隨著新能源汽車得到各國(guó)政府的重視，新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅速，脫胎于傳統(tǒng)汽車的新能源汽車形式上與傳統(tǒng)汽車相近，內(nèi)部改變卻很多，由此產(chǎn)生巨大的優(yōu)化提升空間。在新興設(shè)計(jì)領(lǐng)域中高效使用高精度，高質(zhì)量，全面，統(tǒng)一的輔助設(shè)計(jì)工具能為企業(yè)技術(shù)帶來持續(xù)的高速發(fā)展。

行業(yè)難題

新能源汽車系統(tǒng)組成復(fù)雜，涉及到到電、磁、控制、機(jī)械、流體等不同的物理域；以及總體、機(jī)械、氣動(dòng)外形、電子電氣等不同設(shè)計(jì)部門。如何綜合考核各個(gè)關(guān)鍵部件的電磁、結(jié)構(gòu)、溫升等性能；如何綜合評(píng)估系統(tǒng)與部件的匹配性；如何在各個(gè)設(shè)計(jì)部門中協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)？上述問題涉及到橫向多域設(shè)計(jì)，又涉及縱向多層次設(shè)計(jì)，甚至需要綜合考慮流程與數(shù)據(jù)管理等問題。

新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)均由高性能牽引電機(jī)提供扭力輸出，在仿真設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中涉及到流體、結(jié)構(gòu)、溫度、電磁和控制等多個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜多物理場(chǎng)問題。

新能源汽車動(dòng)力電池是一個(gè)全新的部件，在設(shè)計(jì)階段主要考慮到試用過程的安全性以及使用壽命的管理。這兩者分別與汽車的碰撞安全性以及電池的熱管理最為相關(guān)。碰撞安全性涉及到電池的安全使用與否，而電池包的熱管理則很大程度影響電池包的整體壽命和續(xù)航里程。

整車級(jí)EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要限制定了車載發(fā)射器和車外輻射源工作時(shí)車輛的EMC性能。車內(nèi)電子設(shè)備數(shù)量眾多，新能源汽車更甚，都有可能成為輻射干擾源或被干擾體，如電機(jī)、變流器、各種天線、ECU等，種類繁多、頻譜跨度廣、且安裝位置多樣。如果將EMC問題都?jí)嚎s在整車的最后設(shè)計(jì)階段，則設(shè)計(jì)者需要付出更多的代價(jià)。

解決方案

針對(duì)新能源汽車的各個(gè)方面，安世亞太均提供統(tǒng)一、精準(zhǔn)的分析系統(tǒng)和解決方案。

1、鋰電池的散熱

ANSYS Fluent 對(duì)單體鋰電池定制了MSMD模型，內(nèi)置三個(gè)1D的電化學(xué)模型來計(jì)算電池內(nèi)部的電流及熱量生成，用于也可以通過自定義的程序來求解電化學(xué)反應(yīng)的過程。MSMD模型可以大大簡(jiǎn)化單體電芯的熱分析過程，并且其計(jì)算精度也能夠滿足工程要求。

ANSYS Fluent 對(duì)鋰離子電池包熱管理分析，最主要的問題是工作溫度問題及電池溫度均勻性問題，這個(gè)溫度均勻性可以分為電池模組內(nèi)的均勻性和模組之間的溫度均勻性。在電池包的熱分析中，ANSYS CFD有其巨大的優(yōu)勢(shì)：

一是模型簡(jiǎn)化處理方面的優(yōu)勢(shì)，電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常非常復(fù)雜，其中包含螺栓、支撐結(jié)構(gòu)、銅片等細(xì)節(jié)，而熱分析中所需要的關(guān)鍵部位，如換熱流道、電芯等是包裹在這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)下，需要提取出來以供CFD計(jì)算。使用ANSYS Space Claim幾何建模及修復(fù)工具則可以較為專業(yè)且快捷的對(duì)幾何模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，并得到用于計(jì)算的模型。

二是求解器模型方面的優(yōu)勢(shì)，ANSYS Fluent中的流動(dòng)方程耦合MSMD模型的電化學(xué)方程，可以得到更為準(zhǔn)確的溫度分布，以更為準(zhǔn)確的指導(dǎo)換熱設(shè)計(jì)。

