在本系列的第一篇博文中，我們討論了位于中國成都的創(chuàng)新型新自主駕駛汽車/電動(dòng)汽車工程中心。然后，我們討論了先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)相關(guān)的解決方案。這有助于OEM和初創(chuàng)企業(yè)在提升自身技術(shù)能力方面獲取第一手知識和支持。在這篇博文中，我們將主要討論電池仿真演示工具以及該工具如何幫助電動(dòng)汽車(EV)制造商大幅縮短開發(fā)時(shí)間。


用現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)建造面向未來的電池 – 現(xiàn)在與未來交匯在這里交匯

在成都電池仿真實(shí)驗(yàn)室用現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)建造面向未來的電池

建造電池設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的決定源于汽車行業(yè)從內(nèi)燃機(jī)向電氣化的演變。電池實(shí)質(zhì)上是汽車中最重要的元件。由于所有部件均實(shí)現(xiàn)了電氣化，電動(dòng)汽車基本上就是一個(gè)帶輪子的電池。

電池研發(fā)和優(yōu)化至關(guān)重要，因?yàn)橹挥谐掷m(xù)研發(fā)和優(yōu)化才能實(shí)現(xiàn)更可靠的車輛電氣化。

電動(dòng)汽車?yán)锩娴囊磺袔缀醵紘@電池演進(jìn)。電池改變了電動(dòng)汽車?yán)锩娴乃胁考?，即便是汽車工程師也沒有歷史專門技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。這意味著每個(gè)人都在學(xué)習(xí)如何圍繞電池重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。內(nèi)燃機(jī)有100多年的試錯(cuò)經(jīng)驗(yàn)，但是電動(dòng)汽車沒有這些經(jīng)驗(yàn)，因此仿真就變得比以往任何時(shí)候都更為重要。

作為基礎(chǔ)，汽車工程師必須完善汽車的冷卻和加熱功能，優(yōu)化電池性能和耐久性，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)最長的電池壽命，同時(shí)滿足安全標(biāo)準(zhǔn)和要求。仿真有助于預(yù)測電池性能，盡可能提升準(zhǔn)確性，并且周轉(zhuǎn)時(shí)間最短。

展示仿真的力量

在成都電池實(shí)驗(yàn)室，未來的解決方案在最大程度上將準(zhǔn)確性和速度結(jié)合在一起，展示了仿真在實(shí)現(xiàn)最優(yōu)電池性能和耐久性方面的力量。尤其需要指出的是，該實(shí)驗(yàn)室將基于非常詳細(xì)的三維物理場仿真與一維能力結(jié)合在一起，不僅確保了仿真的高度準(zhǔn)確性，而且還大幅提高了仿真速度，為電池設(shè)計(jì)空間探索提供了強(qiáng)有力支持。

其結(jié)果是，只需傳統(tǒng)方法所需時(shí)間的極少部分就能完成極為準(zhǔn)確的仿真。

仿真速度提高了20倍

下面我們來看看這是如何做到的。在通常情況下，電池組三維仿真是在多物理場和計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)上執(zhí)行的，這需要幾個(gè)小時(shí)到幾天才能完成。這會(huì)產(chǎn)生與電池及其行為的基礎(chǔ)物理場相關(guān)的極為準(zhǔn)確的信息，然后可以將這些信息導(dǎo)出到一個(gè)一維系統(tǒng)級仿真環(huán)境中，再從這個(gè)環(huán)境快速仿真由很多零件組成的非常復(fù)雜的系統(tǒng)。

現(xiàn)在通過獨(dú)一無二的解決方案Simcenter，你可以將基于三維物理場建模的準(zhǔn)確性與一維系統(tǒng)仿真的速度結(jié)合起來，將總體仿真速度提高20倍，并且不會(huì)犧牲準(zhǔn)確性。在一項(xiàng)仿真一般需要花 7-10 天的情況下，現(xiàn)在使用Simcenter技術(shù)只需四五個(gè)小時(shí)就能完成。

更大的競爭優(yōu)勢

該解決方案大幅縮短了仿真時(shí)間，結(jié)果準(zhǔn)確，從而為汽車制造商提供了更大的競爭優(yōu)勢。現(xiàn)在全球大概有500家公司在開發(fā)電動(dòng)轎車和電動(dòng)輕型貨車，并且有數(shù)十家新的初創(chuàng)企業(yè)致力于取得汽車電氣化競爭優(yōu)勢，因此這一速度和準(zhǔn)確性水平至關(guān)重要。

在電池層面，很重要的一個(gè)方面是如何將所有不同的電池設(shè)計(jì)在一起，同時(shí)考慮加熱問題。這意味著不管外部條件如何（比如極熱或極冷），都需要為電池保持一個(gè)最佳環(huán)境。

電池管理是關(guān)鍵所在

汽車制造商如何將所有電池放在一個(gè)電池組里面，并且確保足夠長的續(xù)航時(shí)間和出色的成本效益？若消費(fèi)者每年必須花大筆錢購買和安裝一個(gè)新的電池，則汽車電動(dòng)化不會(huì)受到消費(fèi)者青睞。

電池組、冷卻系統(tǒng)和管理系統(tǒng)必須專注于使電池運(yùn)行順暢，同時(shí)應(yīng)對可能對耐久性產(chǎn)生的各種負(fù)面影響。

這正是實(shí)驗(yàn)室的專注點(diǎn) — 電池組內(nèi)部的熱分布，以及對電池性能和老化產(chǎn)生影響的各種工況。

成都，中國硅谷，正是這一動(dòng)力的中心所在。


正在公共充電樁充電的電動(dòng)汽車 – 通過X光可以看到電池

未來幾年

電池實(shí)驗(yàn)室的目的是為成都地區(qū)的工程師提供工具之間的這種智能耦合能力，促進(jìn)公司內(nèi)部不同團(tuán)隊(duì)或不同部門協(xié)同工作。該實(shí)驗(yàn)室不僅能夠縮短周轉(zhuǎn)時(shí)間，而且還能幫助設(shè)計(jì)人員建造熱管理效率高很多的電池。

有些公司精于電氣化，而傳統(tǒng)汽車制造商和初創(chuàng)企業(yè)正在迎頭趕上。該工程中心及其仿真能力有助于趕上并超越同行的技術(shù)水平。

Simcenter提供了各種仿真和測試解決方案。要充分利用這些技術(shù)，需要Simcenter Engineering的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)充分運(yùn)用自身專業(yè)知識。Simcenter Engineering 結(jié)合了 Simcenter STAR-CCM+ 和 Simcenter Amesim 的力量，用于開發(fā)這個(gè)先進(jìn)的電池仿真工程過程。