03 汽车电动化解决方案
电动汽车电机控制工作原理及优化方案
新能源汽车的三电是指：动力电池、驱动电机、整车电控。
三电是新能源汽车的核心，在动力电池技术的发展上，不时有新技术与新热点出现。
在电控领域，我们的发展一直处于比较初级的阶段。
电控效率的提升，能显著提升纯电动汽车的整车经济性。
电控，广义上电控有整车控制器、电机控制器与电池管理系统。
本文介绍电机控制的的工作原理及优化方案。
01电机控制器电机控制器是连接电机与电池的神经中枢，用来调校整车各项性能，足够智能的电控不仅能保障车辆的基本安全及精准操控，还能让电池和电机发挥出充足的实力。
02电机控制器的工作过程电机控制器单元的核心，便是对驱动电机的控制。
动力单元的提供者--动力电池所提供的是直流电，而驱动电机所需要的，则是三项交流电。
因此，电控单元所要实现的，便是在电力电子技术上称之为逆变的一个过程，即将动力电池端的直流电转换成电机输入侧的交流电。
为实现逆变过程，电控单元需要直流母线电容，IGBT等组件来配合一起工作。
当电流从动力电池端输出之后，首先需要经过直流母线电容用以消除谐波分量，之后，通过控制IGBT的开关以及其他控制单元的配合，直流电被最终逆变成交流电，并最终作为动力电机的输入电流。
如前文所述，通过控制动力电机三项输入电流的频率以及配合动力电机上转速传感器与温度传感器的反馈值，电控单元最终实现对电机的控制。
下图是一个典型的纯电动汽车动力系统电气图，其中蓝色线是低压通讯线，所有通讯、传感器、低压电源等等都要通过这个低压接头引出，连接到整车控制器和动力电池管理系统。
红色线为高压动力线。
两对高压接口。
一对输入接口，用于连接动力电池包高压接口；另外一对是高压输出接口，连接电机，提供控制电源。
电机工作原理的不同，直接影响调控过程的复杂程度和精确性。
按照控制从易到难排列，分别是直流无刷电机，永磁同步电机，开关磁阻电机，异步电动机。
电控的难易，既包括硬件系统设计的规模大小、造价高低，也包括软件算法实现的控制精度高低和为了达到这个精度所采用的策略和方法的鲁棒性的好坏。
新能源电动汽车的电机控制和调节
电机控制系统正逐渐实现集成化， 将多个功能模块集成在一个控制器 中，降低系统的复杂性和成本。
02
电机控制策略
矢量控制
总结词
矢量控制是一种通过控制电机的输入电压或电流，实现电机转矩和磁通独立控制的电机控制策略。
详细描述
矢量控制通过将电机的输入电压或电流分解为转矩和磁通两个分量，分别进行控制，从而实现对电机 转矩和速度的高精度调节。这种控制策略广泛应用于高性能的电机控制系统，如新能源电动汽车的电 机控制系统。
调速系统
01
02
03
机械调速
通过改变电机输入轴与输 出轴之间的传动比实现调 速，具有结构简单、成本 低等优点。
电气调速
通过改变电机输入电压或 电流实现调速，具有调速 范围广、控制精度高等优 点。
智能调速
利用现代控制理论和技术 实现电机最优控制和节能 运行，具有自动化程度高 、节能效果好等优点。
电机驱动与调节系统的优化
能效管理系统的发展趋势
智能化管理
利用先进的传感器、通信和人工智能技术，实现能效管理的智能 化和自适应调节，提高管理效率和准确性。
集成化设计
将电机、电池、热管理系统等部件进行集成设计，优化整体能效 性能，降低系统复杂性和成本。
可再生能源利用
结合太阳能、风能等可再生能源，实现电动汽车的绿色能源供给 ，进一步提高能效和环保性能。
直接转矩控制
总结词
直接转矩控制是一种通过直接控制电机的转矩和磁通，实现对电机转矩和速度进行快速响应控制的电机控制策略 。
详细描述
直接转矩控制通过直接检测电机的转矩和磁通，并采用相应的控制算法，实现对电机转矩和速度的快速调节。这 种控制策略具有快速响应和鲁棒性强的特点，适用于需要高动态性能的电机控制系统，如新能源电动汽车的电机 控制系统。
电动汽车电池常见故障及解决方案
电动汽车电池常见故障及解决方案电动汽车电池是电动汽车的重要组成部分，其性能直接影响着电动车的续航里程和使用寿命。
然而，由于电池化学反应的特性和外部环境因素的影响，电动汽车电池在使用过程中常常会出现故障。
本文将介绍电动汽车电池常见故障及解决方案。
首先，电动汽车电池最常见的故障是容量衰减。
随着电池使用时间的增加和充放电循环的次数增多，电池容量会逐渐下降。
容量衰减会导致电动车的续航里程变短，影响驾驶体验。
