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电池仿真实验室实现电池设计革新
2020-08-21 23:54:40· 来源：西门子数字化工业软件
在本系列的第一篇博文中，我们讨论了位于中国成都的创新型新自主驾驶汽车/电动汽车工程中心。然后，我们讨论了先进驾驶辅助系统 (ADAS)相关的解决方案。这有助于
在本系列的第一篇博文中，我们讨论了位于中国成都的创新型新自主驾驶汽车/电动汽车工程中心。然后，我们讨论了先进驾驶辅助系统 (ADAS)相关的解决方案。这有助于OEM和初创企业在提升自身技术能力方面获取第一手知识和支持。在这篇博文中，我们将主要讨论电池仿真演示工具以及该工具如何帮助电动汽车(EV)制造商大幅缩短开发时间。
用现代化先进技术建造面向未来的电池 – 现在与未来交汇在这里交汇
在成都电池仿真实验室用现代化先进技术建造面向未来的电池
建造电池设计实验室的决定源于汽车行业从内燃机向电气化的演变。电池实质上是汽车中最重要的元件。由于所有部件均实现了电气化，电动汽车基本上就是一个带轮子的电池。
电池研发和优化至关重要，因为只有持续研发和优化才能实现更可靠的车辆电气化。
电动汽车里面的一切几乎都围绕电池演进。电池改变了电动汽车里面的所有部件，即便是汽车工程师也没有历史专门技术和经验可供借鉴。这意味着每个人都在学习如何围绕电池重新进行设计。内燃机有100多年的试错经验，但是电动汽车没有这些经验，因此仿真就变得比以往任何时候都更为重要。
作为基础，汽车工程师必须完善汽车的冷却和加热功能，优化电池性能和耐久性，只有这样才能实现最长的电池寿命，同时满足安全标准和要求。仿真有助于预测电池性能，尽可能提升准确性，并且周转时间最短。
展示仿真的力量
在成都电池实验室，未来的解决方案在最大程度上将准确性和速度结合在一起，展示了仿真在实现最优电池性能和耐久性方面的力量。尤其需要指出的是，该实验室将基于非常详细的三维物理场仿真与一维能力结合在一起，不仅确保了仿真的高度准确性，而且还大幅提高了仿真速度，为电池设计空间探索提供了强有力支持。
其结果是，只需传统方法所需时间的极少部分就能完成极为准确的仿真。
仿真速度提高了20倍
下面我们来看看这是如何做到的。在通常情况下，电池组三维仿真是在多物理场和计算流体力学基础上执行的，这需要几个小时到几天才能完成。这会产生与电池及其行为的基础物理场相关的极为准确的信息，然后可以将这些信息导出到一个一维系统级仿真环境中，再从这个环境快速仿真由很多零件组成的非常复杂的系统。
现在通过独一无二的解决方案Simcenter，你可以将基于三维物理场建模的准确性与一维系统仿真的速度结合起来，将总体仿真速度提高20倍，并且不会牺牲准确性。在一项仿真一般需要花 7-10 天的情况下，现在使用Simcenter技术只需四五个小时就能完成。
更大的竞争优势
该解决方案大幅缩短了仿真时间，结果准确，从而为汽车制造商提供了更大的竞争优势。现在全球大概有500家公司在开发电动轿车和电动轻型货车，并且有数十家新的初创企业致力于取得汽车电气化竞争优势，因此这一速度和准确性水平至关重要。
在电池层面，很重要的一个方面是如何将所有不同的电池设计在一起，同时考虑加热问题。这意味着不管外部条件如何（比如极热或极冷），都需要为电池保持一个最佳环境。
电池管理是关键所在
汽车制造商如何将所有电池放在一个电池组里面，并且确保足够长的续航时间和出色的成本效益？若消费者每年必须花大笔钱购买和安装一个新的电池，则汽车电动化不会受到消费者青睐。
电池组、冷却系统和管理系统必须专注于使电池运行顺畅，同时应对可能对耐久性产生的各种负面影响。
这正是实验室的专注点 — 电池组内部的热分布，以及对电池性能和老化产生影响的各种工况。
成都，中国硅谷，正是这一动力的中心所在。
正在公共充电桩充电的电动汽车 – 通过X光可以看到电池
未来几年
电池实验室的目的是为成都地区的工程师提供工具之间的这种智能耦合能力，促进公司内部不同团队或不同部门协同工作。该实验室不仅能够缩短周转时间，而且还能帮助设计人员建造热管理效率高很多的电池。
有些公司精于电气化，而传统汽车制造商和初创企业正在迎头赶上。该工程中心及其仿真能力有助于赶上并超越同行的技术水平。
