新能源行業(yè)的CAE解決方案
在環(huán)境污染日益嚴重的今天，新能源已經(jīng)越來越受歡迎并逐漸成為社會發(fā)展的必然趨勢，迎合世界新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，以新技術研發(fā)為核心，搶占新能源發(fā)展制高點，提升自主創(chuàng)新能力，是我國新能源未來的發(fā)展方向！借助CAE仿真技術替代反復使用物理樣機試驗，工程師可以充分利用CAE仿真技術對產(chǎn)品進行模流、鑄造、電子散熱、聲場、連接器多方面多學科的仿真分析，更快開發(fā)出安全可靠性好、性價比高的新能源產(chǎn)品。
CAE仿真在新能源汽車中的應用
CAE仿真在新能源汽車研發(fā)應用領域涵蓋了機械、流體動力學、熱學、電氣和電磁等領域，主要解決電氣傳動系統(tǒng)單個部件：電池組、牽引電動機、電力電子器件等的開發(fā)問題，以及子系統(tǒng)之間的集成和電磁干擾、復雜電氣傳動系統(tǒng)的設計和研究，此外還有新能源汽車NVH特性、輕量化、安全性等性能分析優(yōu)化。
1、電池組仿真分析
- 電池組熱管理：根據(jù)溫度場分布設計散熱系統(tǒng)
- 電池的機械性能分析：碰撞，碾壓，針刺對電池的影響
- 電池的電性能分析：過充/過放，大電流，充/放，外部短路對電池的影響
- 噪聲、振動和聲振粗糙度分析：流動噪聲，結構振動
- 結構的耐久性分析
2、電動機仿真分析
- 電磁設計優(yōu)化：計算轉矩曲線，優(yōu)化電磁參數(shù)
- 熱分析：設計散熱系統(tǒng)，防止熱損耗
- 振動分析：降低電機噪聲
- 系統(tǒng)集成：優(yōu)化電動機及控制器
- 結構耐久性分析
3、電力電子器件仿真分析
- 控制邏輯優(yōu)化：在不同驅動工況下，優(yōu)化電氣傳動動力集成部件及系統(tǒng)
- 熱管理：電磁損耗散熱方式和路徑設計
- 熱應力分析：優(yōu)化由熱應力和電磁力產(chǎn)生的機械形變問題
4、電磁兼容仿真分析
- 在樣機制造之前進行電磁兼容分析
- 減少電磁兼容的測試
- 電機、母排、控制器等部件的
- 電磁兼容分析
5、汽車輕量化仿真分析
基于輕量化仿真需求，通過將材料的各項特性準確的映射到結構分析CAE模型中，可提升計算結構CAE的求解精度，提高驗證可靠性；降低產(chǎn)品重量，節(jié)約材料成本；降低產(chǎn)品厚度，加快生產(chǎn)效率。
通過歐特克所提供的異步仿真分析，優(yōu)化傳統(tǒng)開發(fā)流程，將產(chǎn)品力學問題在設計階段解決。通過虛擬驗證替代試驗驗證，縮短開發(fā)周期，節(jié)約大量開發(fā)成本，降低開發(fā)風險。強大的Nastran求解器拓撲結構優(yōu)化設計功能，基于給定的約束和載荷工況，自動獲得最佳的產(chǎn)品幾何結構，真正實現(xiàn)以仿真驅動設計的變革，將優(yōu)化設計貫穿整個設計過程。
6、多物理場的系統(tǒng)集成仿真分析
除了要解決電池組、電動機、電力電子等部件的問題之外，系統(tǒng)集成也是一個完整可靠的電氣傳動系統(tǒng)中至關重要的部分， 由于子系統(tǒng)和部件協(xié)同工作，緊密耦合，它們的開發(fā)也不能完全獨立地進行，而且每個子系統(tǒng)性能的改變都必須與其它所有子系統(tǒng)相匹配。
同時整個系統(tǒng)涉及機械、流體動力學、熱學、電氣和電磁等領域的研究，因此為了成功地仿真如此復雜的電氣傳動系統(tǒng)，仿真方案必須建立在一個可實現(xiàn)多物理場、無縫集成的設計平臺上（如元王自主研發(fā)的的IDS集成產(chǎn)品設計仿真平臺），來平衡復雜的、相互依賴的、或相互矛盾的機械、電氣、電磁、流體和熱管理等多種設計需求。
“充電快”作為大多數(shù)新能源汽車車主對充電及充電樁的要求，同時也意味著充電樁電流要大，自然散熱和阻燃就要好！因為進行cae熱仿真是必須的！
2、強度及剛度分析
由于充電樁使用環(huán)境的復雜，尤其在寒冷的北方，耐寒抗沖仿真分析也是不可缺少的一環(huán)。充電樁外殼共有6個部分可以用到塑料，分別是充電樁殼體，充電樁插頭、充電樁插座，充電槍外殼，斷路器，接觸器及電源模塊外殼，不同部位的外殼材料有相對應的選材要求，既要達到性能要求，也要選材要經(jīng)濟安全。
3、電磁分析
充電樁電壓及電流變化頻繁，同時又需要與其他設備進行通訊訪問、信息驗證以及支付機制，所以在研發(fā)和使用過程中還需要進行電磁分析。
4、連接器分析
從材料的角度來講，充電樁涉及的零配件主要有五金件，電氣元件，線纜，塑料件，需要應用到各種連接器，而充電樁作為一個長期使用的設施，不可避免的會進行多次的插拔和連接，所以要進行連接器可靠性分析。
5、電池仿真
面臨全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展態(tài)勢，除鋰電池快速發(fā)展之外，釩電池與電容型電池也將步入成熟發(fā)展階段，預計將在2017年加入電動汽車行列。
未來，氫燃料電池也將在國內陸續(xù)推廣開來，這些對于充電樁行業(yè)而言，將是絕對的利好。
6、結構與材料優(yōu)化
優(yōu)化設計包括尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化和拓撲優(yōu)化，而表現(xiàn)在充電樁設計中則有材料節(jié)能環(huán)保、結構簡潔可靠、安裝維護方便等。在維持充電樁重要區(qū)域原結構、模態(tài)和剛度性能等基本不變的基礎上，對其他部位進行優(yōu)化達到上述目的。
7、電力電子器件仿真分析
控制邏輯優(yōu)化：在不同驅動工況下，優(yōu)化電氣傳動動力集成部件及系統(tǒng)
熱管理：電磁損耗散熱方式和路徑設計
熱應力分析：優(yōu)化由熱應力和電磁力產(chǎn)生的機械形變問題
8、疲勞分析
根據(jù)疲勞理論，疲勞破壞主要由循環(huán)載荷引起。傳統(tǒng)的產(chǎn)品疲勞性能驗證需要幾年甚至更多時間來在樣機上進行大量的疲勞試驗，發(fā)現(xiàn)設計錯誤并改進。
通過CAE仿真技術用載荷譜模擬和加載，預測壽命和反饋優(yōu)化，大幅度壓縮試驗時間、縮短開發(fā)周期。
