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新能源汽车传动系统仿真应用实践

陈勇博士

河北工业大学新能源汽车研究中心主任，教授，博导

NewEnergyAutomotiveResearchCenterof

HebeiUniversityofTechnology,Professor,Doctoralsupervisor

目录

1.新能源汽车传动系统发展态势

2.新能源汽车变速器关键零部件仿真应用

3.新能源汽车动力传动系统仿真应用

4.电动汽车自动变速器开发仿真应用

5.整车性能仿真分析与优化

6.新能源汽车研究中心简介

目录

1.新能源汽车传动系统发展态势

2.新能源汽车变速器关键零部件仿真应用

3.新能源汽车动力传动系统仿真应用

4.电动汽车自动变速器开发仿真应用

5.整车性能仿真分析与优化

6.新能源汽车研究中心简介

1.新能源汽车传动系统发展态势

技术背景技术路线技术现状发展趋势

l2019年，乘用车销量完成2144.4万辆，销量下降9.6%。占汽车销量83.2%。轿车销量同比下降10.7%；

2019年，我国汽车产业面临的压力进一步加大，产销量与行业主要经济效益指标均呈现负增长。这也是继

2018年以来，中国车市连续第二年出现负增长。尽管如此，中国车市产销量继续蝉联全球第一。

来源：中汽协

1.新能源汽车传动系统发展态势

技术背景技术路线技术现状发展趋势

1.新能源汽车传动系统发展态势

技术背景技术路线技术现状发展趋势

n混合动力汽车仍然需要多挡位自动变速器及专用变速器DHT。

n电动车1~3档的变速器。

1.新能源汽车传动系统发展态势

技术背景技术路线技术现状发展趋势

全球混动电机市场

*BEV和PowerSplit按照汽车数量计数，其他依据电机计数

来自：BorgWarner

目录

1.新能源汽车传动系统发展态势

2.新能源汽车变速器关键零部件仿真应用

3.新能源汽车动力传动系统仿真应用

4.电动汽车自动变速器开发仿真应用

5.整车性能仿真分析与优化

6.新能源汽车研究中心简介

2、新能源汽车变速器关键零部件仿真应用

涂层齿轮摩擦性能表征

u通过SRV摩擦试验机测试涂层的摩擦磨损性能，获得涂层的摩擦因数，涂层后的试样摩擦因数明显降低。

u通过纳米压痕表征涂层的机械性能，获得涂层的弹性模量。

uXRD分析磷酸锰转化涂层主相为磷酸锰Mn3(PO4)2·3H2O和铁-锰正酸盐(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O组成，同时还包

含有少量的Mn3(PO4)12·4H2O和MnFe2(PO4)2·H2O

固体涂层制备

摩擦磨损性能试验

微观结构表征

纳米压痕试验

2、新能源汽车变速器关键零部件仿真应用

双电机方案

涂层齿轮的接触强度模型

doublemotorproject

p基于M-B分形接触模型和弹性流体动压润滑理论，建立齿轮分形强度接触。基于单个微凸体间的接触计算，当接

触点面积a大于临界面积时，微凸体变形为弹性；当接触点面积小于临界面积时，微凸体变形为塑性。根据最大接触点面积分为以下两种情况：

（1）最大接触点大于塑性变形的临界面积，即al?ac

D?

1.5

D?

1.5

（2）最大接触点小于塑性变形的临界面积，即，此时载荷为

2、新能源汽车变速器关键零部件仿真应用

双电机方案涂层齿轮的接触强度模型

doublemotorproject

p通过粗糙度测试仪对齿轮表面轮粗糙进行测试，获得齿面的粗糙度参数，通过结构函数法获得齿面分形维数。

p基于考虑摩擦影响的齿轮分形计算模型，计算表明涂层处理后的齿轮具有更低表面接触应力。

2、新能源汽车变速器关键零部件仿真应用

双电机方案

涂层齿轮的有限元接触模型

doublemotorproject

p建立考虑摩擦的齿轮有限元接触模型，将摩擦试验获得的摩擦因数带入有限元模型，通过有限元方法验证分形

接触模型的准确性。

p有磷酸锰转化涂层齿轮的接触应力都比无涂层齿轮的接触应力低，说明磷酸锰转化涂层在改善齿轮接触条件后，

适当降低了齿轮接触应力，从而提高齿轮的疲劳强度与疲劳寿命。

计算方法齿面状态

150200250

齿轮分形接触模型

无涂层1637.41901.92219.4

/MPa

有涂层1536.71721.82095.2

无涂层1606.31847.12137.1

有限元/MPa

有涂层1462.11678.32021.3

2、新能源汽车变速器关键零部件仿真应用

双电机方案涂层齿轮的温度场分析

doublemotorproject

p基于磷酸锰转化涂层的制备原理，应用概念建模法在齿

轮表面建立涂层模型。在齿轮的非工作面与齿轮