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ANSYS新能源动力电池仿真解决方案
1、新能源动力电池发展概述

随着我国新能源汽车市场持续扩张,作为新能源汽车“心脏”的动力电池正站在风口上。2013年开始,我国新能源汽车快速发展,截至2017年,中国新能源汽车保有量已经达到160余万辆,我国已成为名副其实的全球最大的新能源汽车市场。动力电池作为最为核心的关键零部件,它的相关技术必须与电动汽车的发展相适应。新能源汽车能走多远,最终取决于动力电池能走多远。综合各类电池的技术优势及发展趋势,锂离子电池在混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车领域,将会有越来越广泛的应用。该类电池技术对新能源汽车产业发展的意义重大。

当前国内生产动力电池的企业约有上百家,但由于自动化程度低,不少企业呈现出生产效率低、产品良品率低和运营信息互联互通效率低的“三低”特点。这使得动力电池在技术以及一致性问题上一直很难有实质性突破,严重影响了动力电池的整体性能,也制约了我国新能源汽车产业的发展。

基于此,动力电池的智能制造应运而生。未来,包括动力电池在内的新能源汽车制造,未来必然走向大规模和智能化,呈现高精度、高速度和高可靠性的“三高”特点。而仿真作为其中重要的一环,将起到至关重要的作用。

2、新能源动力电池仿真需求

新能源动力电池力学性能分析,包括:各极限工况的强度分析,模态分析,PSD随机振动分析,碰撞分析,挤压分析,跌落分析,冲击分析,疲劳分析等。

新能源动力电池热学(热管理系统)性能分析,包括:电池包低温充电加热,电池包自然散热CFD分析等。

新能源动力电池电气系统仿真:系统的电路仿真,充放电过程分析等。

3、典型工况的仿真分析

3.1 动力电池包的强度、刚度问题

3.2 动力电池包的振动问题

3.3 动力电池的显示动力学问题

3.4  动力电池的疲劳问题

3.5  动力电池的加热及散热问题

4、ANSYS解决方案特点

三维模型导入功能:ANSYS在导入模型方面做的很好,无论是零件和装配体,既可以通过中间格式文件导入,又可以通过相应接口(interface模块)直接导入三维软件模型,可以实现模型的实时双向互导,实现模型信息无损传递,并保持原有的参数化数据,非常有利于后续的优化设计。

建模与模型修复功能:ANSYS 的SpaceClaim软件基于直接建模思想,在建立三维实体模型或有限元模型(梁单元的抽取、中间面、内外流体、点焊等),以及模型的修复(去倒角、填充、干涉面等)等操作更加方便,界面更加友好。

操作界面便捷:ANSYS的分析流程统一集成在workbench平台,流程清晰度和逻辑性较强,各个分析类型(如结构应力分析、模态分析、随机振动分析、疲劳分析)统一在workbench中进行,数据转换非常方便。

网格划分:对于网格类型,ANSYS有一维网格、二维网格(三角形/四边形)、三维网格(四面体/六面体/楔形体)。网格控制方法都类似,包括拓扑优化、损伤容差、膨胀层、高质量壳网格等。ANSYS在网格控制方面功能比较强大,除了ANSYS meshing外,又增加了另一功能强大的网格软件ANSYS ICEM CFD。

多物理场耦合:ANSYS做的比较全,其Workbench平台集结构、电磁、流体分析于一体,对于多物理场耦合绝对是个完美的操作平台。

5、配置清单

几何建模:ANSYS SCDM

结构仿真分析: ANSYS Mechanical Enterprise

疲劳寿命分析:ANSYS nCode Designlife

流体仿真分析: ANSYS Meshing、ICEM CFD、ANSYS Fluent/CFX

加速模块:ANSYS HPC