提高电动汽车电池仿真的准确性和速度

奥迪与Simcenter工程服务公司合作，以提高测试和模拟的相关性。

奥迪公司（AUDI AG）是一家德国豪华汽车制造商，总部位于德国巴伐利亚州英戈尔施塔特。作为其母公司大众集团的子公司，奥迪在全球九个生产基地生产汽车。

官方网站：https://www.audi.com/en.html

总部：德国 英戈尔施塔特

产品：Simcenter Amesim, Simcenter STAR-CCM+

行业领域：汽车与交通

“我们感谢Simcenter工程服务团队提供的支持，以及他们帮助我们解决困难问题的愿望和能力。“奥迪概念开发工程师 Joohwa Sarah Lee

开发更安全、更可靠的电动汽车电池

准确预测电动汽车电池的热性能可能是汽车原始设备制造商（OEM）面临的最关键挑战。电池有一个可以操作的温度区域，以避免故障。如果电池超出这个区域，可能会减少电池的寿命，甚至危及乘客安全。

因此，奥迪这个以生产卓越高端汽车而闻名于世的品牌，组建了一个高度专业化的团队，致力于高压电池系统概念开发。这个位于德国的团队对奥迪的愿景至关重要，即设计明天的移动性，并确保一个卓越、数字化、电动和可持续的驾驶体验。

提高热模型的准确性

概念开发工程师Joohwa Sarah Lee 作为项目团队的成员专门负责电池热性能。

“构建准确的热仿真模型是我们团队工作的至关重要的方面，”Lee说。“模型本身非常重要，因为它们直接有助于我们优化电池热性能的目标。”

2021年Lee和她的团队发现，在某些案例和工况条件下，仿真输出与测试测量不符。因此，Lee着手提高这些仿真模型的质量。Lee和她的团队选择了西门子数字工业软件的Simcenter™工程和咨询服务作为开发合作伙伴。

 “我们选择Simcenter因为他们的工具不仅实现1D和3D模型之间的无缝连接，还实现了与第三方工具的连接，”Lee说。“Simcenter工程服务提供了技术服务和支持，帮助我们设置集成这些工具，并确保尽可能高的准确性。”

结合1D和3D仿真

 传统上，模阻和电池包几何形状使用3D计算流体动力学（CFD）热仿真模块进行建模。这种方法计算成本显著，可能需要几天或几周才能完成。

此外，还需要广泛的参数知识和3D仿真经验才能产生一个准确的3D模型。执行1D系统模拟要快得多，但通常很难从3D模型生成1D模型而不牺牲准确性。Simcenter工程服务着手创建一个更快、更准确的电池堆热模型，以支持奥迪的电池管理系统，从最初的战略开发到与车辆的其他子系统的验证。这些模型需要考虑几个参数，包括电流、冷却液温度变化、与1D电气模型的连接以及与MATLAB/Simulink的集成。Lee和她的团队为Simcenter团队提供了各种场景的测试案例和边界条件。

定制的工作流程

通过结合Simcenter STAR-CCM+™软件和Simcenter Amesim™软件，这些软件是西门子Xcelerator业务平台软件、硬件和服务的一部分，Simcenter工程服务专家开发了一个半自动化的工作流程，从3D Simcenter STAR-CCM+模型生成Simcenter Amesim中的1D系统级模型。这个工作流程的目的是确保奥迪的1D模拟用户能够从3D模型提供的高水平细节中受益，同时保持1D模拟的速度。使用指定的输入，Simcenter STAR-CCM+被用来计算所选设计空间的几个稳态条件，如入口冷却液温度、流量和电流。然后可以使用这些数据来推导出一个1D电热模型，用于研究整个堆的瞬态场景。

减少时间，提高准确性

Simcenter工程服务专家开发的这个工作流程将电池热仿真的计算时间减少到了几分钟。最生动的例子之一是模拟一个电动汽车电池从10%的电池容量充电到80%的场景。“由于我们与Simcenter工程服务的项目，我们能够将充电场景的模拟时间从几乎一整天减少到不到一分钟，”Lee说。“这是一个计算时间的巨大差异。我们还看到模拟结果有了显著提高，特别是在热行为研究方面。” “我们探索了这个问题的其他解决方案，但没有其他公司具备西门子提供的工具之间的连接水平。结合Simcenter STAR-CCM+中的详细3D模型和Simcenter Amesim的速度和效率，以及Simcenter工程服务团队支持的第三方工具，提供了一个关键优势。我们也对探索Simcenter产品组合的其他方面感到兴奋，包括Simcenter Battery Design Studio。” Lee和她的团队对他们与Simcenter工程服务的合作未来持乐观态度。

“我们将继续将我们的新工具和方法应用于未来的挑战，”Lee说。“我们感谢Simcenter工程服务团队提供的支持，以及他们帮助我们解决困难问题的愿望和能力。”

  “结合Simcenter STAR-CCM+中的详细3D模型和Simcenter Amesim的速度和效率，以及Simcenter工程服务团队支持的第三方工具，提供了一个关键优势。” 奥迪概念开发工程师 Joohwa Sarah Lee.