解决方案之一是定期对电池进行容量测试，及时发现容量衰减的情况。
此外，优化充放电策略和使用温度控制等方法也可以减缓电池容量衰减的速度。
其次，电动汽车电池还容易出现充电速度变慢的问题。
充电速度变慢可能是由于电池内阻增加、充电设备故障等原因引起的。
解决方案之一是定期对电池进行内阻测试，及时发现内阻增加的情况。
此外，确保充电设备正常工作，使用符合规范的充电设备也可以避免充电速度变慢的问题。
另外，电动汽车电池还容易出现温度过高的故障。
在高温环境中，电池内部的化学反应会加速，导致电池温度升高。
如果电池温度过高，不仅会影响电池的功率输出，还会缩短电池的使用寿命。
解决方案之一是优化电池的散热设计，在电池周围设置散热装置，提高散热效率。
此外，电动车主在使用过程中要避免长时间在高温环境下停放车辆，以减少电池温度升高的风险。
最后，电动汽车电池还容易出现充电不完全的问题。
充电不完全可能是由于充电设备故障、电池内部故障等原因引起的。
解决方案之一是确保充电设备正常工作，使用符合规范的充电设备。
此外，定期对电池进行诊断和维护，及时发现电池内部故障，可以避免充电不完全的问题。
综上所述，电动汽车电池常见故障包括容量衰减、充电速度变慢、温度过高和充电不完全等问题。
对于这些故障，我们可以通过定期测试、优化充放电策略、使用符合规范的充电设备、优化散热设计等方法来解决。
电动汽车电池是电动车的核心部件，合理的使用和维护可以延长电池的使用寿命，提高电动车的续航里程。
汽车供应商解决方案白皮书
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应急预案
针对可能出现的严重风险，制定应急预案，确保能够 迅速应对风险。
06
汽车供应商解决方案未 来发展前景展望
发展方向展望
电动化转型
随着环保意识的提高和政策的推动，汽车供应商将向电动化转型， 加大对电动汽车和混合动力汽车的研发和生产。
智能化升级
自动驾驶、车联网等技术的快速发展，将推动汽车供应商向智能化 升级，提升产品的科技含量和竞争力。
的需求。
供应商管理将更加规范，质量将更加稳定，成本将更加合理，
03
效率将更加高效。
03
汽车供应商解决方案设 计
解决方案设计思路
1
针对汽车供应商面临的痛点，提出具有针对性的 解决方案。
2
结合行业最佳实践和成功案例，为供应商提供可 操作的指导。
3
考虑供应商的实际情况，制定符合其需求的解决 方案。
解决方案主要内容
的生产和销售。
部分供应商缺乏技术创新和产品 研发能力，无法满足汽车制造企
业的需求。
部分供应商管理不规范，存在质 量不稳定、成本过高、效率低下
等问题。
供应商发展趋势
01
随着汽车制造业的发展，供应商行业将不断壮大，并向专业化 、精细化方向发展。
02
供应商将更加注重技术创新和产品研发，以满足汽车制造企业
风险识别与评估
供应商选择风险
供应商可能无法按时提供高质量的产品或服务，导致生产中断或 质量下降。
成本控制风险
实施汽车供应商解决方案可能导致成本上升，如采购成本、运输 成本等。
技术实施风险
技术实施过程中可能遇到的技术难题、系统兼容性问题等。
风险应对措施
供应商选择风险应对
汽车的电动化、智能化、网联化
责任编辑：王莹汽车的电动化、智能化、网联化何芳 （英飞凌汽车电子事业部大中华区营销总监）1 汽车的电动化、智能化、网联化趋势英飞凌认为，汽车的电动化、智能化、网联化趋势将带动车内半导体含量的大幅增长。
电动汽车日渐流行，ADAS 渗透率稳步提升，用户对舒适性及驾乘体验的追求日益提高，都离不开半导体技术的支持。
而这三方面正是英飞凌汽车半导体业务所关注的核心应用。
1)在汽车电动化方面，核心痛点在于续航能力、动力性能和充电时间。
行驶里程不仅取决于电池的容量和性能，也跟整车系统的能源管理水平密切相关，特别是高性能的电机和电控系统。
这其中，功率半导体是电控系统的核心，主要包括IGBT 和MOSFET 。
硅基IGBT 技术相对比较成熟，市场竞争的重点在于产品性能的稳定性和可靠性。
业界的趋势是定制化模块封装以及双面冷却集成，以进一步提升IGBT 模块的综合性能。
虽然S i C 器件成本较高，但随着成品率和原材料利用率的提高以及SiC 对于整车系统的贡献，SiC MOSFET 的应用将很快在系统成本上取得优势。
