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汽車動力與傳動系統性能驗證

 

在評價汽車的整車性能時,主要從汽車的動力性和經濟性著手分析。而合理匹配車輛的動力傳動系統即發動機與傳動系統參數的選擇在很大程度上對整車性能起決定性作用。對于傳統燃油車來說,主要的性能方向為:發動機系統性能、進排氣系統性能、 傳動系統性能。

如今,新能源汽車發展日新月異,前景遠大,對于新能源汽車,驗證其動力性能有重大意義,新能源汽車的性能關注方向為: 電機性能、電池包性能。

 

 

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發動機系統性能驗證

 

    發動機是各種車輛的動力來源,是它們的“心臟”,人的心臟如果有問題人就會很難受,車也一樣,車輛發動機性能的優劣直接決定了各種車輛的運行狀況和使用壽命,因此其性能驗證至關重要:

  • 發動機的動力性、經濟性和排放性能

  • 發動機機構運動學、動力學性能

  • 發動機的機械功能性

  • 發動機CFD性能

  • 發動機結構強度剛度疲勞性能

  • 發動機NVH性能

  • 發動機密封性能

 

進排氣系統性能驗證

 

    排氣系統是發動機排放、噪聲處理裝置,是整車重要組成部分,同時也是整車主要的振動噪聲源之一。

  • 進排氣系統NVH性能

  • 進排氣系統CFD性能

  • 進排氣系統結構強度剛度疲勞性能

  • 排氣系統密封性能

  • 消音器聲固耦合性能

 

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傳動系統性能驗證

 

傳動系統作為動力傳輸的主要部分,是保證車輛運行的重要組成。而傳動系統由大量的齒輪組成, 因此振動與接觸疲勞的計算顯得尤為重要。

  • 減速器齒輪傳動性能

  • 差速器接觸狀態

  • 傳動系統振動性能

  • 變速器殼體強度及疲勞耐久性能

  • 減速器殼體/齒軸的結構強度剛度疲勞耐久性能

  • 驅動橋和變速箱齒輪噪聲性能

  • 萬向節接觸狀態

  • 變速器齒輪嚙合動力學性能

  • 傳動系統密封潤滑性能

 

 

電機性能驗證

 

    如今,新能源汽車興起,市場對電機性能的要求越來越高,新的電機設計需要對電機進行多物理場的全方位考慮。

  • 電機的電磁性能

  • 磁性材料特性

  • 電機熱管理性能

  • 電機的結構強度剛度疲勞性能

  • 電機的NVH性能

  • 電機控制系統性能

  • 多學科聯合設計與優化

 

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電池包性能驗證

 

    電池包作為電動汽車上保護電池的重要裝置,在動力電池樣件制造之前對其性能進行預估計算,可以提前規避動力電池設計中的許多設計風險。電池包的主要性能有:

  • 電池包的熱管理

  • 電池包NVH性能

  • 電池包結構耐久性能

  • 電池包安全性能

 

專家工具

 

     Battery Director是一款動力電池仿真分析專家工具,覆蓋網格劃分、前處理、提交計算、后處理及報告生成等完整的分析過程。它集成了先進的行業分析規范及流程,可幫助用戶提高仿真分析精度與工作效率,大幅度減少仿真分析時間,縮短研發周期。

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用戶案例

某電動汽車電池包溫度場分析-熱液工況分析

 

項目背景與挑戰

在零度以下,鋰電池放電容量快速下降,會導致車輛啟動性能變差。此外,低溫下充電會在電池負極析出金屬鋰,生成的鋰晶體可 能會穿透隔膜,導致電池短路,因而電池包在低溫環境下的升溫措施倍受關注。

該新能源汽車需要找到一種仿真方法快速得到電池包在不同低溫環境中,不同加熱邊界條件下電池包溫度被加熱到5度時所用的時 間以及電芯之間溫度差異,從而完成對電池包升溫方案的快速驗證,提高電池包在低溫環境下的可靠性。

 

解決方案

慧勒工程師與該新能源的工程師緊密合作,將電池模組、電芯、冷卻水路系統、模組與外界熱交換轉換為一維仿真模型,同時為 獲取電芯不同區域的溫度情況將電芯在X與Y方向劃分為16塊單元進行模擬。以此提供了一個可以快速分析驗證升溫方案的模型。

中控臺第一階整體模態性能主要受后端的重量及Y向剛度的影響,而潰縮性能主要取決于后端結構的Z向剛性,慧勒總結規律,并結合此項目的具體結構設計,優化頭碰吸能路徑,設計潰縮導向結構,并加強影響模態的Y向剛度,進行了大量的優化方案計算。

 

結果

慧勒工程師采用一維仿真模型,提高了仿真速度,為了模擬電芯溫度云圖對電芯進行了合理的劃分。根據仿真結果判斷采用該熱 液的加熱方式可以滿足低溫環境下的快速加熱需求。

 

 

某汽車減速器NVH性能優化

 

項目背景與挑戰

減速器作為汽車傳動系統的重要元件,其NVH性能對汽車有著重大意義。減速器成本昂貴,單純采用試驗方法進行產品驗證和優化,不僅會増加研發成本還會延長開發周期。

該新能源汽車需要找到一種仿真方法快速得到電池包在不同低溫環境中,不同加熱邊界條件下電池包溫度被加熱到5度時所用的時 間以及電芯之間溫度差異,從而完成對電池包升溫方案的快速驗證,提高電池包在低溫環境下的可靠性。

 

解決方案

慧勒與該汽車的工程師緊密合作,針對減速器測試過程中在2400Hz附近測試分貝值較高,慧勒工程師通過結合仿真結果,齒輪存在擺動模態,殼體存在局部振型,通過加強殼體提高齒軸支撐剛度同時抑制殼體局部振型。

 

結果

慧勒對該減速器的NVH性能分析以及優化,提升了減速器動剛度,降低了噪聲,為減速器的NVH設計提高提供了有益參考。除此之外,通過仿真驗證和優化大大縮短了減速器的硏發周期。

 

 

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