即将直播：新能源汽车电驱动系统结构仿真案例讲解（12月3日）

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导读：新能源电驱动系统被喻为新能源汽车的“心脏”和“肌肉”，与传统燃油车发动机和减速器作用相当。电驱动系统主体结构主要包含驱动电机、减速器以及电机控制三部分。由于电动汽车主要能量靠电池提供，其性能及安全性比燃油车要求相对要高。

电驱动系统面临的工况相对复杂，汽车的频繁起停、加减速、爬坡、高速运转、高低温环境、意外撞击等对汽车电驱动系统来说都是一个考验。因此，电驱动系统结构开发是一个不断迭代升级的过程，也是虚拟仿真持续指导设计的过程。接下来对电驱动系统结构仿真进行部分案例介绍。

一、有限元建模

1、网格尺寸：推荐4-8mm，根据不同零件大小选择合适尺寸。

2、网格层数：推荐≥2层；四面体单元优先选用二阶，即每个单元节点与节点之间增加一个节点数。

二、建模思路

(1)模型既要保证计算速度也要保证计算精度：能壳网格不实体网格，2D和3D网格混合；

(2)模型简化：质点等效，螺栓使用1D Beam单元

三、电驱动系统结构仿真案例

1、新能源汽车在运行过程中电驱动系统结构强度尤为重要，主要考察电驱动总成在特定工况下的结构稳定性。主要工况为：

（1）电机最大输出扭矩，且整车静止状态；

（2）整车运行工况加速度载荷分解；

（3）电机侧悬置载荷分析等。

2、对于电驱动系统扫频分析，知道不同频率下振幅或者加速度即可进行求解，Z向工况加速度最大，X和Y向加速度减半。对于10-500Hz 30g加速的的扫频，想知道最大应力下对应的频率并不难，可以选取并输出电驱动系统不同结构节点下的加速度，即最大应力对应加速度峰值下的频率。

3、随机振动

首先介绍随机振动工况下结构评价标准。随机振动分析为何选择3σ原则校核强度？

（1）统计意义：3σ原则是正态分布的一个常见的统计规律，它保证了大多数数据集中在均值附近，而极端值则相对较少。因此，选择3σ原则进行校核可以保证结构的强度在大多数情况下能够满足要求。

（2）有效性：3σ原则是一种相对保守的校核方法，可以有效地避免结构强度不足的情况。同时，这种方法的计算简便，容易实施，能够快速得到评估结果。

（3）规范性：在一些振动分析的规范和标准中，如美国ASCE规范等，都采用了3σ原则进行校核，因此选择这种方法可以符合相关规范的要求。

随机振动分析是电驱动系统仿真不可缺少的一项，虽然每个方向的随机振动只有22小时，但它对应的是整车在运行几十万或者更多里程下的电驱动系统结构是否失效的一个重要考察。从功率谱密度（PSD）很难对比不同PSD能量大小，但可借助Ncode软件对其PSD 对应的RMS值进行计算。

振动试验

4、冲击分析

对多合一电驱动系统进行冲击分析，主要考察整车在受到颠簸路面对其激励产生的加速度冲击，其中垂直（Z）向冲击加速度最大，对其水平方向（XY）加速度分量较小。冲击测试要求施加半正弦冲击载荷，载荷值大小分别为沿Z轴方向50g、X轴方向25g及Y轴方向25g，持续时间为6 ms。该工况不仅考察了电驱动系统总成冲击条件下的的结构稳定性，也考察了螺栓在其冲击工况下所受的剪切力是否能够满足设计要求。