新能源行業(yè)的CAE解決方案
在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，新能源已經(jīng)越來越受歡迎并逐漸成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，迎合世界新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，以新技術(shù)研發(fā)為核心，搶占新能源發(fā)展制高點(diǎn)，提升自主創(chuàng)新能力，是我國(guó)新能源未來的發(fā)展方向！借助CAE仿真技術(shù)替代反復(fù)使用物理樣機(jī)試驗(yàn)，工程師可以充分利用CAE仿真技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模流、鑄造、電子散熱、聲場(chǎng)、連接器多方面多學(xué)科的仿真分析，更快開發(fā)出安全可靠性好、性價(jià)比高的新能源產(chǎn)品。
CAE仿真在新能源汽車中的應(yīng)用
CAE仿真在新能源汽車研發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了機(jī)械、流體動(dòng)力學(xué)、熱學(xué)、電氣和電磁等領(lǐng)域，主要解決電氣傳動(dòng)系統(tǒng)單個(gè)部件：電池組、牽引電動(dòng)機(jī)、電力電子器件等的開發(fā)問題，以及子系統(tǒng)之間的集成和電磁干擾、復(fù)雜電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究，此外還有新能源汽車NVH特性、輕量化、安全性等性能分析優(yōu)化。
1、電池組仿真分析
- 電池組熱管理：根據(jù)溫度場(chǎng)分布設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)
- 電池的機(jī)械性能分析：碰撞，碾壓，針刺對(duì)電池的影響
- 電池的電性能分析：過充/過放，大電流，充/放，外部短路對(duì)電池的影響
- 噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度分析：流動(dòng)噪聲，結(jié)構(gòu)振動(dòng)
- 結(jié)構(gòu)的耐久性分析
2、電動(dòng)機(jī)仿真分析
- 電磁設(shè)計(jì)優(yōu)化：計(jì)算轉(zhuǎn)矩曲線，優(yōu)化電磁參數(shù)
- 熱分析：設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)，防止熱損耗
- 振動(dòng)分析：降低電機(jī)噪聲
- 系統(tǒng)集成：優(yōu)化電動(dòng)機(jī)及控制器
- 結(jié)構(gòu)耐久性分析
3、電力電子器件仿真分析
- 控制邏輯優(yōu)化：在不同驅(qū)動(dòng)工況下，優(yōu)化電氣傳動(dòng)動(dòng)力集成部件及系統(tǒng)
- 熱管理：電磁損耗散熱方式和路徑設(shè)計(jì)
- 熱應(yīng)力分析：優(yōu)化由熱應(yīng)力和電磁力產(chǎn)生的機(jī)械形變問題
4、電磁兼容仿真分析
- 在樣機(jī)制造之前進(jìn)行電磁兼容分析
- 減少電磁兼容的測(cè)試
- 電機(jī)、母排、控制器等部件的
- 電磁兼容分析
5、汽車輕量化仿真分析
基于輕量化仿真需求，通過將材料的各項(xiàng)特性準(zhǔn)確的映射到結(jié)構(gòu)分析CAE模型中，可提升計(jì)算結(jié)構(gòu)CAE的求解精度，提高驗(yàn)證可靠性；降低產(chǎn)品重量，節(jié)約材料成本；降低產(chǎn)品厚度，加快生產(chǎn)效率。
通過歐特克所提供的異步仿真分析，優(yōu)化傳統(tǒng)開發(fā)流程，將產(chǎn)品力學(xué)問題在設(shè)計(jì)階段解決。通過虛擬驗(yàn)證替代試驗(yàn)驗(yàn)證，縮短開發(fā)周期，節(jié)約大量開發(fā)成本，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。強(qiáng)大的Nastran求解器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，基于給定的約束和載荷工況，自動(dòng)獲得最佳的產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)，真正實(shí)現(xiàn)以仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的變革，將優(yōu)化設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程。
