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现代坦迪斯三合一电驱系统热管理模型开发与能效分析深度解读

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在电动汽车核心技术快速迭代的今天,三合一电驱动系统(EDS)的热管理已成为决定整车续航与可靠性的关键因素。现代坦迪斯(Hyundai-Transys)最新发布的研发成果,为我们揭示了行业前沿的解决方案。本文将基于官方技术文档《Development of Integrated Thermal Management Analysis Model and Fuel Efficiency Analysis for EV 3in1 Driveline》,为大家带来深度技术解析。

■ 研发背景:为何需要整合热管理?

传统电机三维CFD热分析存在明显短板:

  • 典型电机持续额定工况分析耗时超30天
  • 车辆传动系统整体传热分析精度不足
  • 无法实时反映12,000rpm/30分钟连续运行等极限工况

针对这些痛点,现代坦迪斯设定了三大开发目标:

  1. 热分析计算时间缩短至1小时内(较原方法提速99%)
  2. 建立可反映实际驾驶模式的三合一系统热性能模型
  3. 确保试验与分析误差控制在10%以内

■ 核心技术突破点解析

➤ 1D集中质量分析模型创新 研发团队首先构建了电机单元的1D分析模型,关键参数包括:

  • 热质量(Thermal Mass):800
  • 热导率(Conductance):1100 

该模型创新性地实现了:

 ✓ 真实电机几何形态的1D等效

 ✓ 强制冷却流量的精确映射 

✓ 通过沃马克关联式(Womac Correlation)、冲击冷却方程等替代复杂3D计算

实测数据显示:

  • 线圈位置温度分析误差仅5.1%(平均)
  • 单次求解时间压缩至6分钟

➤ 逆变器模块的精准建模 逆变器1D模型采用独特开发策略:

  • 热质量:150
  • 热导率:250
  • 集成碳化硅MOSFET、DBC基板等详细结构

通过GEM3D软件实现3D流道的1D自动转换。在65℃冷却水温、109kW输出条件下,输入输出温差分析误差仅0.14℃,求解时间控制在10分钟内。

■ 三合一系统热管理实战应用

现代坦迪斯开发了包含减速器、换热器、油泵的完整TMS(热管理系统)模型,其工作流程包括:

  1. 基于3D几何构建TMS模型
  2. 三合一部件热分析
  3. 整车能效分析

在实际项目中,团队为某客户提供了四种工况分析:

  • 冷却流量:8/14 LPM
  • 入口温度:50/65℃
  • 持续运行30分钟

数据分析显示,18LPM/50℃工况下:

  • 电机定子线圈平均温度:140.6℃
  • 换热器容量:8.26kW
  • 压差仅0.14bar

这种精度水平,使设计人员能快速评估不同换热器容量对电机温度的影响。

■ 能效分析的创新实践

研发团队采用MCT(多循环测试)模式,结合UDDS城市工况与HWFET高速工况,进行了开创性的系统级能效分析:

以IONIQ 5(两驱版)为例:

  • 城市工况:6.07 km/kWh(认证值5.4)
  • 高速工况:4.86 km/kWh(认证值4.2)
  • 综合能效提升13.8%

特别值得注意的是,该模型能实时显示SUV与卡车在不同转速扭矩下的电机损耗与温度曲线,为产品定位提供精准数据支撑。

■ 可靠性验证成果

经过严格测试验证,该分析体系达到:

  • 电机温度分析误差:≤5.1%
  • 逆变器温差误差:≤0.14℃
  • 三合一集成模型求解时间:≤20分钟 

相比传统30天的分析周期,实现了99%的时间压缩,而实时性因子(RT Factor)达到1:1,意味着分析速度已接近实际工况发生速度。

■ 行业价值展望

现代坦迪斯本次技术突破的三大核心价值:

  1. 建立了三合一系统的实时热性能分析能力
  2. 实现了驾驶条件自适应的能效预测
  3. 将工程决策周期从"月"级缩短到"小时"级

正如文档结论所述,这套分析体系已通过7%误差阈值的可靠性验证,为下一代电驱系统的快速迭代铺平了道路。在电动汽车竞争日益激烈的今天,这种"以算力换时间"的研发模式,或将成为行业的新标准。

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免责声明:以上观点仅代表作者个人看法,与本平台无关。PPT文档版权归现代汽车公司及原作者所有,如有不妥请于30日内联系平台删除或者商讨版权授权事宜。

来源:电动新视界
ACT汽车电机传动控制试验ANSYS
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首次发布时间:2025-04-24
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