新能源汽车动力总成的动力性分析
项目背景
随着电气化功能的加入，新能源汽车相对传统燃油车更加节能环保，但同时整车结构、控制系统都更加复杂。因此在研发过程中，通过计算机仿真技术来辅助设计将极大地提高开发速度和质量。对于新能源汽车，有了电机的电驱动的加成，动力性能得到极大地提升，其百公里加速性能优于同级别的燃油车。
实施案例
仿真平台：Modelica（Dymola），SIMTEK 新能源汽车模型库
针对一款A级BEV分析其加速性能，利用多学科系统仿真软件Dymola以及新能源汽车模型库，对各核心部件进行参数设置，可快速计算出其加速时间、电机的输出、电池的状态变化。
图1所示为NewEnergyVehicle模型库中典型的BEV架构，在研发前期进行设计验证时，在模型中设置电池、电机的特性map图以及整车的其他关键参数，即可快速计算动力性。在图2中可以得到，在11.5s的百公里加速过程中，电机输出的扭矩、转速、功率变化，以此分析该BEV的动力配置是否满足市场需求。
新能源汽车动力总成的能耗分析
项目背景
汽车动力系统向电气化的转变，车辆各子系统之间越来越多的相互作用，带来了车辆结构的巨大变化和复杂性的增加。子系统的功能和集成已经变得更加紧密和相互依存, 这意味着传统上相对独立工作的工程部门现在必须更广泛地协作, 在车辆层面上开发出最优的解决方案。
随着电气化功能的加入，新能源汽车相对传统燃油车更加节能环保，但同时整车结构、控制系统都更加复杂。因此在研发过程中，通过计算机仿真技术来辅助设计将极大地提高开发速度和质量。对于新能源汽车，除了传统燃油车的燃油经济性，还要考虑电量消耗。
实施案例
仿真平台：Modelica（Dymola），SIMTEK 新能源汽车模型库
在Dymola软件中，基于新能源汽车模型库，对一款A级HEV在WLTP工况中分析其能量消耗。
图1所示为基于功率分流方式进行动力分配的HEV动力总成架构，在动力电池初始SOC为0.4的条件进行工况测试。图3中可以看出在测试过程中，电机输出功率为主且进行了制动回馈，在较大功率输出点发动机才会介入。因此该款HEV在工况测试下其百公里油耗只有1.8L，远低于同级别的燃油车。
新能源汽车热管理系统设计与优化
项目背景
随着新能源汽车的不断发展，越来越多的汽车主机厂投入更多资源到新能源汽车的研发制造中，而由于其热管理系统的特殊性，也制约着正向开发流程。与传统汽车相比，新能源汽车热管理要求更为苛刻，系统结构更为复杂。热管理系统主要包括电池热管理系统、空调系统、电机电控冷却单元及刹车系统冷却单元等，需综合考虑空调系统与电池、电驱动等部件的冷却需求。
为了缩短高质量、高可靠性的新能源汽车热管理系统的研发周期，行业内普遍采用基于虚拟模型的现代设计法，逐渐替代传统的物理试验方法。基于模型搭建虚拟测试场景，预测在实际驾驶循环下系统性能，可以进行多方案评估，并在研发早期进行快速优化验证，减少或避免中后期发生错误或问题。以丰田为例，早在1996年第一代普锐斯（Prius）开发过程中，使用Modelica\Dymola进行HEV控制系统开发，研发时间减少10个月，研发成本降低30%以上。此后，丰田在电控刹车，动力系统，发动机，驱动系统的振动控制等领域，大规模应用基于Modelica的虚拟仿真技术。自2010年起，丰田将Modelica作为其新能源汽车开发的标准建模语言而使用。
实施案例
仿真平台：Modelica（Dymola）， Modelon液冷库（LCL），热交换器库（HEL）
平衡系统层级对冷却和能源的需求，基于模型的系统设计/优化和控制设计。搭建热管理模型-综合考虑燃油经济性和整车热管理：
- 具有负载和损耗的车辆模型
- 车辆热负荷模型（发动机、摩擦、变速器）
- 集成发动机热模型
- 其他包含冷却剂和油等介质的热流体回路模型
- 驾驶循环模型（速度、等级、风等）
基于模型的车载燃料电池系统开发
项目背景
燃料电池是一个涉及多物理领域耦合的复杂系统，研究涉及到电化学以及电催化、 热力学、 微尺度传热与传质学、 多相流体力学、 自动控制等诸多学科，子系统间强耦合，容易相互干扰，不利于实验及分析。测试条件要求高，被测试的电堆易损坏。以建模仿真的方式辅助实验可以更好的节约系统优化设计与性能测试分析的成本。
实施案例
仿真平台：Modelica（Dymola），Modelon燃料电池库（FCL）
研究内容：
- 燃料电池优化设计
- 燃料电池系统虚拟测试和实验验证
- 热管理系统的控制优化
- 燃料电池寿命预测
- 燃料电池故障辅助诊断及性能衰减机制分析
基于Modelica语言，在Dymola平台实施整车模型开发，并对燃料电池系统进行参数标定及优化设计。在燃料电池系统模型完成后，需要补充故障模型（随机故障及特定故障）与耐久性模型进行可靠性及耐久性测试。
大巴车用 100kW 开关磁阻电机及控制器开发
项目背景
面对新世纪能源紧张和环保的双重压力，如何实现汽车行业的可持续发展，是各国当今面对的巨大挑战。电动汽车（EV）和混合动力电动汽车（HEV），可以实现汽车能源多元化，实现节能减排，成为各汽车生产商研发的重点。而电机及其控制单元作为其关键零部件，逐渐成为研究重点。可供选择的电机各式各样，性能各有优劣，其中开关磁阻电机驱动系统（SRD）以其结构简单、性能独特、高能量密度、低热损而成为其优选方案。
结合FEM和Modelica语言，建立1D-3D耦合动态仿真，同时结合整车模型进行Motor-in-Loop测试，可以验证电机本体设计，根据实际运行工况，实现电机控制系统设计与优化，成为SRD开发的最佳途径。
实施案例
仿真平台：Modelica（Dymola），SIMTEK 开关磁阻电机库
研究内容：
- 交付包含多种定子转子配置的开关磁阻电机模型
- 开发功率驱动单元模型
- 开发电机控制算法：电流斩波控制 | 电流PWM控制 | 直接扭矩控制
利用SIMTEK 开关磁阻电机库，搭建100KW开关磁阻电机及控制器，评估SRD设计合理性，基于特定的性能指标，完成控制系统设计与优化。
