隨著空氣污染及石油短缺問題的日益嚴重，利用混合動力車和電動汽車替代傳統汽油車和柴油車已成為擺在人們面前的問題。世界各國政府都在推動混合動力/純電動汽車的研究。美國政府已宣布財政支出24億美元用于資助電池組、電機及其它零部件的全新設計，并制訂了在2015年前路上有100萬輛混合動力車的目標。美國能源部預測，到2030年，新能源汽車將占整個輕型汽車和卡車市場28%的份額，這將比2005年增加20%。

　　呼喚新一代的動力傳動系統

　　為滿足對混合動力/純電動汽車不斷增長的需求，研發性能更好、價格更經濟的電氣傳動系統的競爭日益激烈。ANSYS機電產品技術總監Scott Stanton先生在接受作者采訪時表示，”研發新的電氣傳動系統具有巨大的商業回報潛力，但與此同時，將有缺陷的、不適合市場的、尚不完善的產品推向市場也存在著商業風險。”

　　顯然，汽車技術正在經歷一場革命。領導這一革命的重任已落在汽車工程師的肩上，他們必須重新思考如何進行動力傳動系統的設計。無論是整車生產企業的工程師還是零部件生產企業的工程師都面臨著一項挑戰，即如何在一個非常有限的時間內，研發出新一代的動力傳動系統。

　　為了滿足上述需求，具有混合動力車/電動汽車創新能力的主要汽車公司集中全力于仿真驅動式的研發，而不是過時的反復樣機試驗法。”事實上，在下一代電氣傳動系統的設計競賽中，能否有效實施先進的數值仿真技術有可能將優勝者與不精于此道的競爭者區別開來。”Scott Stanton說。

　　Scott Stanton認為，有許多軟件解決方案可用于動力系統開發中的各種性能分析，包括機械分析、電氣分析、電磁分析、電化學分析、流體分析、熱管理應用方面的分析等。”通常，這些獨立的分析軟件不能完全兼容，因而妨礙工程師全面、有效地實現電氣傳動系統的優化設計。”

　　先進的工程仿真技術不僅可以幫助工程師深入研究復雜元件和系統的性能，還可以通過虛擬樣機設計和測試，來加快和改進動力傳動系統的研發。Scott Stanton表示，”ANSYS 仿真技術能夠幫助工程師在原型樣機制造之前，就了解系統在各種工況下的性能。這種先進的CAE 技術必將幫助廠商在傳統的動力傳動系統技術競爭中脫穎而出。”

　　電動和混合動力汽車的動力傳動是一個非常復雜的系統，其系統、子系統以及零部件必須連貫、緊密配合地運行，以保證汽車的效率和性能最優化。

　　汽車的電傳系統可以在同一個集成化的仿真平臺上精確仿真，開發者可以在上面評估每一個零部件、子系統以及系統機上他們之間的相互影響。由于在真實的環境中，零部件會受多個物理域的影響，所以仿真工具必須能準確地預測多方面的外力對它的影響，包括結構力學、動力學、流體動力學、熱物理學、電磁學、電化學、電磁輻射以及電磁干擾/電磁兼容等。同時，動力傳動系統的設計必須能夠將這些復雜的部件模型處理成為降階模型，并用他們來建立系統和子系統模型，最終用于優化子系統或整個電傳動系統的性能。

　　倡導仿真驅動的產品研發

　　混合動力/純電動汽車的電池組給車輛提供主要的動力，同時也為眾多電動輔助系統提供能量。因此，電池組必須達到普通燃料車在市場設定的可靠性、耐用性以及經濟性的標準。除此之外，他們還要提供比傳統電池更大數量級的能量。

　　電池熱管理是電動和混合動力汽車開發的重中之重，需要避免由于電池過熱帶來的電池效率降低和使用壽命縮短。因此需要有一種基于溫度和充電狀態的控制算法，來描述不同負荷下的不同電池性能。”為了評估和優化不同熱管理模式的性能，必須采用參數化、DOE 等方法，并結合ANSYS CFD 求解器來對復雜的冷卻流動和共軛傳熱進行分析。為考察電池組循環使用性能，需要結合ANSYS CFD 和Simplorer 技術，采用線性時不變（LTI）模型快速實時仿真。”Scott Stanton說。

　　據Scott Stanton介紹，工程師可以借助Simplorer 來評估控制算法，研究過度充電、大電流充放電、外部短路以及其他電氣故障對電池壽命降低和電池爆炸的影響。”這個軟件能夠緊密集成三維實體模型到控制電路仿真，是理想的研究軟件。由于Simplorer 能將三維實體模型緊密集成到控制電路仿真中，所以他是研究這種算法的理想工具。”

　　仿真還必須要考慮電池組的排列、安裝位置以及各種路況下電池組的受力情況。電池必須能應對各種故障工況，例如外部受熱、過充、過放、針刺、碰撞及外部短路等。在發生碰撞的情況下，還必須保證乘客不會受到電池釋放的有毒酸性液體的傷害。”ANSYS軟件不僅用于評估整車結構的完整性，也用于研究振動、耐久性和疲勞壽命等。”Scott Stanton說。

　　ANSYS倡導仿真驅動的產品研發。ANSYS能夠為用戶提供樣機模型，建立虛擬樣機，為消費者節省時間和金錢。”虛擬樣機利用多物理場的融合，比如說像流體、電磁、電力以及熱力這些融合在一起，以一種無縫集成的方式對這些性能進行仿真。從非常復雜的模型中提取出仿真模型，用這種技術就可以仿真復雜系統。我們擁有非常好的前景和愿景，以及非常優異的技術和支持。我們相信可以為用戶提供更好的市場支持，使他們的產品在市場上擁有更多的優勢。”Scott Stanton自信滿滿地說。（編輯／李艷嬌）

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