保守预计至2025年，碳化硅技术在汽车电子功率器件领域的渗透率将超过20%2)ADAS 和智能网联方面，随着L2+到L3的演进，主要挑战在于法规和车内系统复杂性的增加。
从技术上来讲，在目前常见的三种传感技术中（摄像头、激光雷达和毫米波雷达），激光雷达的综合性能最优。
但无论采用哪种技术路线，都离不开高性能传感器以及传感器融合技术，同时还需要应对功能安全及信息安全等方面的新挑战。
3)在舒适性与用户体验方面，在网联化的驱动下，车身互联及安全性都需要很多新技术，以及很好的产品技术融合。
2 英飞凌的解决方案英飞凌是汽车功率半导体重要的供应商，在IGBT 和SiC MOSFET 方面有着深厚的技术积累和坚实的市场地位。
英飞凌在SiC 技术领域拥有25年的发展经验，针对多种新能源汽车系统已推出广泛的SiC 解决方案以及全方位的车规级产品系列，包括CoolSiC™车用肖特基二极管，CoolSiC™车用MOSFET ，全SiC 模组的HybridPACK™ Drive 等。
理想汽车的可持续能源解决方案
理想汽车的可持续能源解决方案随着全球能源需求的不断增长和气候变化问题的日益严重，寻找可持续的能源解决方案对汽车产业来说变得尤为重要。
本文将探讨理想汽车的可持续能源解决方案，以促进汽车行业的可持续发展。
一、背景介绍随着石油资源的枯竭和环境问题的日益恶化，汽车行业迫切需要寻找替代能源来推动其未来发展。
可持续能源成为了汽车行业关注的核心议题，能源效率提升和排放减少成为了新一代汽车的重要指标。
二、电动汽车1. 充电技术的改进为了解决电动汽车充电时间长、续航里程短的问题，研发人员不断改进充电技术，例如快速充电技术和无线充电技术的应用。
这些创新将极大地提高电动汽车的使用便利性和充电效率。
2. 电池技术的突破目前电动汽车所使用的锂离子电池容量和寿命有限，且存在一定的安全隐患。
因此，研究人员正致力于开发更加先进的电池技术，如固态电池和燃料电池，以提高电动汽车的能量密度和安全性。
三、氢燃料电池汽车1. 概念和原理氢燃料电池汽车利用氢气与氧气的化学反应来产生电能，从而驱动电动机工作。
它具有零排放、低噪音和长续航里程等优点。
此外，氢气可以方便地通过可再生能源生产，具有很强的可持续性。
2. 基础设施建设目前氢燃料电池汽车的普及受到氢气供应基础设施的限制。
为了解决这个问题，全球各地正积极建设氢气加氢站，以满足氢燃料电池汽车的充氢需求。
四、生物燃料汽车1. 生物燃料的种类生物燃料包括生物乙醇、生物柴油和纯植物油等，它们可以由农作物、污泥和废弃物等可再生资源生产而成。
相较于传统燃料，生物燃料具有较低的碳排放量和环境影响。
2. 适用性和挑战生物燃料汽车可以使用现有汽车基础设施，且无需更换引擎。
然而，生物燃料的生产方式和资源利用争议较多，例如竞争性与食品生产、大规模种植对土地的压力等。
五、未来展望1. 多能源并存未来汽车的可持续能源解决方案可能是多能源并存的模式，电动汽车、氢燃料电池汽车和生物燃料汽车等可以互相补充，以满足不同需求和应对能源转型的挑战。
瞄准电动化 德纳加速电驱动解决方案布局
74 建设机械技术与管理 2020.06 在刚刚结束的上海宝马展上，美国德纳股份有限公司（下称“德纳”）推出一款专用于工作高度超过6米的电动臂式和剪叉式作业平台的整合系统。
该系统配备有德纳 Spicer Torque-Hub TM轮毂驱动器、低压内部永磁电机、逆变器、回转驱动器、泵马达、系统泵、比例阀和电子控制单元，不仅可以提高设备使用的安全性、生产率、操作员舒适度和可靠性，同时也可以降低总体拥有成本，以及设备对环境的影响。
在提供动力传输和能源管理解决方案方面，德纳一直处于世界领先地位。
除常规动力传动解决方案外，近年来，德纳还积极在混合动力和电动化赛道上谋篇布局。
目前，德纳已经与徐工集团、中联重科、三一重工、临工重机、鼎力等中国装备制造企业建立了密切的合作关系。
自1991年在中国建立业务机构以来，德纳通过在工程和制造资源方面的大量投资，稳步增强其为中国汽车以及工程装备制造商提供支持的能力。
瞄准电动化 德纳加速电驱动解决方案布局德纳中国区总裁马库斯·金在采访中表示，进入中国以来，德纳一直耕耘本地市场。
公司不仅仅提供全系列的动力传输配套，在内燃配套方面，德纳也提供了静液压解决方案。
“在产品制造能力上，德纳早已在江苏无锡成立非公路产品制造工厂，主要生产车桥、变速箱等产品。
”除无锡工厂外，近两年德纳相继在盐城和潍坊也投资建立了配套工厂，加速在中国的业务布局。
