「会员风采」有限元科技|新能源车是“速成车”?究竟是怎么回事……

(来源:深圳市汽车电子行业协会)

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燃油车时代,打造一款新款汽车需要3-4年。然而,在新能源时代,造成速度完全变了,最近还被戏称为“速成车”。从立项到量产,周期被压缩至惊人的24个月甚至更短。

这种“速成车”是否安全,质疑其是否经过了充分的验证。但鲜为人知的是,这些车之所以能“快而符合标准”,这不是魔方,而是一场技术及流程的变革且高效验证等。

如果说传统造车是“画图纸-造物理样车-碰撞/耐久/热管理测试-拿数据改设计-再造样车”。那么现代新能源造车则是“设计-建模型-跑仿真-修改-再跑仿真验证-样车-实测/路测”。

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新能源车"快"的真正来源不是少做事,而是把原本必须等物理样车才能做的事,提前到了计算机里做。某新能源品牌车董事长有分享一段观点,如下:

判断一辆车是不是“速成”,唯一的标尺不是时间,而是它是否完整地走完了所有必需的验证流程。“如果一款车在开发中违背规律、偷工减料、削减试验,那是速成车;但如果它虽周期缩短,却一丝不苟地完成了法规和行业标准里的每一项测试,那就该叫‘高效车’。”

在他看来,如今新能源车开发得快,归根结底是技术的系统性跃升。

一方面,平台化、模块化让成熟的驱动架构和三电系统可以跨车型高效复用,无须从零摸索;另一方面,仿真测试技术的成熟,让车企能在虚拟世界里完成数百万公里的极限工况验证,大幅压缩了纯物理测试的周期。“这是效率革命,而非质量妥协。”

相比燃油车,新能源车在CAE仿真应用又有哪些不一样的地方?

主要它比燃油车多出了三电系统这一整套全新物理对象,且各物理场深度耦合。具体覆盖六大方向:

1、电池包:多物理场耦合的主战场

电池包是CAE技术最密集的场景,没有之一。它同时涉及结构、热、电、电化学四套方程:

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热管理:根据温度场分布设计散热系统,冷却板几何、流体分布、热效率的优化必须在峰值负载下完成。

机械性能:碰撞、碾压、针刺对电池的影响。

电性能:过充过放、大电流、外部短路等边界。

热失控:涉及高温下电池组件的快速分解与产气等。

2、电机:电磁-机械-热的闭环

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电磁设计优化(计算转矩曲线等)→热分析(设计散热系统)→振动分析(抑制电机啸叫)→结构耐久。关键在于电磁仿真输出的转矩可进一步输入结构力学软件,分析驱动轴、齿轮的应力与振动。

3、电力电子:控制逻辑、热应力

在不同驱动工况下优化控制逻辑,设计电磁损耗的散热路径,并通过热-结构耦合分析热应力导致的机械形变。IGBT模块可在上百安培电流下以极高开关速率运行,散热设计稍有偏差就是系统性风险。

4、电磁兼容(EMC)

牵引电机高速运行、IGBT高频开关产生的高低频干扰,直接影响控制信号检测。在样机制造之前完成EMC分析,可以减少实测次数,并把辐射超标问题溯源到器件版图的设计层面。这类"事前验证",物理世界几乎无法等价替代。

5、轻量化

将材料特性准确映射到CAE模型进行仿真分析,可优化设计,达到降低重量的同时又不影响产品安全及性能等。

6、NVH与整车系统集成

涵盖气动噪声、轮胎噪声、内饰隔声,以及整车级的多属性协同。

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如需了解更多CAE在新能源汽车方面的应用,可以点击阅读元王仿真之前发布的《新能源汽车行业CAE行业解决方案》这篇内容详细了解。

仿真分析不是替代,只是一个更优的方案选择,在流程上及数据反馈上更高效。它是实际测试的前置流程,帮车企在开发前期低成本地排除明显不可行的方案。对于新能源车企来说,新款车型该做的实测和各种路测都会按照相应的要求去做。

随着竞争加大,对于新能源车企来说,将会转向研发体系、验证能力、安全积累、长期可靠性等方面的较量。

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