- 關(guān)于2025最新前瞻技術(shù)方案揭秘 · 第二期
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- 1500+最新電動汽車前瞻技術(shù)報(bào)告與解析已上傳知識星球
目錄
01 Dana:高性能電動汽車的多級逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
02 IAV:N合1控制器——高度集成的汽車電子系統(tǒng)
03 Dana:基于快速有限元分析的電機(jī)與逆變器優(yōu)化設(shè)計(jì):成本與效率平衡方案
04 DSD:通過創(chuàng)新電機(jī)控制解鎖動力總成功率密度
05 Schaeffler:電動汽車控制器與數(shù)字信號設(shè)計(jì)中的人工智能應(yīng)用
06 Ansys & AAM:基于云計(jì)算的仿真驅(qū)動設(shè)計(jì)空間探索:電動皮卡動力總成架構(gòu)優(yōu)化
07 Rohde & iProcess:汽車行業(yè)向軟件產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的流程
08 Valeo:法雷奧動力驅(qū)動解決方案助力軟件定義車輛(SDV)
09 Lucid Motors:性能建模技術(shù)
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第一篇:純電動、混動、燃料電池汽車、商用車篇
01Dana
高性能電動汽車的多級逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
Dana,研究高性能電動汽車的多級逆變器拓?fù)?/strong>,對比兩電平與三電平逆變器。
三電平逆變器(如TNPC、ANPC),通過輸出更多電壓等級,減少諧波(尤其中高調(diào)制指數(shù)時(shí)),降低電機(jī)鐵損與開關(guān)損耗,在低負(fù)載下效率優(yōu)勢顯著(電機(jī)-逆變器損耗占比達(dá)20%)。與兩電平相比,三電平HV開關(guān)僅承受一半電壓,開關(guān)損耗降低;但需更多半導(dǎo)體與電容,成本與體積略增。

圖片來源:Dana
案例顯示:在轎車與SUV中,TNPC拓?fù)?/strong>(較ANPC更優(yōu))通過優(yōu)化半導(dǎo)體含量(如比兩電平多11%-55% SiC),可提升續(xù)航或降低成本(電池 downsizing);碳足跡評估表明,結(jié)合電池小型化,三電平在中高碳排放電網(wǎng)中優(yōu)勢明顯。該拓?fù)錇楦咝阅蹺V提供高效、經(jīng)濟(jì)的逆變器解決方案。

圖片來源:Dana
本報(bào)告主要回答以下問題
三電平逆變器相比兩電平在效率與損耗上有何優(yōu)勢?
TNPC與ANPC兩種三電平拓?fù)涞男阅芘c成本對比如何?
三電平逆變器在電動轎車與SUV中的應(yīng)用效果(續(xù)航、成本)如何?
三電平逆變器對車輛碳足跡的影響與哪些因素相關(guān)?
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圖片來源:Dana
02 IAV
N合1電源箱——高度集成的汽車電子系統(tǒng)
IAV,聚焦N合1電源箱這一高度集成的汽車電子系統(tǒng),探討其在軟件定義車輛(SDV)趨勢下的應(yīng)用。

圖片來源:IAV
報(bào)告指出,汽車電子架構(gòu)正從分布式向區(qū)域型過渡,東亞、北美、西歐市場的系統(tǒng)集成水平存在差異(如東亞達(dá)12系統(tǒng))。N合1電源箱作為電軸與動力系統(tǒng)整合的初始步驟,選擇靠近150kW e軸布局(而非電池),基于C級乘用車需求(11kW車載充電器)。

圖片來源:IAV
其硬件集成達(dá)質(zhì)量等級4,共享功率電子元件、冷卻系統(tǒng)和ECU,減少部件數(shù)量與軟件復(fù)雜度;冷卻采用共享水冷,與電機(jī)冷卻系統(tǒng)集成;EMC設(shè)計(jì)通過分區(qū)減少濾波器(從6個(gè)減至3個(gè)),同時(shí)控制耦合路徑。

圖片來源:IAV
控制上采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型預(yù)測控制(NN-MPC),通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)減少計(jì)算負(fù)荷,15個(gè)隱藏層神經(jīng)元即可實(shí)現(xiàn)高精度控制。該系統(tǒng)作為區(qū)域控制器,整合動力總成數(shù)據(jù),支持云基SDV功能與跨系統(tǒng)控制,簡化車輛冷卻,提升效率。

