从热量到里程 – 正确完成能源和热管理
无论我们谈论的是最新的电动汽车、混合动力汽车还是传统的汽油汽车，它们都有一个关键需求：保持温度“恰到好处”。车辆能源和热管理就像指挥管弦乐队，其中每种乐器都需要以完美的音量演奏。当一切正常时，就格外美好。如果出现问题，才会引起你的注意。
电动汽车革命加剧了这一挑战的热度。用于冷却或加热的每一瓦功率直接影响每次充电行驶的里程。我们从电动汽车中吸取的经验教训有助于提高所有车辆的效率，无论引擎盖下是什么。
优化车辆能源和热管理
传统的孤立工程方法已经捉襟见肘。将冷却系统与动力总成分开开发，也就意味着将动力总成与客舱舒适性系统分开？这就像试图通过让不同的承包商在不相互交谈的情况下工作来建造房屋一样。这也许可以，但效率不会很高！
从第一天起，就需要一种集成式方法将所有内容整合在一起。这就是高级仿真和测试工具发挥作用的地方，让工程师能够在构建第一个原型之前就看到全局。
Simcenter 的集成式 VEM-VTM 解决方案涵盖了从需求、基准测试、架构和选型到 VTM 组件工程和车辆集成的所有开发阶段。
让我们深入了解这种现代方法如何彻底改变车辆开发......
1 – VEM 基准测试和目标设定
在专用的 VEM 设施中，现有车辆配备了传感器，以识别流经它们的所有机械、电气和热能。运行正常驾驶、冷启动、热启动和充电等不同场景，以捕捉车辆在各种条件下的完整行为。工程师使用这些数据创建数字孪生，并对其进行修改以探索潜在的改进和优化。汽车的任何方面都可以更改，例如电池的尺寸或类型、HVAC 系统或不同组件的位置，然后运行仿真以了解这对整体性能的影响。
想了解更多关于 VEM 基准测试的信息吗？
- 参观位于法国里昂的虚拟导览 Simcenter VEM 工厂。
- 观看我们的 VEM 基准测试网络研讨会，了解有关如何实施一致的车辆基准测试以帮助车辆开发的更多信息。
2 - 车辆架构定义
车辆架构定义侧重于确定系统需求和初始尺寸以满足性能目标。关键活动包括选择动力总成类型、定义热系统架构、确定发动机和电池等关键组件的尺寸，以及确定冷却/加热需求。
OEM 利用供应商数据和模型来验证初始选型并制定热策略。这样可以尽早识别集成难题，并允许进行架构优化。该流程支持高效开发热管理系统，同时平衡性能和舒适性要求。
这种数据驱动型方法帮助原始设备制造商从一开始就考虑热因素，从而更快地开发节能汽车。
有关车辆架构的更多信息，请阅读插电式 EV 中关于如何在 EV 架构探索中使用创成式工程的文章。
3 – 选型和系统开发
VEM 选型就像为汽车创建一个平衡的能源蓝图。我们需要多少能量存储才能达到所需的行驶里程？电动机在加速、爬坡、高速公路速度方面必须有多强？电力电子设备将如何管理电池和电机之间的功率流？冷却系统能否将所有设备都保持在安全的工作温度？
所有构建块需要完美配合。如果一个组件太小或太大，就会影响整个系统的性能。目标是找到一个最佳平衡点，即所有部件在满足所有需求的同时高效协同工作。
4 – 详细组件工程设计
在其整个生命周期中，车辆组件会反复暴露在高达几百摄氏度的温度下。如果缺少充分的热管理，这将导致组件故障，从而造成严重的安全和成本问题。
Simcenter 解决方案帮助设计人员预测每个组件的热行为，以了解所需的冷却水平。它们还有助于确保电动汽车中的电池保持在最佳工作温度范围内，以提供最佳性能并保证安全性。
集成式仿真还使工程师能够优化座舱热舒适性以及车辆性能。舒适性正成为一个越来越重要的差异化因素，尤其是在豪华车中，因此必须在不影响性能的情况下优化舒适性。
阅读以下资源，了解有关组件热管理的更多信息：
- 关于电池建模和安全的博客，从 3D 电芯 设计一直到 完整电池组以及失控事件期间的热传播。
- 最新ICE 热研讨会录音，业界专家分享内燃机的近期仿真进展
- 观看座舱热舒适性网络研讨会以了解高保真仿真如何帮助设计高效的 HVAC 控制系统，或阅读康奈可株式会社（现已与马瑞利合并，称为马瑞利）如何将用于设计空调系统的物理原型数量减少一半。
5 – 整车集成
对于现代汽车而言，从一开始就要全面了解能源，因为无数相互依存的因素都会影响能源使用和热管理。未能及早集成这些元素会导致后期进行昂贵、耗时的设计更改。
通过系统级仿真实现虚拟集成是一个关键的推动因素，赋能跨职能团队打破传统的孤岛并有效协作。数字主线连通不断发展的子系统，确保在整个开发过程中集成最新模型。这使每个学科都能够了解他们的工作如何影响更广泛的车辆系统，以及受其影响。
Simcenter Amesim 模型集成了详细的 3D 座舱气流、HVAC 系统性能、电机热动力学和热管理控制策略，可全面优化车辆的热系统。
有关优化集成时的能量管理的更多信息，
- 观看此网络研讨会，了解如何优化从组件设计到整体电气系统集成的热管理和能源效率。
- 阅读来自北京汽车和Applus IDIADA 的 VEM 集成案例。
下一步的计划如何？
现代汽车需要现代化的开发方法。打破工程团队之间的传统壁垒不仅锦上添花，而且对成功至关重要。部署 Simcenter 的整体方法来优化 VEM 和 VTM，就像让整个工程团队使用同一种语言。