其中，潍坊工厂专门生产电机驱动设备，可以提供高压和低压两种完整的解决方案。
今年8月，德纳在中国盐城又开设了一个新的16,000平方米的制造和装配厂，以扩大公司高度专业化的轮毂驱动器、行星驱动器、斜齿轮和锥齿轮的齿轮箱以及静液压解决方案的生产。
据介绍，盐城工厂全面投入运营后，每年能够为建筑、农业和工业市场的原始设备制造商（OEM）供货约160,000件。
与此同时，随着今年中国风电市场大火，德纳亦将目光瞄准风电建设配套的重型履带吊。
马库斯·金表示：“离岸风电是德纳现在十分关注的一个市场，它对履带式起重机的增量达本刊记者白洋到了一定程度的影响。
电动汽车技术的充电与储能解决方案
电动汽车技术的充电与储能解决方案随着环境保护和能源危机的日益严峻，电动汽车成为了人们关注的热点话题。
电动汽车作为可持续发展的交通工具，极大地降低了对传统石油资源的依赖，并减少了尾气排放对环境的污染。
然而，电动汽车技术的核心问题之一是充电与储能解决方案。
本文将就电动汽车技术的充电与储能解决方案进行探讨。
一、充电基础设施的建设为了满足电动汽车充电需求，充电基础设施的建设显得尤为重要。
首先需要建设充电桩网络，包括公共充电站和私人充电桩。
公共充电站应布局合理，覆盖城市主干道和重要交通枢纽，方便电动汽车的长途行驶。
私人充电桩则可以安装在住宅小区、商业楼宇等场所，为用户提供便利的充电服务。
此外，还需要统一的充电标准和支付方式，方便用户使用充电设施并确保充电安全。
二、快速充电技术的发展快速充电技术可以有效缩短电动汽车的充电时间，提高用户的使用便利性。
目前，已经出现了多种快速充电技术，如直流快速充电、感应式无线充电等。
直流快速充电技术可以通过专用的充电设备，将电能以较高的功率输入电动汽车电池组，实现快速充电。
感应式无线充电技术则通过电磁感应原理，实现车辆与充电设备间的无线能量传输，用户不再需要插拔充电器，方便且安全。
三、换电技术的应用换电技术是另一种解决电动汽车长充电时间的方案。
它将电动汽车的电池组设计成可拆卸的模块，用户在电池电量低时，可以到充电站进行电池的更换。
相较于传统充电方式，换电技术可以快速完成电池组的更换，减少用户等待时间。
而且，换电站可以通过高效的电池管理和维护，保证电池组的性能和安全。
四、储能技术的发展储能技术在电动汽车充电与储能解决方案中发挥着重要作用。
一方面，可再生能源如风能、太阳能等的不稳定性给电动汽车充电带来了挑战。
通过储能技术，可以将多余的电能储存起来，并在需要时释放出来，以满足电动汽车的充电需求。
另一方面，储能技术还可以在电动汽车停车时，对电网进行电能储存调峰，减少对电网的冲击，提高电网的稳定性。
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汽车电动化应用方案智能网联新能源车分会场Restricted © Siemens AG 2018Realize innovation.安全及耐久电动车型开发带来新的工程挑战里程焦虑整车布置设计车辆工程每次充电公里数碰撞| 失火| 回收热| NVH | 能源平台工程Vehicle Electrification面向广泛的汽车电动化需求确保协同、数字化的持续性、多领域的追溯性以及功能安全电池、电驱、电控、电气架构、电动执行器及其集成研发校核&验证多属性优化VEM NVH电池电池性能预测模组优化参数辨识老化模型热管理整车热管理电池包热管理电驱电机设计悬置优化NVH 分析EMC电控VCU BMS 软件开发电动执行器EPS EPBTorque vectoringIbooster Ebooster电气架构整车线束端到端工具CAD-电气-热三电测试基于模型的测试试验室互联互通面向广泛的汽车电动化需求确保协同、数字化的持续性、多领域的追溯性以及功能安全电池、电驱、电控、电气架构、电动执行器及其集成研发校核&验证多属性优化VEM NVH电池电池性能预测模组优化参数辨识老化模型热管理整车热管理电池包热管理电驱电机设计悬置优化NVH 分析EMC电控VCU BMS 软件开发电动执行器EPS EPBTorque vectoringIbooster Ebooster电气架构整车线束端到端工具CAD-电气-热三电测试基于模型的测试试验室互联互通多属性优化评估了近千种不同的动力总成（降低10%）NVH动力性耐久SimcenterESSimcenter