无论是最新的电动汽车、混合动力汽车，还是传统的汽油汽车，它们都有一个共同的关键需求：保持温度 “恰到好处”。汽车能源和热管理就像指挥交响乐团，每件乐器都需要以完美的音量演奏。当它工作时，它是美丽的。当它不奏效时……你就会注意到。
电动汽车革命让这一挑战变得更加严峻。用于制冷或制热的每一度电都会直接影响到充电后的行驶距离。我们从电动汽车中学到的经验有助于提高所有车辆的效率，无论引擎盖下装的是什么。
优化车辆能源和热管理
传统的孤岛式工程设计方法已不再适用。将冷却系统与动力系统分开开发，而动力系统又与车厢舒适系统分开开发？这就好比让不同的承包商在不互相沟通的情况下建造一座房子。这样做也许能站得住脚，但效率不高！
从第一天起，就需要采用集成方法将所有工作整合在一起。这就是先进的模拟和测试工具发挥作用的地方，它能让工程师在第一个原型制造出来之前就看到全局。
Simcenter 的集成 VEM-VTM 解决方案 它涵盖了从需求、基准、结构和尺寸到 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 基准和目标设定
在专用的 VEM 设施中，现有车辆都安装了传感器，以识别流经车辆的所有机械能、电能和热能。运行不同的场景，如正常驾驶、冷启动、热启动和充电，以捕捉车辆在各种条件下的完整行为。工程师利用这些数据创建一个数字孪生模型，并对其进行修改，以探索潜在的改进和优化方案。汽车的任何方面都可以改变，例如电池的大小或类型、暖通空调系统或不同组件的位置，然后进行模拟，看看这对整体性能有什么影响。
想了解有关 VEM 基准测试的更多信息？
2 – 车辆架构定义
车辆结构定义的重点是确定系统要求和初始尺寸，以满足性能目标。关键活动包括选择动力总成类型、定义热系统结构、确定电机和电池等关键部件的尺寸，以及确定冷却/加热需求。
原始设备制造商利用供应商的数据和模型来验证初始尺寸并制定热战略。这样就能及早发现集成方面的挑战，并进行结构优化。该流程支持热管理系统的高效开发，同时兼顾性能和舒适性要求。
这种以数据为导向的方法有助于原始设备制造商从一开始就将热量因素考虑在内，从而更快地开发出节能汽车。
有关车辆架构的更多信息，请阅读《充电电动汽车》上的文章 如何在电动汽车架构探索中使用生成工程学.
3 – 规模和系统开发
确定 VEM 的大小就好比为汽车绘制平衡的能源蓝图。我们需要多少储能才能达到预期的行驶里程？在加速、爬坡和高速行驶时，电动机的功率必须有多大？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部件保持在安全的工作温度？
所有构件都需要完美地结合在一起。如果一个部件太小或太大，都会影响整个系统的性能。我们的目标是找到一个最佳点，让所有部件在满足所有要求的同时高效地协同工作。
4 – 详细组件工程
在使用寿命期间，车辆部件会反复暴露在高达几百摄氏度的高温下。如果没有适当的热管理，就会导致部件故障，造成重大的安全和成本问题。
Simcenter 解决方案可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内，以提供最高性能并保证安全。
集成模拟还允许工程师优化 客舱热舒适性 与车辆性能并驾齐驱。舒适性正成为一个日益重要的差异化因素，尤其是在豪华车中，因此必须在不影响性能的前提下优化舒适性。
阅读以下资源，了解有关部件热管理的更多信息：
- 博客 电池建模与安全从三维电池设计到整个电池组以及失控时的热传播。
- 最新录音 ICE 热能研讨会 行业专家分享了内燃机模拟的最新进展
- 观看 机舱热舒适性网络研讨会 了解高保真模拟如何帮助设计高效的 HVAC 控制系统，或阅读如何 Calsonic Kansei 公司该公司在设计空调系统时，将实物原型的数量减少了一半。
5 – 整车集成
对于现代汽车而言，从一开始就必须从全局出发，因为影响能源使用和热管理的相互依存因素不计其数。如果不能及早整合这些因素，就会导致日后代价高昂、耗时漫长的设计变更。
通过系统级仿真进行虚拟集成是一个关键的推动因素，它允许跨职能团队打破传统的孤岛并进行有效协作。一条数字线将不断发展的子系统连接起来，确保最新的模型在整个开发过程中得到整合。这使每个学科都能了解自己的工作如何影响更广泛的车辆系统，以及如何受其影响。