圖片來源:IAV
本報(bào)告主要回答以下問題
N合1電源箱的集成策略為何選擇靠近e軸而非電池?
電源箱的冷卻與EMC設(shè)計(jì)如何優(yōu)化系統(tǒng)性能?
數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型預(yù)測控制(NN-MPC)相比傳統(tǒng)方法有何優(yōu)勢?
該集成系統(tǒng)如何支持軟件定義車輛(SDV)的功能實(shí)現(xiàn)?
|SysPro備注:以上為節(jié)選,完整解讀內(nèi)容星球內(nèi)搜索關(guān)鍵字查閱圖片來源:IAV
03 Dana
基于快速有限元分析的電機(jī)與逆變器優(yōu)化設(shè)計(jì):成本與效率平衡方案
Dana,提出基于快速有限元分析(FEA)的電機(jī)與逆變器優(yōu)化方案,平衡成本、效率與開發(fā)時(shí)間。
報(bào)告指出市場對動力總成需求多樣,單一設(shè)計(jì)難以覆蓋,故采用平臺方法:以少量優(yōu)化平臺(如8個(gè)電機(jī)平臺)通過參數(shù)調(diào)整(長度、繞組、材料等)滿足不同需求??焖貴EA模型通過復(fù)用基準(zhǔn)電機(jī)的FEA數(shù)據(jù)(如鐵損、磁損中間結(jié)果),快速計(jì)算衍生配置的性能(秒級完成20萬工況點(diǎn)分析),結(jié)合熱-電磁耦合框架,確保精度。

圖片來源:Dana
案例顯示:通過篩選峰值功率≥200kW、扭矩≥280Nm的方案,確定Motor8與特定逆變器組合在效率、質(zhì)量、成本上最優(yōu);鋼級與導(dǎo)體材料替換(如鋁代銅)可進(jìn)一步優(yōu)化性能。該方法實(shí)現(xiàn)高效多目標(biāo)優(yōu)化,縮短開發(fā)周期。

圖片來源:Dana
本報(bào)告主要回答以下問題:
平臺方法如何通過有限設(shè)計(jì)覆蓋多樣的市場需求?
快速FEA模型的原理是什么,如何平衡計(jì)算速度與精度?
電機(jī)與逆變器的多目標(biāo)(效率、成本等)優(yōu)化如何實(shí)現(xiàn)?
材料替換(如鋼級、導(dǎo)體)對電機(jī)性能有何影響?
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圖片來源:Dana
04 DSD
通過創(chuàng)新電機(jī)控制解鎖動力總成功率密度
DSD,提出創(chuàng)新電機(jī)控制方法以提升動力總成功率密度,對比分析傳統(tǒng)磁場定向控制(FOC)與直接扭矩控制(DTC)。
FOC執(zhí)行時(shí)間8.24μs,而DTC僅3.29μs,更快的執(zhí)行速度支持更高轉(zhuǎn)速電機(jī),提升功率密度。改進(jìn)的DTC引入實(shí)測扭矩反饋(替代扭矩觀測器),使扭矩波動減少50%,需求扭矩跟蹤更精準(zhǔn)。采用SAW傳感器集成于電機(jī),無額外尺寸,抗EMI,支持高轉(zhuǎn)速。開發(fā)開放式平臺逆變器(OPI),兼容多種電機(jī)類型,支持快速開發(fā)與驗(yàn)證。

圖片來源:DSD
測試顯示:改進(jìn)DTC在1ms任務(wù)中,2000RPM、100Nm目標(biāo)下,實(shí)測扭矩與需求偏差小;結(jié)合傳感器與控制算法,可解鎖下一代高轉(zhuǎn)速、高功率密度動力系統(tǒng)。