6、多物理場(chǎng)的系統(tǒng)集成仿真分析
除了要解決電池組、電動(dòng)機(jī)、電力電子等部件的問題之外，系統(tǒng)集成也是一個(gè)完整可靠的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中至關(guān)重要的部分， 由于子系統(tǒng)和部件協(xié)同工作，緊密耦合，它們的開發(fā)也不能完全獨(dú)立地進(jìn)行，而且每個(gè)子系統(tǒng)性能的改變都必須與其它所有子系統(tǒng)相匹配。
同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)涉及機(jī)械、流體動(dòng)力學(xué)、熱學(xué)、電氣和電磁等領(lǐng)域的研究，因此為了成功地仿真如此復(fù)雜的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，仿真方案必須建立在一個(gè)可實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)、無縫集成的設(shè)計(jì)平臺(tái)上（如元王自主研發(fā)的的IDS集成產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)），來平衡復(fù)雜的、相互依賴的、或相互矛盾的機(jī)械、電氣、電磁、流體和熱管理等多種設(shè)計(jì)需求。
“充電快”作為大多數(shù)新能源汽車車主對(duì)充電及充電樁的要求，同時(shí)也意味著充電樁電流要大，自然散熱和阻燃就要好！因?yàn)檫M(jìn)行cae熱仿真是必須的！
2、強(qiáng)度及剛度分析
由于充電樁使用環(huán)境的復(fù)雜，尤其在寒冷的北方，耐寒抗沖仿真分析也是不可缺少的一環(huán)。充電樁外殼共有6個(gè)部分可以用到塑料，分別是充電樁殼體，充電樁插頭、充電樁插座，充電槍外殼，斷路器，接觸器及電源模塊外殼，不同部位的外殼材料有相對(duì)應(yīng)的選材要求，既要達(dá)到性能要求，也要選材要經(jīng)濟(jì)安全。
3、電磁分析
充電樁電壓及電流變化頻繁，同時(shí)又需要與其他設(shè)備進(jìn)行通訊訪問、信息驗(yàn)證以及支付機(jī)制，所以在研發(fā)和使用過程中還需要進(jìn)行電磁分析。
4、連接器分析
從材料的角度來講，充電樁涉及的零配件主要有五金件，電氣元件，線纜，塑料件，需要應(yīng)用到各種連接器，而充電樁作為一個(gè)長(zhǎng)期使用的設(shè)施，不可避免的會(huì)進(jìn)行多次的插拔和連接，所以要進(jìn)行連接器可靠性分析。
5、電池仿真
面臨全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，除鋰電池快速發(fā)展之外，釩電池與電容型電池也將步入成熟發(fā)展階段，預(yù)計(jì)將在2017年加入電動(dòng)汽車行列。
未來，氫燃料電池也將在國(guó)內(nèi)陸續(xù)推廣開來，這些對(duì)于充電樁行業(yè)而言，將是絕對(duì)的利好。
6、結(jié)構(gòu)與材料優(yōu)化
優(yōu)化設(shè)計(jì)包括尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化，而表現(xiàn)在充電樁設(shè)計(jì)中則有材料節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔可靠、安裝維護(hù)方便等。在維持充電樁重要區(qū)域原結(jié)構(gòu)、模態(tài)和剛度性能等基本不變的基礎(chǔ)上，對(duì)其他部位進(jìn)行優(yōu)化達(dá)到上述目的。
7、電力電子器件仿真分析
控制邏輯優(yōu)化：在不同驅(qū)動(dòng)工況下，優(yōu)化電氣傳動(dòng)動(dòng)力集成部件及系統(tǒng)
熱管理：電磁損耗散熱方式和路徑設(shè)計(jì)
熱應(yīng)力分析：優(yōu)化由熱應(yīng)力和電磁力產(chǎn)生的機(jī)械形變問題
8、疲勞分析
根據(jù)疲勞理論，疲勞破壞主要由循環(huán)載荷引起。傳統(tǒng)的產(chǎn)品疲勞性能驗(yàn)證需要幾年甚至更多時(shí)間來在樣機(jī)上進(jìn)行大量的疲勞試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤并改進(jìn)。
通過CAE仿真技術(shù)用載荷譜模擬和加載，預(yù)測(cè)壽命和反饋優(yōu)化，大幅度壓縮試驗(yàn)時(shí)間、縮短開發(fā)周期。