Data ManagementSimcenter STAR-CCM+Simcenter3D Simcenter Test Simcenter AmesimRenault通过Simcenter Amesim 达到HEV 的高能效“LMS b Amesim enables us to get a deep insight on energyperformance of hybrid architectures and helps us select optimal architectures that fit our requirements early in the design process.”Eric Chauvelier, Method and Simulation ManagerFacilitate communication and decision-making thanks to a common platformInternal combustion engine analysisBattery behavior simulation •以合理的价格及时交付高质量的产品•柔性的开发平台未来的项目•缩短产品上市时间世界钢协EV 样车在减重35%的同时保证NVH 目标•强化NVH 性能•帮助达到35%车身结构减重目标•辨识和分析特定的NVH 问题Simcenter Engineering services carried out the NVH simulation studies on the FSV project in close collaboration with the consortium performing the crash and rigidity studies.Use Simcenter Engineering capabilities to balance multiple performance attributes in Clever body design that balances low massand acceptable NVH performanceA comparison of EV-and ICE-powered class A/B car concept to enable target setting需求捕捉及目标设定着眼于下一代动力总成进行目标设定•物理模型•控制•多级复杂度•多学科•能量流•对标•能耗优化•替代方案分析Climatic vehicle cell robot driver, dedicated instrumentation整车测试仿真深入分析Integrating test and simulationSIMCENTER AmesimSIMCENTERES整车NVH 开发（H ）EVpa路噪警示音SIMCENTER AmesimSIMCENTERES汽车电动化研发解决方案面向广泛的汽车电动化需求确保协同、数字化的持续性、多领域的追溯性以及功能安全电池、电驱、电控、电气架构、电动执行器及其集成研发校核&验证多属性优化VEM NVH电池电池性能预测模组优化参数辨识老化模型热管理整车热管理电池包热管理电驱电机设计悬置优化NVH 分析EMC电控VCU BMS 软件开发电动执行器EPS EPBTorque vectoringIbooster Ebooster电气架构整车线束端到端工具CAD-电气-热三电测试基于模型的测试试验室互联互通工程师遇到的问题性能工程师，控制工程师电芯/电池包工程师如何根据动力电池性能指标，初步选择电池？还没有样件情况下，如何对电池的性能有初步的估计？如何预估老化对性能的影响？……如何优化电芯设计来达到能量密度目标？……如何分析电芯/电池包安全性要求？如针刺，热失控等如何快速获取电池模型所需的参数？