用电池数字双胞胎为电动汽车开发充电

随着燃料价格的飙升，全球许多消费者已经做好了接受电动汽车的准备。政府官员和监管机构也在推动电动汽车的广泛采用，美国总统乔·拜登(Joe Biden)最近制定了一系列雄心勃勃的目标¹——包括要求到2030年，美国销售的所有汽车中有一半是电动汽车。

全球汽车制造商正在大力投资电动汽车产品开发项目，以抓住这一机遇。到2030年，电动汽车的销售额预计将达到8237.5亿美元²-与2021年销量相比，年增长率为18.2% -汽车工程团队专注于提供他们的产品安全价格实惠，效率高，这是产品的三个关键属性。

这项工程挑战的核心是电动汽车电池组。虽然大容量锂离子电池是电动汽车的一种可行选择，但其成本已大幅下降^3.自引进以来，它们仍然面临挑战。它们的重量降低了效率，每次充电的范围仍然相对较小，随着时间的推移，它们的性能下降仍然是未知的。

为了开发可行的商用电动汽车电池设计，并能提供多年的可靠性能，产品开发团队需要了解温度、气候和天气暴露、使用模式、驾驶速度、高电量和低电量状态以及电流变化对电池设计的长期影响。

问题是电动汽车相对较新，所以关于电池性能的真实数据还没有收集到太多。物理原型和道路测试非常昂贵和耗时，特别是考虑到这一工程挑战的紧迫性。与许多其他复杂而紧迫的产品设计问题一样，答案在于工程模拟。

Twin Builder:驱动快速电池验证

多年来，Ansys一直为客户提供端到端仿真功能电池的设计,它使工程师能够研究和管理热问题，创建电池管理系统，并克服其他挑战。今天,Ansys Twin Builder是一个独特的模拟解决方案，完全复制电动汽车电池在现实条件下的性能随着时间的推移。

Ansys Twin Builder究竟是如何工作的?数字双胞胎是工作产品(如电动汽车电池系统)的虚拟复制品，允许工程师应用现实世界的运行参数并研究其影响。通过安装在实际电池上的传感器，工程师将实时性能数据输入电池的模拟模型。为了节省时间和计算工作量，Twin Builder依赖于专有技术降阶建模专注于关键性能方面的能力。ROM通过简化计算复杂度，将运行时间从几小时缩短到几秒，同时仍然提供极其严格的工程分析。

虽然不可能看到工作中的锂离子电池内部，但Twin Builder揭示了当设计受到各种热、化学、机械、电气和其他影响时所发生的情况。开发团队成员可以可视化流体流动、结构应力、材料退化和温度变化。在工程师检测到性能偏差和故障模式后，他们可以通过新的物理设计功能(如冷却系统和改进的控制算法)来纠正它们。因此，开发周期显著加快，无需构建物理原型或从服务中移除工作产品。

通过瞬态研究和预测分析，工程师可以使用Twin Builder在一系列条件下观察电动汽车电池的长期性能。他们可以回答这样的问题:不同的温度控制策略如何影响车辆的续航里程?在电池组不过热的情况下，车辆可以启动多少次?如果电动汽车发生碰撞，电池能否安全运行?产品开发团队可以对数字双胞胎进行各种假设研究，而无需让实际工作产品承受所有可能的操作条件。

工程团队不仅可以利用Twin Builder来识别和防止故障模式，还可以根据特定地理区域的地形、当地驾驶行为和大气条件定制电池设计。例如，电池在挪威的低温和沙特阿拉伯的高温下的老化可能非常不同，因此这些操作条件的关键变化可以反映在新的区域产品供应中。

Twin Builder还允许电动汽车制造商在引入新电池设计时提前预测维修和维护需求，避免消费者投诉，并为长期的满意度和忠诚度奠定基础。

为了帮助更快地进行电池分析，Ansys在Twin Builder中创建了一个名为“电池向导”的功能，通过逐步的过程简化了问题设置的过程。工程师可以快速指定电池配置、电池参数以及电池充电状态和温度等变量。该功能与Twin Builder的用户友好界面和开放的、不受供应商影响的平台相结合，使电动汽车开发团队能够快速启动和运行他们的数字双胞胎。

引领电动汽车电池创新领域

随着不断增长的市场压力和难以置信的收入机会，毫无疑问，革命性的新型电动汽车电池设计即将到来。唯一真正的问题是，谁将是第一个验证和发射它们的人?Ansys Twin Builder是专门为您的产品开发团队提供显著的竞争优势。

行业领导者已经在部署Twin Builder以获得优势。A123最近，该公司使用Ansys Twin Builder为一个48伏的液冷电池组建模。

根据A123系统公司的说法，在模拟的帮助下，A123可以确定对电性能的热依赖性，设计冷却供应，计算温度分布，并预测电池寿命。A123还利用Ansys Twin Builder的ROM技术简化复杂的3D热模拟，在保持所需的模拟精度的同时，将模拟时间从几天大幅缩短到几秒钟。

鉴于Ansys在基于物理的模拟领域的历史领先地位，没有任何软件提供商更有资格帮助您启动数字双胞胎计划，并在推出电动汽车电池创新的竞赛中处于领先地位。Ansys Twin Builder还可以帮助您的团队避免昂贵的电池故障和产品召回，优化维护和维修，并减少产品开发时间和成本。为什么不利用Ansys Twin Builder的强大功能，开始为您的电动汽车电池开发工作充电呢?

了解更多

以方便的按需格式提供Ansys Digital Twin网络研讨会系列涵盖了与数字双胞胎相关的各种主题。通过查看，了解如何使用数字孪生快速构建准确的系统模型“电池和燃料电池系统建模使用Ansys Twin Builder。”您还可以通过以下方法发现Ansys Twin Builder的第一手好处请求免费试用Ansys Twin Builder．

参考文献

1. 实况报道:拜登总统宣布将采取措施推动美国在清洁汽车和卡车方面的领导地位向前发展，白宫，2021年8月5日
2. 电动汽车市场，联合市场研究2022年1月
3. 2019年5月5日，彭博社报道，锂离子电池价格的幕后分析