泰格豪雅保时捷电动方程式车队使用Ansys仿真软件优化其动力总成动力学万博

作者:Laura Carter, Ansys Advantag万博e的特约撰稿人

ABB电动方程式规定了每个车队的总能耗，获胜不仅取决于速度，还取决于千瓦时，因此赛车动力系统的效率对车队的成功至关重要。对于泰格豪雅保时捷电动方程式车队(TAG Heuer Porsche Formula E Team)来说，在比赛日的胜利在一定程度上取决于车队能否使用模拟环境，该环境可以帮助他们快速分析电动动力总成部件的性能，并深入了解影响效率的机制。使用万博Ansys麦克斯韦和万博Ansys Twin Builder通过仿真软件，团队可以检测和优化动力系统中最小的细节，从而在极其高效的环境中实现改进
毫秒数。

用模拟解决时间尺度挑战

电动动力系统动力学由两件事决定:整体效率和部件效率，这两者都必须在大范围的运行点上进行优化。例如，如果扭矩或速度过高或过低，则会浪费能量。逆变器是在驾驶过程中将电池电力转换并传递给发动机的途径，因此它们在整体动力系统效率中起着至关重要的作用。它是逆变器，在比赛期间完成从电池直流电到发动机所需的高频高压交流电的开关(电气转换)。开关速度越快，逆变器就能以更少的电损耗处理更多的功率。

为了保持他们在ABB世界电动方程式锦标赛中的竞争优势，泰格豪雅保时捷电动方程式车队将目光放在了调整他们的动力系统上，以实现60秒的单圈驱动周期，这代表了车辆随着时间的推移的速度。每个周期需要一个10毫秒到0.5毫秒的电周期(能量传递的持续时间)，而逆变器开关周期(开关设备打开和关闭以提供能量的速率)仅为0.1毫秒到0.03毫秒。在组件和系统层面检查动力系统的效率，团队可以更好地解决电气损耗，以实现目标时间尺度。

使用Ansy万博s Twin Builder和Maxwell来发现电损耗

万博Ansys仿真软件通过数据收集和电损耗分析，在优化泰格豪雅保时捷E级方程式动力系统动力学方面发挥了重要作用。该团队(来自Weissach开发中心)使用Maxwell模拟驱动循环，可以看到电压变化对电池充电损耗的影响，从而精确定位并最大限度地减少比赛过程中每一圈的电损耗。该团队还在一个电气周期内单独使用Maxwell来模拟电机的全部工作范围及其与逆变器的相互作用，以更精确地识别损耗结果。而且，面对逆变器开关损耗计算的潜在耗时过程，该团队采用Twin Builder，利用制造商提供的数据，结合他们自己的测量和测试，快速测量开关损耗。

在Twin Builder的帮助下，泰格豪雅保时捷电动方程式车队与Ansys共同构建并使用系统级模型来测试组件级的效率。万博然后，该团队在各种操作条件下实施并测试了现有动力总成的特定组件属性，例如相电流对逆变器开关的影响或感应电压和扭矩对机器功能的影响。由于对每个组件进行了仔细的逐步分析，无论是单独运行还是作为整个动力系统的一部分，Weissach的团队现在能够以更高的精度估计单个组件的性能和电损耗。

保时捷赛车E级方程式技术项目负责人Martin f chtner表示:“考虑到动力系统在模拟阶段的效率为90%，模拟软件的准确性至关重要。”“虽然在电气性能和动力系统优化方面的损失很大，但如果没有Twin Builder的帮助，损失几乎看不出来。”

可持续发展找到了通往终点线的道路

在进入赛车运动领域之前，ABB电动方程式起源于国际汽联主席让·托德和西班牙商人、前ABB电动方程式首席执行官亚历桑德罗·阿加格共进晚餐时的一张餐巾纸上的一个想法。他们将赛车运动与可持续性相结合，创造一个全电动赛车系列的想法最初遭到了很多质疑。他们没有被公众的批评吓倒，他们看到了电动汽车在赛车领域的未来，以及他们可以为支持更环保、更清洁的环境做出更大的贡献。2014年，两家公司在中国北京实现了他们的愿景，这里是首届ABB电动方程式赛车赛事的举办地，接下来的事情就成为了历史。

2017年7月，泰格豪雅保时捷电动方程式车队(TAG Heuer Porsche Formula E Team)宣布将在第六赛季加入有史以来首个全电动赛车系列，并承诺在2019年进军城市赛道。车队的目标是赢得车手和车队冠军，使用Ansys模拟作为他们在赛道上和赛道外获胜策略的一部分。万博展望未来，泰格豪雅保时捷电动方程式车队正在使用Ansys软件优化第三代赛车的动力系统，特别是在不增加模拟时间的情况下，对与万博车辆交流电源相关的详细损失机制进行建模。

用Ansys进入未来万博

ABB电动方程式世界锦标赛是一个快速而苛刻的未来技术测试平台，需要开发工程师之间不断对话，以测试新想法并相互学习。为了满足这些需求，保时捷将Ansys仿真解决方案视为其99X电动赛车以及万博未来公路车开发的良好技术基础。

f chtner表示:“有了Twin Builder，我们就有了一个平台，可以提供许多不同的Ansys软件解决方案，万博并具有未来的可扩展性。如果我们想更深入地了解我们的电动动力总成技术的多物理场模拟，Twin Builder可以让这成为可能。”