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新能源行业的CAE解决方案

      在环境污染日益严重的今天,新能源已经越来越受欢迎并逐渐成为社会发展的必然趋势,迎合世界新能源产业发展趋势,以新技术研发为核心,抢占新能源发展制高点,提升自主创新能力,是我国新能源未来的发展方向!借助CAE仿真技术替代反复使用物理样机试验,工程师可以充分利用CAE仿真技术对产品进行模流、铸造、电子散热、声场、连接器多方面多学科的仿真分析,更快开发出安全可靠性好、性价比高的新能源产品。

     作为行业领先的CAE技术服务公司,深圳市有限元科技有限公司致力于为新能源汽车、充电桩、锂电池等新能源产品提供高水平的专业CAE综合服务。


CAE仿真在新能源汽车中的应用


  CAE仿真在新能源汽车研发应用领域涵盖了机械、流体动力学、热学、电气和电磁等领域,主要解决电气传动系统单个部件:电池组、牵引电动机、电力电子器件等的开发问题,以及子系统之间的集成和电磁干扰、复杂电气传动系统的设计和研究,此外还有新能源汽车NVH特性、轻量化、安全性等性能分析优化。
1、电池组仿真分析
  • 电池组热管理:根据温度场分布设计散热系统
  • 电池的机械性能分析:碰撞,碾压,针刺对电池的影响
  • 电池的电性能分析:过充/过放,大电流,充/放,外部短路对电池的影响
  • 噪声、振动和声振粗糙度分析:流动噪声,结构振动
  • 结构的耐久性分析
2、电动机仿真分析
  • 电磁设计优化:计算转矩曲线,优化电磁参数
  • 热分析:设计散热系统,防止热损耗
  • 振动分析:降低电机噪声
  • 系统集成:优化电动机及控制器
  • 结构耐久性分析
3、电力电子器件仿真分析
  • 控制逻辑优化:在不同驱动工况下,优化电气传动动力集成部件及系统
  • 热管理:电磁损耗散热方式和路径设计
  • 热应力分析:优化由热应力和电磁力产生的机械形变问题
4、电磁兼容仿真分析
  • 在样机制造之前进行电磁兼容分析
  • 减少电磁兼容的测试
  • 电机、母排、控制器等部件的
  • 电磁兼容分析
5、汽车轻量化仿真分析
  基于轻量化仿真需求,通过将材料的各项特性准确的映射到结构分析CAE模型中,可提升计算结构CAE的求解精度,提高验证可靠性;降低产品重量,节约材料成本;降低产品厚度,加快生产效率。
通过欧特克所提供的异步仿真分析,优化传统开发流程,将产品力学问题在设计阶段解决。通过虚拟验证替代试验验证,缩短开发周期,节约大量开发成本,降低开发风险。强大的Nastran求解器拓扑结构优化设计功能,基于给定的约束和载荷工况,自动获得最佳的产品几何结构,真正实现以仿真驱动设计的变革,将优化设计贯穿整个设计过程。
6、多物理场的系统集成仿真分析
       除了要解决电池组、电动机、电力电子等部件的问题之外,系统集成也是一个完整可靠的电气传动系统中至关重要的部分, 由于子系统和部件协同工作,紧密耦合,它们的开发也不能完全独立地进行,而且每个子系统性能的改变都必须与其它所有子系统相匹配。

       同时整个系统涉及机械、流体动力学、热学、电气和电磁等领域的研究,因此为了成功地仿真如此复杂的电气传动系统,仿真方案必须建立在一个可实现多物理场、无缝集成的设计平台上(如元王自主研发的的IDS集成产品设计仿真平台),来平衡复杂的、相互依赖的、或相互矛盾的机械、电气、电磁、流体和热管理等多种设计需求。




CAE仿真在充电桩行业的应用 


1、CFD与热分析 

      “充电快”作为大多数新能源汽车车主对充电及充电桩的要求,同时也意味着充电桩电流要大,自然散热和阻燃就要好!因为进行cae热仿真是必须的!

2、强度及刚度分析

       由于充电桩使用环境的复杂,尤其在寒冷的北方,耐寒抗冲仿真分析也是不可缺少的一环。
       充电桩外壳共有6个部分可以用到塑料,分别是充电桩壳体,充电桩插头、充电桩插座,充电枪外壳,断路器,接触器及电源模块外壳,不同部位的外壳材料有相对应的选材要求,既要达到性能要求,也要选材要经济安全。 
3、电磁分析
       充电桩电压及电流变化频繁,同时又需要与其他设备进行通讯访问、信息验证以及支付机制,所以在研发和使用过程中还需要进行电磁分析。
4、连接器分析
       从材料的角度来讲,充电桩涉及的零配件主要有五金件,电气元件,线缆,塑料件,需要应用到各种连接器,而充电桩作为一个长期使用的设施,不可避免的会进行多次的插拔和连接,所以要进行连接器可靠性分析。
5、电池仿真
       面临全球新能源汽车产业快速发展态势,除锂电池快速发展之外,钒电池与电容型电池也将步入成熟发展阶段,预计将在2017年加入电动汽车行列。
       未来,氢燃料电池也将在国内陆续推广开来,这些对于充电桩行业而言,将是绝对的利好。
6、结构与材料优化
       优化设计包括尺寸优化、形状优化、形貌优化和拓扑优化,而表现在充电桩设计中则有材料节能环保、结构简洁可靠、安装维护方便等。在维持充电桩重要区域原结构、模态和刚度性能等基本不变的基础上,对其他部位进行优化达到上述目的。
7、电力电子器件仿真分析
       控制逻辑优化:在不同驱动工况下,优化电气传动动力集成部件及系统
       热管理:电磁损耗散热方式和路径设计
       热应力分析:优化由热应力和电磁力产生的机械形变问题
8、疲劳分析
       根据疲劳理论,疲劳破坏主要由循环载荷引起。传统的产品疲劳性能验证需要几年甚至更多时间来在样机上进行大量的疲劳试验,发现设计错误并改进。
       通过CAE仿真技术用载荷谱模拟和加载,预测寿命和反馈优化,大幅度压缩试验时间、缩短开发周期。