全面的多层级动力电池设计仿真解决方案纳米级到米级尺度的分析范围SIMCENTER Amesim SIMCENTER Star CCM+微观结构电化学虚拟的电子显微镜测试生产的电机结构新的导电体研究虚拟电芯设计和测试详细的几何描述耦合性能模型流体，热&电化学分析研究详细的电芯，模组和电池包级的空间分布问题电池包预设计，整车和控制集成下的验证整体系统设计参数辨识电芯/电池包的电-热模块SIMCENTERBDS通过仿真进行电池预设计Battery Design StudioMaterials Properties Character isationChemistry SelectionDesign OptimisatoCost AnalysisCycling Pulses Drive cyclesAging Abuse ModelingExtension to STAR-CCM+ BSMSystem Software Co-Sim内置的电池模型库电芯设计工具SIMCENTER AmesimSIMCENTERBDS评估关键问题电芯膨胀力预估通过电芯级参数的特征化，可以评估电池包和单体本身的固定装置的界面载荷热失控分析每个径向位置的反应结果不同的破坏性测试模拟Accelerated Rate Calorimetry (ARC)Differential Scaling Calorimetry (DSC)Oven Test老化模型日历老化、工况老化经验，半经验老化模型加速老化测试电池参数辨识工具提供准确的输入复杂的高阶模型，需要参数自动辨识简单的流程，只需要点击三次鼠标IFP Energies Nouvelles使用Amesim 进行电池老化建模•建立易于使用的，高保真的老化模型•获取可靠的老化仿真数据•在几小时中分析10年的老化特性“I strongly believe that LMS b Amesim will become a best-in-class battery modeling and simulation platform (…)”Eric Prada, Electrochemical R&D Engineer•Encapsulate fundamental physical phenomena•Analyze electrochemical energy storage system behaviorValidated PHEV battery model Charging strategy influence on battery lifeSamsung R&D Institute 提高电池包性能Samsung R&D Institutedelivers safer andmore efficient lithium-ionbattery packs.90%accuracy validatingthe model againstthe experiment汽车电动化研发解决方案面向广泛的汽车电动化需求确保协同、数字化的持续性、多领域的追溯性以及功能安全电池、电驱、电控、电气架构、电动执行器及其集成研发校核&验证多属性优化VEM NVH电池电池性能预测模组优化参数辨识老化模型热管理整车热管理电池包热管理电驱电机设计悬置优化NVH 分析EMC电控VCU BMS 软件开发电动执行器EPS EPBTorque vectoringIbooster Ebooster电气架构整车线束端到端工具CAD-电气-热三电测试基于模型的测试试验室互联互通市场上不同的电池热管理方案工程师遇到的问题电池包热管理工程师整车热管理工程师控制工程师理想目标：如何满足电池温度要求？如何尽可能减轻重量？如何控制温度均匀性？冷却液进口条件如何设定？……低温起动策略?热失控预警？Sox 计算的参考温度点选取？环境控制及能量管理策略？如何满足电池包冷却介质进口条件需求？如何预估动态工况下的发热量？如何设计整车热管理架构，以平衡多种需求？如何优化热管理系统自身的能耗？…………STAR-CCM+Engineering Service SIMCENTER Amesim电池包冷却水板优化COMPUTATION TIME: ~ 1 WEEK FOR 70DESIGNS SIMULATING A 600s DRIVE CYCLESimcetner STAR-CCM+Simcenter HEEDSVEM 集成电池包热管理分析整车能量管理模型集成整车环境下进行能量平衡分析单体电池组成的电池包电气模型：•计算电池输出特性（电压，SOC ，发热量）•单体电池模型由电池参数辨识工具辨识电池的OCV （SoC, Temp)，欧姆内阻（A,SoC, Temp), 扩散内阻（A,SoC,Temp)•通过电池的热端口将热量和温度与电池包水冷热模型耦合•水冷流体管道模型计算流体的对流换热，还计算流体的阻力损失；•水冷管路与热管理系统连接。