于電機與減速器的上方，此方案集成度高，整體體積較小。同時，冷卻技術(shù)作為三合一電驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)的核心，本文將控制器冷卻液出口與電機冷卻液入口集成設(shè)計，實現(xiàn)了控制器散熱水道與電機冷卻水道的一體化設(shè)計，使得整個產(chǎn)品成本更低、散熱效果更好。
圖2 三合一電驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
1.2 IGBT模塊選型
控制器結(jié)構(gòu)如圖3所示，IGBT作為核心功率器件，其關(guān)鍵控制要素包括參數(shù)及可靠性要求、過流和短路保護、過電壓保護等。因此，IGBT選型要綜合考慮其自身的輸出效率、控制器運行峰值電壓及驅(qū)動電機最大反電動勢等條件。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)進行計算評估，控制器持續(xù)工作電流需達(dá)到210 A，故選用斯達(dá)HP1 IGBT模塊(型號：GD400FFX65P3S)。
展開 新能源車電驅(qū)技術(shù)爆發(fā)！鎂合金電驅(qū)橋領(lǐng)銜！
7 月新能源車電驅(qū)領(lǐng)域技術(shù)成果密集落地：聯(lián)合電子推全球首款量產(chǎn)鎂合金電驅(qū)橋，減重 8kg 助續(xù)航升 4%；YASA 13kg 電機功率達(dá) 550kW 創(chuàng)紀(jì)錄，韓國團隊研發(fā)無銅電機，日產(chǎn)發(fā)布第三代 e-POWER 系統(tǒng)。同時，碳化硅電控項目啟動，多款電機專利獲批，上海機電、三菱電機也分別布局人形機器人關(guān)節(jié)技術(shù)，行業(yè)輕量化、高功率化趨勢顯著。
1.鎂合金電驅(qū)橋量產(chǎn)落地，聯(lián)合電子減重 8kg助力續(xù)航提升 4%
7 月 27 日，聯(lián)合電子發(fā)布全球首款批量鎂合金電驅(qū)動橋，以鎂代鋁實現(xiàn) 輕量化突破。一體鑄造殼體（電機、減速器、逆變器深度集成）將重量由 25 kg降至 17kg，單套減重 8kg，總成功率密度達(dá) 4.4kW/kg，峰值功率超 250kW。 針對鎂合金剛度低、易腐蝕、高溫蠕變?nèi)箅y題，聯(lián)合電子通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化、 獨立水道隔離及特殊材料工藝完成技術(shù)攻關(guān)，NVH與耐蝕性能均達(dá)鋁合金水 準(zhǔn)。裝車實測顯示，整車百公里電耗降低 4.2% ，500km續(xù)航車型可額外增加 21km ，同時減少維護成本。該產(chǎn)品兼容平行軸或行星排減速方案，適配小型 至中大型新能源車型，預(yù)計 2025 年四季度起批量供貨。此前，上汽智己、 匯川聯(lián)合動力、星驅(qū)科技已相繼實現(xiàn)鎂合金電驅(qū)殼體量產(chǎn)，單車用鎂量由 15 kg向 45kg躍升，標(biāo)志著新能源車輕量化進入“鎂時代 ”。
2. 匯川聯(lián)合動力發(fā)布新一代商用車油冷電機
7 月 17 日，匯川聯(lián)合動力推出專為輕卡、重卡設(shè)計的油冷電機系統(tǒng)。通 過電機、油泵、油冷器一體化設(shè)計，油液直接噴淋定轉(zhuǎn)子并主動潤滑軸承， 凝露風(fēng)險大幅降低，設(shè)計壽命首次突破百萬公里，持續(xù)輸出功率較水冷方案 提升 30% ，峰值轉(zhuǎn)速可達(dá) 25000 rpm 。同時絕緣系統(tǒng)全面升級，滿足 1000V 高壓平臺。
展開 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
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