Simcenter提供了各种仿真和测试解决方案。要充分利用这些技术，需要Simcenter Engineering的跨学科团队充分运用自身专业知识。Simcenter Engineering 结合了 Simcenter STAR-CCM+ 和 Simcenter Amesim 的力量，用于开发这个先进的电池仿真工程过程。
用现代化先进技术建造面向未来的电池 – 现在与未来交汇在这里交汇
在成都电池仿真实验室用现代化先进技术建造面向未来的电池
建造电池设计实验室的决定源于汽车行业从内燃机向电气化的演变。电池实质上是汽车中最重要的元件。由于所有部件均实现了电气化，电动汽车基本上就是一个带轮子的电池。
电池研发和优化至关重要，因为只有持续研发和优化才能实现更可靠的车辆电气化。
电动汽车里面的一切几乎都围绕电池演进。电池改变了电动汽车里面的所有部件，即便是汽车工程师也没有历史专门技术和经验可供借鉴。这意味着每个人都在学习如何围绕电池重新进行设计。内燃机有100多年的试错经验，但是电动汽车没有这些经验，因此仿真就变得比以往任何时候都更为重要。
作为基础，汽车工程师必须完善汽车的冷却和加热功能，优化电池性能和耐久性，只有这样才能实现最长的电池寿命，同时满足安全标准和要求。仿真有助于预测电池性能，尽可能提升准确性，并且周转时间最短。
展示仿真的力量
在成都电池实验室，未来的解决方案在最大程度上将准确性和速度结合在一起，展示了仿真在实现最优电池性能和耐久性方面的力量。尤其需要指出的是，该实验室将基于非常详细的三维物理场仿真与一维能力结合在一起，不仅确保了仿真的高度准确性，而且还大幅提高了仿真速度，为电池设计空间探索提供了强有力支持。
其结果是，只需传统方法所需时间的极少部分就能完成极为准确的仿真。
仿真速度提高了20倍
下面我们来看看这是如何做到的。在通常情况下，电池组三维仿真是在多物理场和计算流体力学基础上执行的，这需要几个小时到几天才能完成。这会产生与电池及其行为的基础物理场相关的极为准确的信息，然后可以将这些信息导出到一个一维系统级仿真环境中，再从这个环境快速仿真由很多零件组成的非常复杂的系统。
现在通过独一无二的解决方案Simcenter，你可以将基于三维物理场建模的准确性与一维系统仿真的速度结合起来，将总体仿真速度提高20倍，并且不会牺牲准确性。在一项仿真一般需要花 7-10 天的情况下，现在使用Simcenter技术只需四五个小时就能完成。
更大的竞争优势
该解决方案大幅缩短了仿真时间，结果准确，从而为汽车制造商提供了更大的竞争优势。现在全球大概有500家公司在开发电动轿车和电动轻型货车，并且有数十家新的初创企业致力于取得汽车电气化竞争优势，因此这一速度和准确性水平至关重要。
在电池层面，很重要的一个方面是如何将所有不同的电池设计在一起，同时考虑加热问题。这意味着不管外部条件如何（比如极热或极冷），都需要为电池保持一个最佳环境。
电池管理是关键所在
汽车制造商如何将所有电池放在一个电池组里面，并且确保足够长的续航时间和出色的成本效益？若消费者每年必须花大笔钱购买和安装一个新的电池，则汽车电动化不会受到消费者青睐。
电池组、冷却系统和管理系统必须专注于使电池运行顺畅，同时应对可能对耐久性产生的各种负面影响。
这正是实验室的专注点 — 电池组内部的热分布，以及对电池性能和老化产生影响的各种工况。
成都，中国硅谷，正是这一动力的中心所在。
正在公共充电桩充电的电动汽车 – 通过X光可以看到电池
未来几年
电池实验室的目的是为成都地区的工程师提供工具之间的这种智能耦合能力，促进公司内部不同团队或不同部门协同工作。该实验室不仅能够缩短周转时间，而且还能帮助设计人员建造热管理效率高很多的电池。
有些公司精于电气化，而传统汽车制造商和初创企业正在迎头赶上。该工程中心及其仿真能力有助于赶上并超越同行的技术水平。
Simcenter提供了各种仿真和测试解决方案。要充分利用这些技术，需要Simcenter Engineering的跨学科团队充分运用自身专业知识。Simcenter Engineering 结合了 Simcenter STAR-CCM+ 和 Simcenter Amesim 的力量，用于开发这个先进的电池仿真工程过程。
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