仿真技术如何推动汽车行业发展趋势:电气化

关于是否汽车正在走向电动化或者还没有结束。所有主要的原始设备制造商(oem)都宣布，他们将在几年内实现全电动化。在全球范围内，所有国家都制定了非常积极的目标来实现这些有远见的目标。这反映在供应商承诺在电气化方面进行投资，而内燃机是他们利润的重要组成部分。

作为这个运动的结果电气化在美国，汽车市场正在经历巨大的颠覆。三巨头仍然是福特、通用汽车和斯特兰提斯;然而，随着向电气化的转变，其他名字也浮出水面。Lucid Motors、里维安(Rivian)和特斯拉只是新兴公司中的几家，它们通过在行业中日益增长的影响力，正在挑战和改变我们对电动汽车技术的看法。

克服电动汽车设计挑战

所有的原始设备制造商都面临着设计周期的巨大挑战，因为电动汽车的设计周期比以前短得多。如今，许多电动汽车初创公司都是在18个月或12个月(以新的一年为发布周期)后发布汽车。对于仍在传统周期中运营的原始设备制造商来说，一切都需要加快速度。为了迎头赶上，在从内燃机(ICE)转向电动汽车制造的过程中，它们面临着新的设计、设备重组、人员配备和生产方面的挑战。

在所有影响电气化的因素中，成本是最大的一个。如何在保持竞争优势的同时降低生产汽车的成本，加快开发周期?同时，你们如何使产品更可靠?这就引出了Ansys仿真软件解决方万博案。可以肯定地说，汽车行业的每个人都相信数字工程和数字创新是未来的发展方向。从规范到系统验证，Ansys可帮助移动革新者，例如万博宝马，保时捷赛车运动,大众汽车发展电气化战略。

Ansys电气化解决方案架构师Zed Tang博士表示:“通过仿真的数字工程可以帮助公司从最初的设计到仿真驱动的产品开发，更快、更好、更便宜地进行创新。万博“而且，几乎每个人都专注于使用更多的仿真来帮助推动未来的电动汽车设计。”

有了电动汽车的效率，每一个百分比的一小部分都很重要

在这种新环境下，oem和顶级汽车供应商面临着推动工程设计边界和工程师边界的新挑战。再想想传统的燃气发动机，它们并没有那么高效——也许只有40%的热效率。使用内燃机，提高十分之一的效率对于延长车辆的行驶里程意义重大。但在一天结束的时候，你也可以只增加一加仑的油箱容量来达到类似的结果。

电动汽车的情况并非如此，因为电池组的能量密度，其每单位重量或每单位体积比燃料少得多。与基于液体的石油燃料相比，电动汽车电池储存的能量更少，并且需要额外的模块来与内燃机竞争。在这种情况下，公司还必须推动电动汽车设计的边界，以达到最大的效率，因为在当前的市场上，每一点能源浪费都可能导致很大的劣势。

所以，回到我们之前的ICE例子，一个工程师不能简单地说:“嘿，我可以通过把我的油箱变大一点来增加续航里程，我就能解决这个问题。”如果您在车辆中添加一个或多个电池模块，您将大大增加重量。对于你的电动汽车，你必须调整你的电机和电子设备的大小，因为你需要更多的冷却;所以它不仅仅是一个电池组。突然间，你的车变重了，电池被所有添加元素的重量消耗得更快。

出于这个原因，工程师们正在尽其所能地推动他们的设计边界。如果最高效率是98%，每个人都在努力想办法开发出98.1%的东西。

“那么，这对在现场工作的工程师来说意味着什么?”唐问道。“你无法制作足够的原型或进行足够的测试，以确定额外的十分之一百分点是什么。你必须深入挖掘，你该怎么做呢?你使用模拟，因为通过模拟你可以发现所有这些。通过这里和那里的一些调整，添加自动化和优化，您可以以一种可以帮助您更好地理解如何提取额外的0.1%的方式虚拟和可视化地看到结果。

通过仿真授权汽车工程师

我们刚刚讨论了如何从工程方面实现效率，以及如何通过仿真，工程师可以突破设计界限来应对这些挑战。为了帮助工程师提高效率，组织方面也有一个界限。目前，汽车行业正面临着来自其他行业和其他地区寻求专业知识的巨大挑战。到处都有劳动力短缺，但在电气化方面更是如此。现在不仅仅是底特律——在西海岸、德克萨斯州、科罗拉多州、华盛顿州，各种各样的初创公司都在寻找电气化方面的专家。

如果汽车制造商雇不到足够的工程师，他们就需要想办法让他们的工程师变得更有效率。他们如何做到这一点是通过将自动化构建到他们的工作流和过程中。它们还可以提高不同工程师和不同学科团队之间的合作水平，这也是Ansys在电气化领域多年来一直在做的事情。万博万博Ansys已将其多物理场功能扩展到汽车结构之外，以应对涉及电磁学、控制、功能安全、可靠性、材料智能等方面的挑战。

“万博Ansys不仅提供多物理场仿真功能，还提供简化的工作流程、设计自动化和优化、高性能计算(HPC)和支持云的解决方案，以协助工程团队，”Tang说。你不需要花几天或几周的时间来学习如何按按钮。这就是Ansys在开万博发和应用方面所做的工作，以帮助他们的汽车客户完成向电气化的过渡。”

用Ansys向前冲万博

应对电气化带来的非凡设计挑战需要非凡的解决方案。电动汽车行业的领导者正受益于Ansys在电气化动力系统仿真、电池管理系统、电磁干扰/兼容性(万博EMI/EMC)和电动机方面的仿真解决方案，以加速和创新设计过程，包括但不限于:

• 万博Ansys机械这是一款结构有限元分析(FEA)软件，用于解决性能和系统复杂性，从噪音、振动和粗糙度(NVH)到电池结构、电力电子组件和热机械应变。
• 万博Ansys流利这是一种计算流体动力学(CFD)模拟解决方案，可以实现从电池到电动机冷却再到外部空气动力学的强大设计和改进电动动力系统的性能。
• 万博Ansys麦克斯韦，一个用于电机的低频电磁场仿真求解器，它捕获了机械部件的非线性、瞬态运动及其对驱动电路和控制系统设计的影响。
• 万博Ansys Motor-CAD是一款电机设计、分析和验证工具，可以提供从概念到电机详细的电磁、热和机械分析的完整工作流程。
• 万博Ansys SCADE套件基于模型的开发环境，用于嵌入式软件设计和验证，对电气化动力总成集成、电池管理系统和车辆电气系统应用至关重要。
• 万博Ansys Twin Builder这是一种开放式解决方案，使工程师能够构建基于数字的电气化系统虚拟复制品，并在整个产品生命周期内监控相关组件的行为。

这些产品都是万博网我们更广泛的汽车电气化产品组合的一部分。

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敬请关注我们的下一篇博文，届时我们将讨论自动驾驶汽车(AV)技术面临的挑战，并重点介绍一些能够帮助客户应对这些挑战的Ansys产品。万博网万博