麥格納國(guó)際混合動(dòng)力汽車電池包熱管理模擬

福特和德爾福合作的全混合電動(dòng)車電池包散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電池模組風(fēng)道優(yōu)化案例

針對(duì)電池包還需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，比如翻轉(zhuǎn)，沖擊，跌落分析等。試用ANSYS分析軟件，觀察電池包在各種工況中結(jié)構(gòu)表現(xiàn)情況，快速，安全，可行。

鋰離子電池包跌落分析結(jié)果

2、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分析

新能源汽車電機(jī)及驅(qū)動(dòng)/控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電氣、電磁、熱、流體、結(jié)構(gòu)、噪聲、控制等多物理場(chǎng)、多層次、集成化設(shè)計(jì)內(nèi)容，迫切需要引進(jìn)新型電機(jī)設(shè)計(jì)解決方案，透過平臺(tái)化的方法，形成集多物理場(chǎng)協(xié)同設(shè)計(jì)工具為一體的，糅合高性能計(jì)算技術(shù)和多學(xué)科優(yōu)化技術(shù)的數(shù)字化研發(fā)環(huán)境。

電機(jī)本體設(shè)計(jì)

根據(jù)電機(jī)本體永磁化、無刷化、高速化、高效節(jié)能化的發(fā)展趨勢(shì)、研發(fā)需求和技術(shù)挑戰(zhàn)，全面考慮了電機(jī)本體設(shè)計(jì)的各方面，包括：基于磁路法的電機(jī)快速設(shè)計(jì)、初始方案評(píng)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)；基于瞬態(tài)電磁場(chǎng)有限元分析的電機(jī)精確分析和參數(shù)化/優(yōu)化設(shè)計(jì)；基于有限元的熱、應(yīng)力、形變分析；基于有限容積法的流體熱分析和散熱系統(tǒng)優(yōu)化；基于電磁、熱、結(jié)構(gòu)單/雙向耦合的多物理場(chǎng)耦合設(shè)計(jì)；基于電磁、振動(dòng)、噪聲自動(dòng)化設(shè)計(jì)流程的耦合設(shè)計(jì)等。

通過快速優(yōu)化傳統(tǒng)的電機(jī)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能化；通過高效探索和積累無刷及永磁電機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)無刷化、永磁化；通過優(yōu)化設(shè)計(jì)電機(jī)在高速時(shí)的電磁和多物理場(chǎng)耦合特性，實(shí)現(xiàn)高速化。

電機(jī)電磁、結(jié)構(gòu)、熱等多物理場(chǎng)耦合設(shè)計(jì)

ANSYS統(tǒng)一平臺(tái)下多場(chǎng)耦合計(jì)算電機(jī)結(jié)構(gòu)，熱，聲場(chǎng)，電磁場(chǎng)分析

EMC/EMI電磁兼容和干擾分析在現(xiàn)代電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)中，電磁兼容和干擾日益成為設(shè)計(jì)瓶頸。以EV/HEV電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為例：牽引電機(jī)高速運(yùn)行，大功率IGBT以幾十KHz頻率開關(guān)所導(dǎo)致的各種高低頻電磁干擾將直接影響各種控制信號(hào)檢測(cè)和傳導(dǎo)；線纜、IGBT、母排、PCB關(guān)鍵路徑走線等寄生參數(shù)也會(huì)直接影響各種功率和控制信號(hào)的傳導(dǎo)；PCB控制板級(jí)信號(hào)串?dāng)_和電磁輻射干擾；各種車載電磁設(shè)備分布在有限的車體空間內(nèi)，相互之間也存在電磁干擾，影響設(shè)備的性能；車載各種高低頻感應(yīng)、輻射和傳導(dǎo)干擾不僅會(huì)影響電磁設(shè)備的性能，而且容易導(dǎo)致控制系統(tǒng)誤動(dòng)作或失控，影響整車運(yùn)行性能，甚至造成故障和事故；如何有效地設(shè)計(jì)各種共模和差模濾波器，IGBT和控制器封裝、車載電磁設(shè)備布局、以及各種電磁屏蔽措施都變得至關(guān)重要。因此，研發(fā)高品質(zhì)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，就必須解決電磁兼容設(shè)計(jì)問題。

ANSYS電磁系列軟件對(duì)不同部級(jí)進(jìn)行分析，統(tǒng)一虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境