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ANSYS的博客
2019年12月27日
电动交通指的是使用电动汽车进行交通运输。它可能是一辆完全或部分电动的汽车,比如混合动力汽车。
Ansys的行业营销总监桑迪普•索瓦尼(Sandeep Sovani)表示:“电动汽车已经成为一种趋势。“在大城市,你每次乘坐都能看到电动或混合动力汽车。这一趋势受到许多因素的推动,包括清洁能源、汽油成本和对气候变化的担忧。”
电动汽车的激励措施就是“电动化”趋势的证明。
人们、政府、汽车公司和普通社区都在加入这一行列——越来越多的激励措施证明了这一点,比如专门的停车位、税收减免和车辆选择。
但是,阻碍电动汽车超越交通系统的工程挑战是什么呢?
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电动汽车面临的最大挑战是能源储存、充电和成本。
“如果我们看今天的汽车,我们希望它有两个经常被认为是理所当然的重要功能。第一,它在加油前将行驶约400英里。第二,我们可以在任何加油站在大约5分钟内给它充电。”
能源储存和电池充电是其中的一些
最大的挑战。
目前,电动汽车电池技术还不能满足这些期望,特别是在影响性能的寒冷气候下。
此外,大多数电动汽车都是奢侈品。考虑到成本和旅行限制,难怪它们没有主导市场。
然而,并非一切都失去了。为了让电动汽车占据主导地位,工程师们需要找到应对这些挑战的解决方案。
索瓦尼预测:“大多数消费者并不关心汽车使用什么燃料。”“你给它所需的燃料来满足续航里程和充电预期。一旦工程师们开发出满足这些期望的电动解决方案,汽油和柴油将被淘汰。”
的电动汽车已经引起了公众的兴趣纵观历史。然而,尽管在上世纪90年代引入了现代概念,特斯拉在2006年宣布了其电动跑车,但它尚未主导市场。目前,他们是一个小众的选择,受欢迎程度足以让主要出版物,如《美国新闻与世界报道》,在合适的情况下对可供选择的顶级模特进行排名。
大众I.D. R电动车极速前进
世界各地的记录。
然而,电动汽车已经大规模地进入了赛车世界。大众ID。R电动汽车最近打破了纪录派克峰和纽博格林Nordschleife。Sovani指出,在这些赛道上,与传统的内燃机相比,电池驱动的车辆有一些好处。
首先,它的电动动力系统不需要氧气来运行。因此,它可以在派克峰的高海拔保持最高效率。其次,电池只需要运行8分钟就可以完成整个过程。因此,工程师可以使用更轻的电池,将其推到热容量和能量容量的极限。
“派克峰是电动交通的一大胜利。之前的记录被打破了近一分钟,这是一个令人难以置信的壮举,因为球队通常很难将这些记录提高几秒钟。这很吸引人,”Sovani说。“这提升了电动汽车在公众眼中的形象。人们购买电动汽车没有单一的理由,但我认为这将是他们购买电动汽车时考虑的事情之一。”
大陆集团在Ansys的技术客户经理Marco Oswald表示:“赛车运动是电动动力系统的一个极端例子。原始设备制造商(oem)和一级供应商正在研究大众市场技术,以连接内燃机和电动汽车。系统模拟可以帮助优化这些车辆的成本、功率和效率。”
系统仿真是设计最佳电力动力系统的最重要工具之一。
奥斯瓦尔德说:“最近,我们看到汽车工程师从优化部件转向优化系统和系统集成。“用户意识到,他们必须将每个组件视为系统的一部分,以及随之而来的所有多物理场。”
系统仿真是设计最佳电力动力系统的关键。
例如,通过建模他们的赛车系统,以及它对赛道的反应,大众汽车运动公司能够为派克峰优化其电动汽车不需要过度设计电池的重量。
然而,赛道上的电动汽车的设计标准与公共道路上的不一样。例如,消费级电池需要使用10到15年,每次充电行驶数百英里,每个生命周期行驶数十万英里。这和派克峰的8分钟相差甚远。
即使目标发生了变化,系统仿真仍然可以应用于商用车的设计。工程师无需将系统优化到8分钟的赛道,而是可以将汽车优化到寿命周期内的占空比。
为了深入了解汽车的工作周期,工程师们需要求助于数字双胞胎。大陆集团在Ansys的企业客户经理Wolfram Schloter阐述道:“系统模拟离孪生建筑只有一步之遥。在这里,你可以观察系统的行为,并将其与现实世界中的使用方式进行比较。”
通过数字双胞胎,工程师可以收集有关汽车性能和负载的信息。从那里,他们可以将这些数据插入系统模拟,以获得从维护周期到进一步设计改进的一切见解。
为了成功地设计电动汽车,公司需要专注于系统工程。否则,它们将局限于耗时且昂贵的物理原型。
电池和刹车本来就是复杂的系统。一旦你意识到它们是电力动力系统的子系统,它们就变得更加复杂了。
Oswald说:“通过系统模拟,我们可以模拟在不同场景、天气和驾驶条件下每个子系统会发生什么。然后,你可以深入了解当它们一起运行时,整个系统将如何表现。”
工程师致力于优化电池系统。但是为了优化
在这个子系统的整体上下文中,工程师将需要系统
模拟或昂贵的物理原型。
尽管系统模拟的潜力很大,但一些公司正在努力跟上这种新的设计理念。
他补充说:“许多公司仍在照常营业。如果他们继续这样下去,就没有竞争力了。他们的上市时间将会增加,而竞争将会变得更快。这种竞争也将能够在几种条件下优化他们产品的每个系统。这不能通过部分优化来实现。通过将系统模拟集成到设计周期中,公司可以减少迭代循环,从而节省时间和金钱。”
Schloter表示同意,他说:“当工程师第一次看到使用系统模拟的效果时,他们就会被说服。公司采用这种方法的主要原因是为了在竞争中领先。”
要了解如何模拟电动汽车电池系统,请观看网络研讨会:大众赛车运动介绍:电池模拟- ID的基本技术。Nürburgring的R和派克峰的Record。
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