圖片來源:DSD
本報(bào)告主要回答以下問題
FOC與DTC在執(zhí)行速度與控制效果上有何差異?
改進(jìn)的DTC通過哪些優(yōu)化提升扭矩控制性能?
SAW傳感器在電機(jī)控制中的優(yōu)勢是什么?
OPI平臺如何支持創(chuàng)新電機(jī)控制技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用?
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圖片來源:DSD
05 Schaeffler
電動汽車控制器與數(shù)字信號設(shè)計(jì)中的人工智能應(yīng)用
舍弗勒,探討人工智能(AI)在電動汽車控制器與數(shù)字信號設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,聚焦監(jiān)督學(xué)習(xí)。
AI應(yīng)用動機(jī)包括:替代物理傳感器(降低成本)、信號故障檢測(模式識別)、軟件測試生成等。可行性研究流程為:收集現(xiàn)有數(shù)據(jù)(云、測試臺、數(shù)字孿生),訓(xùn)練模型(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)),評估性能。

圖片來源:Scheaffler
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),采用單隱藏層(tanh激活函數(shù)),通過Spearman相關(guān)性篩選特征,結(jié)合ISO/IEC TR 5469等標(biāo)準(zhǔn)確保安全。應(yīng)用案例包括:數(shù)字傳感器(預(yù)測信號)、故障檢測(異常模式識別)、電池壽命估計(jì)。報(bào)告強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)質(zhì)量與量的重要性,指出AI需與功能安全標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合,為汽車電子設(shè)計(jì)提供高效、可靠的優(yōu)化手段。
圖片來源:Scheaffler
本報(bào)告主要回答以下問題
汽車領(lǐng)域?yàn)楹蝺?yōu)先選擇監(jiān)督學(xué)習(xí)類型的AI應(yīng)用?
AI在電動汽車控制器與信號設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用場景有哪些?
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)設(shè)計(jì)與校準(zhǔn)流程如何確保模型性能?
AI應(yīng)用如何符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)(如ISO/IEC TR 5469)?
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圖片來源:Scheaffler
06 Ansys & AAM
基于云計(jì)算的仿真驅(qū)動設(shè)計(jì)空間探索:電動皮卡動力總成架構(gòu)優(yōu)化
Ansys與AAM合作,提出基于云計(jì)算的仿真驅(qū)動設(shè)計(jì)空間探索方法,聚焦電動皮卡動力總成架構(gòu)優(yōu)化。
報(bào)告指出,電動動力總成設(shè)計(jì)面臨經(jīng)濟(jì)(成本、法規(guī))、工程(效率、功率密度)、人員流程(跨團(tuán)隊(duì)協(xié)作)等挑戰(zhàn)。通過Ansys Motor-CAD、OptiSLang和ConceptEV云平臺,實(shí)現(xiàn)多物理場(電磁、熱、機(jī)械)仿真與多目標(biāo)優(yōu)化,支持1000種以上設(shè)計(jì)方案并行分析。

圖片來源:Ansys & AAM
以電動皮卡為例,輸入?yún)?shù)包括IPM/感應(yīng)電機(jī)、SiC/IGBT逆變器、4種傳動比,通過EU VECTO等循環(huán)測試,優(yōu)化續(xù)航、效率、成本與質(zhì)量。

圖片來源:Ansys & AAM
結(jié)果顯示:3速變速箱在效率與成本間最優(yōu);雙IPM電機(jī)(前180OD,齒輪比19)平衡性能與成本;SiC逆變器效率更高但成本高,IGBT成本低但損失略大;電池成本(如$80/kWh)影響動力總成投資決策。該方法實(shí)現(xiàn)部件與系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化,縮短開發(fā)周期。
圖片來源:Ansys & AAM
本報(bào)告主要回答以下問題:
電動皮卡動力總成設(shè)計(jì)面臨哪些核心挑戰(zhàn)?
云計(jì)算如何支持大規(guī)模設(shè)計(jì)空間的高效探索與優(yōu)化?
電動皮卡的最優(yōu)動力總成參數(shù)(電機(jī)類型、齒輪比等)如何確定?
電池成本與動力總成效率的權(quán)衡對架構(gòu)選擇有何影響?
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圖片來源:Ansys & AAM
07 iProcess
汽車行業(yè)向軟件產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的流程
報(bào)告探討汽車行業(yè)向軟件產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的流程,聚焦軟件定義車輛(SDV)的發(fā)展。
報(bào)告指出,E/E架構(gòu)從分布式(2022年前,百個(gè)ECU)向集中式(2030年后,中央控制器)過渡,轉(zhuǎn)型核心是“從產(chǎn)品思維到功能思維”。轉(zhuǎn)型流程包括:建立持續(xù)交付框架(如特斯拉每年~150次客戶軟件發(fā)布,每日>20次車輛構(gòu)建),跨團(tuán)隊(duì)同步開發(fā)(同步?jīng)_刺、發(fā)布列車、變更控制委員會),數(shù)據(jù)驅(qū)動優(yōu)化(利用車隊(duì)數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生)。

