模拟如何推动顶级汽车趋势:电气化

关于是否汽车行业正在走向电动化或者不是已经结束了。所有主要的原始设备制造商(OEMS)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，以实现这些富有远见的目标。这反映在供应商承诺在汽车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。

由于这种运动的结果电气化在美国，汽车市场正在经历巨大的动荡。三巨头仍然是福特、通用汽车和Stellantis;然而，随着向电气化的转变，其他名字也浮出水面。Lucid Motors、Rivian和特斯拉只是其中一些新兴公司，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(EV)技术的看法。

汽车电气化创新

所有原始设备制造商都面临着设计周期的巨大挑战，因为电动汽车的周期比以前短得多。如今，许多电动汽车初创公司在18个月内发布汽车，或者在新的一年发布周期为12个月。对于仍在以更传统的周期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，随着他们从内燃机(ICE)转向电动汽车制造，他们面临着新的设计、重组、人员和生产挑战。

在电气化中起作用的所有因素中，最大的因素是成本。如何在保持竞争优势的同时，降低车辆生产成本，加快开发周期?同时，如何让产品更可靠?这就引出了Ansys仿真软件的解决方案。可以肯定地说，汽车领域几乎所有人都认为数字工程和数字创新是前进的方向。从规范到系统验证，Ansys帮助移动创新者，如宝马，保时捷赛车运动,大众汽车发展他们的电气化战略。

Ansys电气化解决方案架构师Zed Tang博士表示:“通过模拟的数字工程可以帮助公司更快、更好、更便宜地进行创新——从初始设计到模拟驱动的产品开发。“而且，几乎所有人都专注于使用更多的模拟来帮助驱动未来的电动汽车设计。”

汽车电气化效率的影响

在这种新环境下，原始设备制造商和顶级汽车供应商在推动工程设计和工程师的边界方面面临着新的挑战。再想想传统的燃气发动机，它们没有那么高效，大概只有40%的热效率。使用ICE，提高十分之一个百分点的效率对于延长车辆行驶里程是非常重要的。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。

对于电动汽车来说，情况并非如此，因为电池组的能量密度，其单位重量或单位体积远小于燃料。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ICE驱动范围竞争。在这种情况下，企业还必须推动电动汽车设计的边界，以达到最大效率，因为在当前市场上，浪费的每一点能源都可能导致巨大的劣势。

所以，回到我们之前的ICE例子，工程师不能简单地说:“嘿，我可以通过让我的油箱大一点来增加续航里程，我可以解决这个问题。”如果您在车辆中添加一个或多个电池模块，您将显著增加重量。对于电动汽车，你必须调整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。突然之间，你的车变重了，电池消耗的速度也因所有附加元件的重量而加快。

出于这个原因，工程师们正在竭尽所能地推动他们设计的极限。如果最高效率是98%，每个人都在想办法开发98.1%的东西。

“那么，这对在现场工作的工程师意味着什么?唐问道。“你不能再做足够的原型或测试来确定那额外的千分之一是什么。你必须深入挖掘，你怎么做呢?你使用模拟，因为通过模拟你可以发现所有这些。通过添加自动化和优化的一些调整，您可以在虚拟和视觉上看到结果，从而帮助您更好地了解如何提取额外的0.1%。

通过仿真增强汽车工程师的能力

我们刚刚讨论了如何从工程方面提高效率，以及通过模拟，工程师如何突破设计边界来应对这些挑战。组织方面也在推动边界，以帮助工程师提高效率。目前，汽车行业正面临着来自其他行业和其他地区寻找专业人才的巨大挑战。劳动力短缺无处不在，但在电气化方面更是如此。现在不仅仅是底特律——西海岸、德克萨斯州、科罗拉多州、华盛顿州都有各种各样的初创公司在寻找电气化方面的专家。

如果汽车制造商不能雇佣足够多的工程师，他们就需要想办法让他们的工程师更有效率。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程和流程中。它们还可以提高不同工程师和不同学科团队之间的协作水平，这也是Ansys多年来在电气化领域一直在做的事情。Ansys已将其多物理场功能扩展到汽车结构之外，以满足涉及电磁、控制、功能安全、可靠性、材料情报，以及更多。

“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)和云解决方案，以帮助工程团队，”Tang说，“学习曲线很短。你不需要花几天或几周的时间学习如何按按钮。这就是Ansys在开发端和应用端一直在做的事情，帮助他们的汽车客户完成向电气化的过渡。”

汽车电气化与Ansys

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受益于Ansys在电动动力系统仿真、电池管理系统、电磁干扰/兼容性(EMI/EMC)和电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:

• Ansys机械，是一种结构有限元分析(FEA)软件，用于解决性能和系统复杂性，从噪声、振动和粗糙度(NVH)到电池结构、电力电子组件和热机械应变。
• Ansys流利计算流体动力学(CFD)模拟解决方案，实现了从电池到电机冷却到外部空气动力学的稳健设计和改进电动动力系统的性能。
• Ansys麦克斯韦，用于电机的低频电磁场仿真求解器，捕捉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。
• Ansys Motor-CAD，一个电机设计，分析和验证工具，可以提供一个完整的工作流程，从概念到详细的电磁，热和电机的机械分析。
• Ansys SCADE套件，这是一个基于模型的开发环境，用于嵌入式软件设计和验证，对电气化动力系统集成、电池管理系统和汽车电气系统应用至关重要。
• Ansys Twin Builder这是一种开放的解决方案，使工程师能够构建基于数字的通电系统虚拟副本，并在整个产品生命周期中监控其相关组件的行为。

这些产品都是我们更广泛的汽车电气化产品组合的一部分。

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查看本系列的下一篇博客，我们将在其中讨论自动驾驶汽车(AV)技术面临华体会官网app下载新浪的挑战并重点介绍一些Ansys产品，帮助我们的客户应对这些挑战。