面向电驱系统的MBSE解决方案_傅金泉、杨帆.pdf

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1、2024 ANSYS,Inc.面向电驱系统的面向电驱系统的MBSE解决方案解决方案杨帆、傅金泉2024/9/1322024ANSYS,Inc.电驱系统研制面临的挑战 高功率密度-高功率密度虽然可以提高整车续航里程，但需要减小电驱传动系统的空间尺寸和重量，这增加了技术难度和成本。高转速-在保持体积重量不变的情况下提高功率和动力性，但高速化也带来了一系列问题如：高速带来的转子离心力大，需要更高的转子强度；高速带来的铁损增加和绕组涡流损耗、电频率增大，电流位移和趋肤效应；以及激振频率高，NVH性能恶化等。高效率-提高电机和电控效率、减速器效率是提高电驱动系统整体效率的关键，这涉及到硅钢片选型、绕线方

2、法、永磁体布置方式、IGBT选型、载波频率等多个方面的优化。NVH性能-需要在电磁设计、结构设计、电机控制等方面综合考虑，以降低噪声和振动。集成化挑战-通过多合一深度集成方案将电机、电控、减速器、电源控制等多个子部件集成在一起，以降低成本、减轻重量并提高整车性能和灵活性。这一趋势要求、带来了设计和制造上的挑战。成本控制32024ANSYS,Inc.本解决方案设计的部分L1L2L3&L442024 ANSYS,Inc.基于MBSE的正向研制流程L1-整车(Context)L2-电驱整车仿真安全分析安全分析电驱系统仿真虚拟集成&验证虚拟集成&验证产品实现电驱系统测试整车测试用户需求系统需求子系统需

3、求部件需求需求分析功能分析架构设计需求分析功能分析架构设计需求分析功能分析架构设计电子结构安全分析安全分析整车仿真L3-电机及其它子系统L4-电机及其它部件电机等子系统仿真电驱系统仿真整车仿真虚拟集成&验证2D/3D仿真、模型降阶电机等子系统测试部件测试需求验证方案权衡设计优化需求验证方案权衡设计优化需求验证方案权衡设计优化需求验证方案权衡设计优化软件管理平台52024 ANSYS,Inc.Ansys在MBSE方案中的支持系统架构模型系统架构模型:Ansys SAM(SysML v2.0)需求管理需求管理:DOORS NG,Codebeamer,JAMA,Polarion,权衡权衡/优化优化/

4、自动化自动化/桥梁桥梁:Ansys ModelCenter软件软件:Ansys SCADE结构结构流体、流体、热热安全分析安全分析:Ansys medini系统仿真系统仿真&数字孪生数字孪生&模型降阶模型降阶:Ansys Twin Builder电气、电气、电子、电子、仿真管理平台仿真管理平台:Ansys Minerva,材料管理平台材料管理平台:Ansys Granta任务仿真任务仿真:Drive SimulatorPLM/TDM/MES/62024 ANSYS,Inc.总体设计（L1）整车功能模型（L1模型）整车外形设计整车结构布置L1整车设计工作（与电驱相关部分）整车设计指标：80km/

5、h时，百公里耗电XX度0-80km/h加速XX秒在驾驶舱XX坐标位置噪音低于XX分贝整车整车=电驱需求：电驱需求：整体尺寸、重量轴功率XX时效率最大扭矩直流电源最大电流直流电源电压范围最大冷却功率电驱安装节点处的振动频率-幅值曲线整车=电池需求：整体尺寸、重量最大电量最大电流SOC-电压曲线最大冷却功率整车=轮胎需求：整体尺寸、重量承载重量最大抓地力滚动阻力噪音水平整车=热管理需求：整体尺寸、重量不同车速时的散热能力电驱最大冷却功率电池最大冷却功率驾驶舱最大冷却功率72024 ANSYS,Inc.2.安全模型4.找到下一级的设计指标CONSTCONST3discharge_I_ndischar

6、ge_I_pdischarge_V_ndischarge_V_pSOCtemperature_batteryheat_flow_outbattery1front_left_torquefront_right_torquefront_left_speedfront_right_speedcar_V_km_p_hcar_dynamic1ED_heat_flowbattery_heat_flowED_temperaturebattery_temperaturecoolent_Theat_exchanger_Tcoolent_T_aft_EDcoolent_T_aft_batterycooling_s