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哪个领域的仿真工程师最短缺?看一下国家政策即明了

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发表于 2020-5-2 09:02:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
 
  4月23日中国财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展改革委联合发文,将延长新能源汽车补贴期限,补贴政策实施期限延长至2022年底。毫无疑问新能源汽车的发展势必将迎来井喷。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  说起新能源汽车,就不得不说说动力电池PACK,动力电池PACK是新能源汽车的核心所在。而在这一领域中国可谓是行业老大一般的存在。早在2018年中国就已成为了全球最大的动力电池生产国,市场占有率达到了61.3%。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  由于动力电池行业的特殊性,资本高度密集、技术高度密集,而且整车厂商一旦选择供应商,出于安全性考虑基本不会考虑更换供应商。在这样的背景之下,未来的的全球动力电池市场将走向寡头化,也就是绝大多数业务被少数几家企业瓜分。不难想象,未来全球的动力电池市场大概率将由中国主导。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  巨大的市场潜力必然存在的巨大的商机,仿真技术就是一个明显的缺口。动力电池PACK的安全性直接决定了新能源汽车的可靠性,即使是在技术如此成熟的今天,安全性依然是用户选择新能源汽车最大的担忧。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  而要保证动力电池PACK的安全性和寿命,有一个指标至关重要,那就是温度。新能源汽车之所以会出现自燃或事故起火,其根本原因就是电池PACK热失控和热管理系统设计不当或者热管理系统失效。这使得高效的热管理系统和如何有效评估热管理的功能可靠性就成为了新能源电池PACK研发中的关键所在。而能解决这一关键问题的方法便是仿真技术。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  2018国家强制性要求电动汽车主机厂三电系统供应商配套液冷或者制冷热管理系统,而目前各个厂商都在积极开发和探索自己的热管理系统发展路线,热管理人才会成为接下来的热门急需人才被各大主机厂、电池厂、PACK厂及各类设备厂商青睐和寻求。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  从2010年至今,笔者刘军涛经历了国内新年能源汽车电池系统热管理从无到有的变化。见证并参与了热管理应用于新能源汽车从可有可无到逐渐重视到成为必须的全部过程。十年时间,从风冷到液冷到液冷到直冷,技术路线没有停止过讨论,也没有哪条技术路线完胜,只能适合自己的才是最好的。笔者列举数例曾经参与过的案例,起到抛砖引玉的作用。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  A、电池系统的热、流场及耦合分析
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  能够使用ANSYS-WORKBENCH 平台进行电池系统的热、流场及耦合分析,见下图:
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  电池块某次温度场分析
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  B、电池箱系统前处理、NVH 分析、结构分析、温度场分析及耦合分析
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  使用HYPERWORKS 和ANSYS 协同作业,对电池箱系统进行前处理、NVH 分析、结构分析、温度场分析。利用HYPERWORKS 强大的前处理能力和ANSYS 优秀的多物理场仿真分析能力对电池箱进行协作式的前后处理和分析,完成电池箱的热、结构、NVH、流场-热的耦合分析。如下图:
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  热分析
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  C、基于FLOEFD水冷散热热-流场的耦合仿真
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  水冷散热热-流场的耦合仿真1
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  水冷散热热-流场的耦合仿真2
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  水冷散热热-流场的耦合仿真3
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  D、基于FLOEFD风冷散热热-流场的耦合仿真
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  风冷散热热-流场的耦合仿真1
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  风冷散热热-流场的耦合仿真2
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  E、基于FLOEFD水冷系统流场
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  水冷系统流场
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  F、国内首款液冷电池系统(2010年)
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  模型说明
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.comDSC00010.jpg 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com

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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  水冷系统
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  水冷板流道说明
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  温度场分布
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  模块温度场分布
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  说明:水冷板之间循环水量>0.75L/min能够满足冷却要求,电池单体之间温差小于1℃。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  左部图的模块温度分布表明,电池最大温差出现于电池纵向截面,这是由水冷板所置位导致,因此水冷板放置于底面能够减小电池单体的温度梯度,因为电池在高度上尺寸小于长度尺寸。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  流体温度场分布
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  说明:第二块水冷板内水温度变化最大,变化范围是2.13℃,其他水冷板温度变化在水温1.5℃左右。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  温度场分布
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  说明:表面温度场分布显示,温度最高点为306.04K,即在水冷作用下电池温度最高上升8℃达到平衡。(2C持续工况,属于恶劣工况)
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  表面温度场分布
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  电芯温度场分布
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  说明:最左端小模块温度略低于其他模块,原因是该模块单独用一块水冷板,而其他模块是两个标准模块公用一块水冷板。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  模块单体温差
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  说明:温度最高的第二个大模块,模块单体温差小于1.5℃。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  流场分布
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  系统流场分布
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  说明:最大流速点出现于进出口处,由管径太细导致,流速过大会导致振动,因此,进出口总管会考虑管径增大。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  流场压力分布
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  说明:最大压力出现于进口处,此处压力大原因是:流速快、且进水管偏细导致。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  热仿真结果与结论
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  本套系统在风冷系统作用下,在上述所述工况下,本套水冷系统热仿真分析结论如下:本套水冷系统,通过调整各水冷板进出口尺寸来保证各个模块的散热均衡性,在2C工况循环下,模块散热性均匀良好;系统温度最大上升8℃左右可达到平衡;电池之间温差最大不超过6.2℃(因仿真时,采用2C持续工况,一般情况下,温差小于5℃);电池单体温差不大于1.5℃。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  注:不带水冷系统,2C持续充放电工况下,温升会超过30℃。
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