Vitesco电驱动系统方案解读- 大数跨境

电动车千人会

2025-01-03

导读：Vitesco通过这种方法，有效地满足了车辆性能目标，同时系统性地缩小动力系统部件，提高整体续航里程并降低系统成本。我们一起来看看Vitesco是怎么做的吧。

导语：Vitesco在本次2023 CTI中展示一种用于优化纯电动汽车（BEV）电驱动系统尺寸的方法。通过使用MATLAB/Simulink的动态车辆仿真工具链和驾驶循环，从系统层面进行评估，以确定电驱动系统的设计要求。Vitesco通过这种方法，有效地满足了车辆性能目标，同时系统性地缩小动力系统部件，提高整体续航里程并降低系统成本。我们一起来看看Vitesco是怎么做的吧。

Vitesco，前身是大陆集团的动力总成事业群，是全球领先的开发商和制造商，专注于为可持续出行提供先进的动力总成技术。它提供适用于电动、混动及内燃机驱动系统的关键部件和智能系统解决方案。

本文主要包括以下几方面内容：

01 引言

02 整车仿真模型

03 电驱动系统的效率图

3.1 设计指标的"冲突"点
3.2 现代IONIQ5 AWD 电机系统规格说明
3.3 现代IONIQ5 AWD 电机系统效率图

04 结论

01 引言

电动汽车在国内市场正在如火如荼的进行。根据中国汽车工业协会的预测，到2024年，中国新能源汽车销量有望达到1150万辆左右。到2030年，全球销售的汽车中有64%预计将是电动汽车。

下图展示了Vitesco下一代电驱动系统的路线图，目的是为了降低总能量损失(Wh/km)、提高功率密度(kW/L)、降低成本($/kW)、减少全球变暖(CO2-kg）。

拓展：U.S. DRIVE制定过一个路线图 (U.S. DRIVE是美国能源部、美国汽车研究委员会和多家能源公司组成的非约束性伙伴关系) ，到2025年的目标：电动汽车驱动单元（EDU）的成本应至少降低25%，功率密度（kW/L）应比当前在路上行驶的状态至少增加88%。

为了实现可扩展的EDU平台，Vitesco推出了第四代EMR系列，即电控+电机+减速器的三合一驱动系统，如下图所示。

随着对无稀土驱动的需求不断增加，为了实现上面说的这些目标，一种可持续解的决方案是外部励磁同步电机(EESM)，与永磁同步电机(PMSMs)相比，它具有更高的效率、更稳定的供应链和更低的全球变暖潜力。EESM将与现有的EMR4平台相结合，形成一个无磁电机拓扑结构。

那么，Vitesco是如何通过仿真手段在第四代EMR上实现上述目标的呢？

作为系统开发人员，在设计电驱动系统之处，最重要的是要识别到代表该特定车辆平台的运行工况和驾驶行为。

Vitesco通过使用车辆和驱动数据模拟车辆动力学，以获得实际的工作点，从而在满足OEM要求基础上，降低了动力系统部件的尺寸和质量。下面我们具体看看Vitesco是怎么做的。

02 整车仿真模型

下图所示为Vitesco MATLAB/Simulink中BEV动态模型，包括电机控制器、电机和传动系统和相关的控制算法。

下图所示为对上述模型参数化定义的示意图。报告中采用了来自现代IONIQ5 AWD SUV的车辆数据，完成了对上述模型的参数化定义。具体包括 (序号与下图相对应)：

1. 电池的配置、电机的效率图
2. 车辆质量、重心、重量分布、峰值扭矩和功率、传动比等参数
3. 电池管理系统：充放电参数、能量回收策略
4. 前桥脱开策略
5. 前、后驱动系统的转矩分配策略

03 电驱动系统的效率图

电动汽车(BEV)的核心推进部件——电子驱动单元(EDU)——是一个集成了逆变器、电动机和减速器的封装系统。

3.1 设计指标的"冲突"点

下图所示为EDU驱动系统的性能示意图。在设计EDU时，通常需要平衡最大峰值转矩、最高车速、最大峰值功率、最优工作效率、最大峰值效率区域等诸多个相互冲突的设计指标，以找到最优的解决方案。

简单解释下为什么说是"冲突"？

我们知道，电机的转矩和速度与多个因素相关。如下公式，我们可以通过增加电机外径、叠长、供电电流或极对数(假设磁负荷和基频相同)，以获得具有高转矩容量的径向磁通电机，但是，这些设计更改的方向也会降低驱动系统的转速。如何应对这些"冲突"点，找到最优的解决方案，是我们系统开发人员的价值所在，这也正是我们系统工作的乐趣所在。