混合動力車及電動汽車的先進數(shù)值仿真(編輯修改稿)
2025-06-12 08:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 確地控制蓄電池與電動機/ 發(fā)電機之間的能量傳輸，并根據(jù)路況和駕駛員指令做出邏輯判斷來調(diào)節(jié)動力傳動系統(tǒng)。為了在各種駕駛條件下都能以最高效率工作，供給牽引電動機的電能需要根據(jù)傳感器監(jiān)測到的位置、速度、溫度等反饋信號，通過高頻開關器件（如絕緣柵雙極型晶體管，IGBT）嚴格控制。 熱管理是混合動力汽車電力電子設計所關注的一個主要問題。由動力傳動系統(tǒng)傳遞到車輪和再生制動充入電池的所有能量都需要通過電力電子器件完成。因此，即使電子器件極微小的功率損失也能產(chǎn)生大量的熱。各種工作環(huán)境下（如炎熱的沙漠或者冬天零度以下）的熱量都需要嚴格管理并做好散熱，避免電子元器件及其周邊部件的熱損壞。因此，需要對電力電子中的電氣損耗做精確計算，為了確保有效的冷卻，還要確定和設計散熱通路。 ●電磁干擾/ 電磁兼容 電力電子開發(fā)中的主要挑戰(zhàn)之一是電磁干擾及電磁兼容。由于供給電動機的能量通過高頻開關功率器件的控制進行傳遞，因此各種電氣元件之間的電磁干擾就成為一個重要的問題。如果不考慮這些問題，電磁干擾就會破壞信號傳遞和檢測并影響電動機正常工作。因此，電磁干擾的影響必須仔細研究并在邏輯控制中有所考慮，這就需要全面地研究電動機、母線及周圍電磁部件內(nèi)和周邊的電磁場，且這些部件工作時是相互連通、相互耦合的。電機控制器電子電路圖IGBT 的電磁干擾/ 電磁兼容分析仿真技術的應用 即使在沒有樣機的條件下，工程師也可以使用多物理仿真軟件研究不同載荷條件下產(chǎn)品的設計性能。不僅實體和真實載荷情況可以通過準確的仿真而建模，而且流體、機械、熱物理、電化學、電磁力的影響及其相互之間的作用也可以模擬，并且可以通過仿真模型來調(diào)整設計。這樣，產(chǎn)品設計可以更快，并且可以在設計的前期進行性能優(yōu)化，以避免在產(chǎn)品開發(fā)的后期發(fā)生意外和問題。 用于混合動力/ 純電動汽車的仿真工具涵蓋范圍寬，包括機械、流體動力學、熱學、電氣和電磁等領域。這些工具既可以用于解決動力傳動系統(tǒng)單個部件開發(fā)的問題——電池組、牽引電動機/ 發(fā)電機、電力電子等，也可以用于由這些子系統(tǒng)集成的、復雜動力傳動系統(tǒng)的設計和研究。電池組仿真 為了避免過熱造成電池能效降低以及使用壽命縮短，電池熱管理是混合動力/ 純電動汽車開發(fā)的重中之重。對圓柱形電池單體，工程師通常采用風冷策略，其中包括電池組外殼的形狀設計，由鼓風機和導流片形成足夠的氣流以實現(xiàn)最佳的冷卻。對矩形電池單體，冷卻一般通過與電池單體相接觸的熱交換器中液體循環(huán)來實現(xiàn)。電池熱管理的控制算法則根據(jù)溫度和充電器狀態(tài)來改變每個電池單體的負荷。 將參數(shù)化法和實驗設計法與計算流體力學求解器相結(jié)合，可分析復雜的三維冷卻液流動和多媒質(zhì)聯(lián)合（從固體到液體）傳熱，以評估和優(yōu)化不同的熱管理系統(tǒng)配置。為了評估電池組的長駕駛循環(huán)性能，線性時不變法可實現(xiàn)高效的實時仿真。 工程師可以借助電路仿真技術評估控制算法，來研究降低電池壽命和導致電池爆炸的影響因素，如過充、大電流充/ 放電、外部短路或其它的電路問題。研究此類算法時，采用能夠?qū)⑷S物理模型（流體動力學和機械）無縫集成到控制電路仿真中的軟件顯然是最理想的。 為了解決如碰撞和異物穿透電池等事故造成的電池組結(jié)構問題，結(jié)構力學軟件可用于評估結(jié)構的完整性，以防止電池組有毒內(nèi)容物的溢出以及可能造成熱失控與電池爆炸問題的單體損壞。這種虛擬樣機設計軟件也同樣適用于研究振動，耐久性和疲勞壽命。電動機/ 發(fā)電機仿真 在電動機/ 發(fā)電機研發(fā)中，設計者必須重點考慮電機的電磁問題。根據(jù)最初的CAD 圖紙及裝配體的相關工程設計指標，電子設計優(yōu)化軟件可定義電動機/ 發(fā)電機的主要設計參數(shù)，包括永磁材料、繞組分布圖、繞組匝數(shù)、氣隙等，而寄生參數(shù)提取工具則可用于計算電動機的電氣特性。風冷圓柱型電池模塊網(wǎng)格（左）及冷卻液流速圖（右） 這些軟件輸出的模型和設計數(shù)據(jù)可以輸入到電磁仿真軟件中，從而可計算電動機的轉(zhuǎn)矩曲線——在電動模式驅(qū)動車輛時，轉(zhuǎn)矩如何隨時間上升；在停車
公司管理相關推薦
鄂ICP備17016276號-1