Ansys + KTM MotorCross

“无论模型的复杂性和大小如何，我们现在都可以接近实时地解决长达一小时的驾驶周期的计算，而更简单的模型只需几分钟。虚拟电池组还有助于我们的团队识别和消除电池设计中的潜在问题，包括开发过程中的早期设计问题。”

- David Singer Multiphysics / KTM研发仿真工程师

介绍

欧洲摩托车制造企业KTM本着“无痕迹越野冒险”的精神，推出了“E-Ride”越野车，致力于将电动化带入赛道。在Ansys的渠道合作伙伴CADFEM的支持下，KTM利用Ansys Twin Builder和Ansys Mechanical开发了一个仿真工作流程和一个完整的3D模型，用于优化热性能的牵引电池的虚拟设计、验证和验证。

挑战

KTM有单独使用模拟的历史。团队面临的另一个挑战是围绕电池优化创建一个完整的工作流程，使用各种工具同时分析热相互作用，因为它们与热热点避免、温度分布和充电效率有关。KTM需要能够使用自己的代码来生成查找表，然后使用Ansys模拟来调整参数并从单元格扩展到模块。

工程解决方案

电集总模型用于预测每个电池的发热量作为每个电池的温度和荷电状态(SOC)的函数。然后将结果输入到一个紧凑的热模型中，该模型由三维有限元法(FEM)模型推导而来，计算电池的温度分布。然后基于计算流体动力学(CFD)分析创建了第三个子模块，用于计算对流和辐射导致的电池外壳散热。采用力学方法建立高维有限元模型并进行网格划分。

好处

• KTM团队开发了一个由Twin Builder支持的仿真工作流，该工作流由三个在系统级耦合的子模块组成，在计算过程中交换输入和输出数据。
• 使用Twin Builder的电池向导工具包生成每个电池的自动ECM查找表，在不同温度下脉冲放电期间测量和记录测试数据。然后，电池ecm可以并联或串联连接，以配置精确的电池模块模型。
• 对所有电路组件进行参数化调整，可以对电池的瞬时和动态行为进行建模，从而更好地捕捉电池在不同温度和充电状态下产生的热量和输出电压。
• 一旦在Twin Builder中完全实现，电池组的电热模型就可以模拟真实的驱动循环，并预测数据输出，包括峰值温度、温度分布和传热。
• 系统仿真表明，预测输出电压的单电池偏差为20毫伏，预测电池组模型温度偏差小于2°C，从而实现了稳定的电池组设计。