構(gòu)建HEVEV傳動(dòng)系統(tǒng)仿真加速新能源汽車發(fā)

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隨著空氣污染及石油短缺問題日益嚴(yán)重，利用新能源發(fā)展是當(dāng)前我國(guó)的重要策略，混合動(dòng)力車和電動(dòng)汽車替代傳統(tǒng)汽油和柴油車已經(jīng)成為汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

全新電氣動(dòng)力系統(tǒng)是未來

新能源技術(shù)與應(yīng)用也就成為世界汽車企業(yè)追逐的方向，從2011年開始?xì)W美的汽車制造商將大力投入電動(dòng)車或者混合動(dòng)力車。到目前為止，大部分汽車制造商，已經(jīng)為客戶提供相應(yīng)的電動(dòng)車或者混合動(dòng)力車作為選擇。在中國(guó)，比亞迪等汽車制造企業(yè)也加大投入，混合動(dòng)力車和電動(dòng)車的發(fā)展將得到進(jìn)一步加強(qiáng)，但新能源汽車投入大，風(fēng)險(xiǎn)和回報(bào)依然是企業(yè)所最擔(dān)心的。

同傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)汽車和混合電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)生很大變化，要重新進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還要在非常有限的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行可靠的研發(fā)。動(dòng)力電池組、牽引電動(dòng)及發(fā)電機(jī)、功率電子器件等都是電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部件。

在混合動(dòng)力和電力車當(dāng)中，通常會(huì)牽扯到電池、牽引發(fā)動(dòng)機(jī)還有功率電子等，在這其中，“最大的兩個(gè)問題分別是熱的管理和安全問題”ANSYS技術(shù)專家胡曉博士說，在電池過熱方面的主要問題是，當(dāng)通過電池的電流較大時(shí)，電池的溫度升得太高，會(huì)導(dǎo)致一些安全隱患。

而安全更是每個(gè)公司最為關(guān)注的問題之一。顧客在購(gòu)買電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車時(shí)，通常會(huì)關(guān)心電池安全性，會(huì)不會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)或者爆炸等。除此之外，比如說像電磁兼容(EMC)技術(shù)技術(shù)，包括振動(dòng)，車的高效性的問題，都是電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù)。

仿真將是應(yīng)用趨勢(shì)

對(duì)混合動(dòng)力車及電動(dòng)汽車進(jìn)行先進(jìn)的數(shù)值仿真，利用無(wú)縫集成的多物理域仿真軟件也是工程化汽車工業(yè)的未來，ANSYS機(jī)電產(chǎn)品全球技術(shù)總監(jiān)Scott Stanton說。因?yàn)槊鎸?duì)復(fù)雜的情況，單針對(duì)EMC而言，如果在現(xiàn)實(shí)環(huán)境測(cè)試，通常要建一個(gè)數(shù)百萬(wàn)美元的測(cè)試廠。而采用仿真則會(huì)改變這種現(xiàn)狀，比如數(shù)值仿真將大大加速電池開發(fā)，較好的進(jìn)行電池的熱管理與設(shè)計(jì)。

不過，關(guān)于仿真軟件，不同的用戶還有不同的偏好，有的喜歡用基于數(shù)學(xué)計(jì)算的模式，有的喜歡電路的，有的喜歡用電磁的等等。但由于系統(tǒng)通常是作為一個(gè)整體來工作了，上述研究的結(jié)果仍然是大家對(duì)于單一的性能有所了解。所以，如果能夠提供一種能涵蓋全方面的，包括多個(gè)場(chǎng)合、多物理場(chǎng)的解決方案，將更有效果。

ANSYS就是在一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的平臺(tái)上為用戶提供包含多個(gè)領(lǐng)域解決方案的廠商。能夠提供包括流體、機(jī)械、熱還有電磁，電磁還包括RF等，讓用戶能夠在一個(gè)多環(huán)境、多學(xué)科、多物理場(chǎng)的情況下研究涉及到的所有問題。

在電池方面，是CFD技術(shù)；在逆轉(zhuǎn)器方面主要針對(duì)如何計(jì)算損耗以及與熱能相關(guān)的問題。在電機(jī)方面，ANSYS方案可以把電磁與FEA技術(shù)連接起來，進(jìn)行一種多物理場(chǎng)的仿真，對(duì)振動(dòng)進(jìn)行分析，可以使得對(duì)速度的變化有一個(gè)更好的了解。

在設(shè)計(jì)方面，ANSYS的核心就是解算機(jī)，是包括熱能、機(jī)械、電磁和流體在內(nèi)的，形成的一個(gè)整體系統(tǒng)。在購(gòu)并Ansoft后，系統(tǒng)又得到進(jìn)一步升級(jí)，現(xiàn)在解算機(jī)可以單獨(dú)分析一個(gè)部件的情況，然后把它放到一個(gè)整體系統(tǒng)中，檢測(cè)不同部件之間的互動(dòng)情況。

另外，ANSYS還提供一種共仿真技術(shù)，不同的物理域可被同步仿真，并且會(huì)考慮它們之間的相互作用。例如，電路模型可通過電機(jī)FEA模型同步仿真，這樣可以更好地理解一個(gè)系統(tǒng)中一個(gè)部件的行為和不同部件之間的相互作用。

另外，ANSYS倡導(dǎo)仿真驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品研發(fā)。通常有兩種樣機(jī)原型，第一種是實(shí)際樣機(jī)，在部件制造出來之后去進(jìn)行測(cè)試，把它拿到實(shí)驗(yàn)室看一看是否符合了標(biāo)準(zhǔn)。如果不符合標(biāo)準(zhǔn)，還要再進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整。ANSYS能夠?yàn)榇蠹姨峁┑氖橇硪环N樣機(jī)模型，就是用軟件的方式建立虛擬樣機(jī)。例如開發(fā)混合動(dòng)力車，開始可以建立一個(gè)總體系統(tǒng)的要求，如動(dòng)力要求多少、耗電量要求多少、速度提升多快等，在有了總體要求后，就可以詳細(xì)建立對(duì)于各個(gè)部件的要求；完成這步之后，就是原型樣機(jī)。虛擬樣機(jī)利用多物理場(chǎng)的融合，比如說像流體、電磁、電力以及熱力這些融合在一起，以一種無(wú)縫集成的方式對(duì)這些性能進(jìn)行仿真。還可利用降階方式從非常復(fù)雜的的模型中提取出仿真模型?！巴ㄟ^虛擬樣機(jī)，將為用戶大大省節(jié)去時(shí)間和金錢” Scott Stanton說到。