圖片來源:Valeo
SDV特征,包括OTA更新、功能訂閱(如自動駕駛)、用戶反饋整合(如bug報(bào)告)。報(bào)告以特斯拉為例,展示高頻軟件更新如何提升用戶體驗(yàn),強(qiáng)調(diào)組織調(diào)整與標(biāo)準(zhǔn)化接口(如COVESA VSS)的重要性,為轉(zhuǎn)型提供實(shí)踐框架。
本報(bào)告主要回答以下問題:
汽車E/E架構(gòu)向SDV轉(zhuǎn)型的階段劃分是什么?
SDV的核心特征與用戶價(jià)值體現(xiàn)在哪些方面?
持續(xù)交付框架如何支持軟件快速迭代與跨團(tuán)隊(duì)協(xié)作?
行業(yè)轉(zhuǎn)型中面臨的組織與流程挑戰(zhàn)如何應(yīng)對?
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圖片來源:Rohde & iProcess
08Valeo
法雷奧動力驅(qū)動解決方案助力軟件定義車輛(SDV)
法雷奧,闡述其動力驅(qū)動解決方案如何支持軟件定義車輛(SDV),聚焦架構(gòu)轉(zhuǎn)型與功能實(shí)現(xiàn)。

圖片來源:Valeo
報(bào)告指出,動力系統(tǒng)與SDV結(jié)合體現(xiàn)在V2L/V2G功能、軟件可更新(OTA)、硬件無關(guān)性(支持不同EE架構(gòu))。使能概念包括:vOS中間件實(shí)現(xiàn)硬件抽象,標(biāo)準(zhǔn)化通信(如COVESA VSS),應(yīng)用層與底層硬件解耦,功能模塊化(如充電管理、熱管理APP)。
本報(bào)告主要回答以下問題:
SDV的E/E架構(gòu)轉(zhuǎn)型階段與核心特征是什么?
法雷奧動力驅(qū)動解決方案如何支持SDV的關(guān)鍵功能(如V2X、OTA)?
vOS中間件與標(biāo)準(zhǔn)化通信在SDV中的作用是什么?
法雷奧在SDV生態(tài)中的行業(yè)貢獻(xiàn)與成果有哪些?
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09Lucid Motors
性能建模技術(shù)
Lucid Motors,聚焦性能建模技術(shù),闡述其在電機(jī)、電子設(shè)備、熱管理與整車集成中的應(yīng)用。
電機(jī)設(shè)計(jì),通過2D布局優(yōu)化幾何與材料參數(shù),3D集成評估不同堆疊高度與繞組布局,重點(diǎn)優(yōu)化磁體損耗以提升效率與充電性能。Boost電子設(shè)備,通過開環(huán)植物模型分析與閉環(huán)控制器設(shè)計(jì),確保軸端扭矩接近0Nm,保障安全性。

圖片來源:Lucid Motors
熱建模,優(yōu)化驅(qū)動單元母線截面與材料,評估不同充電曲線下的系統(tǒng)性能,確定關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。整車集成評估,將驅(qū)動單元與電池、冷卻系統(tǒng)、控制器結(jié)合,模擬駕駛與充電循環(huán),平衡充電速度與駕駛能力,測試顯示其快充可在9分鐘內(nèi)增加100英里續(xù)航,25分鐘增加300英里,驗(yàn)證了建模技術(shù)的有效性。

圖片來源:Lucid Motors
本報(bào)告主要回答以下問題
Lucid Motors在電機(jī)設(shè)計(jì)中如何通過建模優(yōu)化性能?
Boost電子設(shè)備的建模與控制目標(biāo)是什么?
熱建模在驅(qū)動單元與充電性能評估中的重點(diǎn)是什么?
整車集成評估如何平衡快充與駕駛能力?
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逆變器
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仿真
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人工智能
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