应对行业挑战,ANSYS助推新能源汽车产业发展

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当前，汽车技术正经历一场革命，新能源汽车将是全球汽车行业未来发展的趋势.汽车生产企业和零部件生产企业在进行电动车（Electronic Vehicles，EV）和混合动力车（Hybrid Electronic Vehicles，HEV）的相关研发时面临巨大挑战，需要思考如何在有限的时间内，用较低的成本进行动力电池组、牵引电动机及发电机和功率电子器件等电气传动系统关键部件的研发.2010年11月，ansys公司分别在北京、上海和武汉举办ANSYS电动车和混合动力汽车技术研讨会.研讨会上，ANSYS的专家与参会人员共同探讨EV/HEV设计技术上的问题和挑战，展示了ANSYS在车用电机和电池设计、混合驱动系统仿真、电磁兼容/电磁干扰和高功率电子设计等方面的最新技术和应用.び移穑呵翊豪祝Scott Stanton,胡晓关于中国的新能源汽车研发，ANSYS中国区总经理邱春雷表示，“目前中国汽车市场异常火爆，但在低碳发展的大环境下，汽车生产企业必须关注新能源汽车的发展.ANSYS最初专注于结构仿真分析，2006年收购专注于流体分析的FLUENT公司，2008年收购专注于电磁仿真分析的ANSOFT公司.因此，ANSYS能够从结构、流体和电磁等3个领域针对EV/HEV进行混合仿真.目前，美国和日本等大的汽车公司已采用ANSYS的技术，如日本丰田在研发普锐斯电动车的电动机时就采用了ANSYS的技术.当前，新能源汽车对于中国来说，是在技术上赶超国外汽车生产大国的重要机会.当然，赶超的重要手段就是在研发过程中很好地运用仿真分析技术.中国的新能源汽车研发正处于起步阶段，ANSYS期望能对中国新能源汽车技术的进步作出贡献.”

ANSYS机电产品全球技术总监Scott Stanton表示，“ANSYS从多物理领域系统设计的角度考虑EV/HEV仿真分析，利用多物理领域系统仿真软件Simplorer，可以将电气、电磁、热、机械、机电及液压等集成于一体进行系统的设计、建模、分析和优化.例如，电动机开发中涉及电磁、热、机械、流体、电气等领域的分析，工程师可以在ANSYS Workbench平台中，用Maxwell等进行电磁场分析，用机械软件Mechanical进行热和结构分析，用流体力学软件FLUENT进行流体热分析，用Simplorer对 IGBT等部件进行电路方面的分析，从而实现研发中从部件到系统的多物理场耦合设计和仿真分析.”

关于EV/HEV电池的设计和开发，ANSYS资深技术专家胡晓博士谈到，目前，锂离子电池是EV/HEV的首选，因为它具有较高的能量质量比、能输出高电压、稳定性好和充电次数多等特点.但是，锂离子电池在大功率放电时有可能会发生严重的温升，甚至可能有发热失控的危险，因此其开发面临的主要问题是安全性问题.ANSYS提供一整套方案支持电池的开发.针对电池制造商和电池研究者，ANSYS从基本机理上研究温度对电池特性的影响，如利用电化学模型进行分析，即从电池单元（电池单体）入手，分析其内部发热的详细情况和温度分布.ANSYS的CFD工具可以协助工程师从系统角度分析电池组的有关问题，如：怎样将温度维持在期望的范围内，如何降低压降，如何维持电池组内部温度的一致性等.电气工程师主要关心电池组的电气性能，Simplore将CFD分析结果作为输入量，利用其支持的IEEE标准硬件仿真语言VHDLAMS，可以很容易地为电气工程师搭建精确且简单的与电池组电路模型耦合的热模型.

针对EV/HEV最具有挑战性的电气传动系统设计，ANSYS提供全面的、无缝集成的设计解决方案，帮助用户解决一系列设计问题，包括：动力电池的电特性和热特性设计；逆变器IGBT选型、电磁性能分析、寄生参数提取及EMI/EMC分析；牵引电机电磁、机械、流体多物理场一体化耦合设计；集电池、逆变器、电机、控制算法/C代码、机械负载等于一体的电气传动系统设计；电缆，母排，IGBT，车用电机，PCB控制板等引发的传导和辐射等EMI/EMC分析问题.