AUDI SỬ DỤNG SIMCENTER ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ TỐC ĐỘ MÔ PHỎNG CHO PIN EV

Phát triển pin EV an toàn và đáng tin cậy hơn bằng Simcenter

Dự đoán chính xác hiệu suất nhiệt của pin EV là thách thức quan trọng nhất mà các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) ô tô phải đối mặt. Ngoài ra, pin có vùng nhiệt độ để hoạt động bình thường, nếu nằm ngoài vùng này nó sẽ bị giảm tuổi thọ hoặc thậm chí gây nguy hiểu cho người sử dụng.

Để giải quyết thách thức này, Audi một thương hiệu nổi tiếng trên toàn cầu với những mẫu xe cao cấp vượt trội, đã thành lập một đội ngũ chuyên môn cao chuyên phát triển ý tưởng hệ thống pin điện áp cao. Đội ngũ này mang đến các đóng góp quan trọng cho tầm nhìn của Audi trong việc thiết kế phương tiện di chuyển cho ngày mai và đảm bảo trải nghiệm lái xe đặc biệt bằng kỹ thuật số, điện và bền vững.

Tăng độ chính xác của mô hình nhiệt

Xây dựng các mô hình mô phỏng nhiệt chính xác là một khía cạnh quan trọng trong công việc của đội ngũ phát triển ý tưởng. Các mô hình này rất quan trọng vì chúng đóng góp trực tiếp vào mục tiêu của nhóm và tối ưu hóa hiệu suất nhiệt của pin.

Vào năm 2021, đội ngũ này phát thiện trong một số trường hợp và điều kiện nhất định, kết quả mô phỏng không khớp với các phép đo thử nghiệm nên họ đã cải thiện chất lượng mô hình phỏng này bằng cách sử dụng các dịch vụ Tư vấn và Kỹ thuật Simcenter^TM của Siemens Digital Industries Software làm đối tác phát triển.

Simcenter không chỉ cho phép đội ngũ phát triển ý tưởng kết nối liền mạch giữa các mô hình 1D với 3D mà còn có khả năng kết nối với các công cụ của bên thứ ba. Dịch vụ kỹ thuật Simcenter cung cấp kiến thức và hỗ trợ kỹ thuật giúp họ thiết lập các tích hợp này và đảm bảo độ chính xác cao nhất có thể.

Kết hợp mô phỏng 1D và 3D trong Simcenter

Theo phương pháp truyền thống, hình học mô đun và pack được mô hình hóa bằng mô phỏng nhiệt động lực học dòng chảy tính toán (CFD) 3D. Phương pháp này có chi phí tính toán đáng kể và có thể mất vài ngày hoặc vài giờ để hoàn thành, thêm vào đó, người dùng cần có kiến thức sâu rộng về các tham số và kinh nghiệm mô phỏng 3D để tạo ra mô hình 3D chính xác. Ngoài ra, việc thực hiện mô phỏng hệ thống 1D nhanh hơn trong khi tạo mô hình 1D từ mô hình 3D mà không ảnh hưởng đến độ chính xác là điều rất khó khăn.

Dịch vụ kỹ thuật Simcenter đặt mục tiêu tạo ra các mô hình nhiệt ngăn xếp pin nhanh hơn, chính xác hơn để hỗ trợ các hệ thống quản lý pin của Audi, từ phát triển chiến lược ban đầu đến xác nhận các hệ thống còn lại của xe. Các mô hình này cần xem xét một số thông số, bao gồm sự thay đổi dòng điện, nhiệt độ chất làm mát, khả năng kết nối với các mô hình điện 1D và tích hợp với MATLAB/Simulink. Đội ngũ phát triển ý tưởng của Audi đã cung cấp cho đội ngũ Simcenter các trường hợp thử nghiệm và điều kiện biên cho nhiều tình huống khác nhau.

Sự kết hợp giữa Simcenter STAR-CCM+ với Simcenter Amesim

Bằng cách kết hợp phần mềm Simcenter STAR-CCM+^TM và phần mềm Simcenter Amesim^TM, các chuyên gia của Simcenter Engineering Services đã phát triển quy trình bán tự động để tạo ra mô hình cấp hệ thống 1D trong Simcenter Amesim từ mô hình Simcneter STAR-CCM+ 3D. Quy trình này được tạo ra với mục đích đảm bảo người dùng mô phỏng 1D của Audi có thể hưởng lợi từ mức độ chi tiết cao do mô hình 3D cung cấp, đồng thời duy trì tốc độ mô phỏng 1D.

Ngoài ra, bằng cách sử dụng các đầu vào được chỉ định, Simcenter STAR-CCM+ được sử dụng để tính toán một số điều kiện trạng thái ổn định trong không gian thiết kế đã chọn như nhiệt độ chất làm mát đầu vào, tốc độ dòng chảy và dòng điện. Tiếp đến, dữ liệu được sử dụng để rút ra mô hình nhiệt điện 1D nhằm nghiên cứu các kịch bản nhất thời cho toàn bộ ngăn xếp.

Giảm thời gian và tăng tốc độ chính xác

Quy trình làm việc do các chuyên gia Dịch vụ Kỹ thuật Simcenter phát triển giúp giảm thời gian tính toán mô phỏng nhiệt pin xuống chỉ còn vài phút. Một trong những ví dụ điển hình là mô phỏng kịch bản sạc pin EV từ dung lượng pin 10% lên 80%.

Dựa vào dự án của đội ngũ phát triển ý tưởng với Dịch vụ kỹ thuật Simcenter, Audi đã giảm thời gian mô phỏng kịch bản sạc từ gần một ngày xuống còn chưa đầy một phút. Đây là một sự khác biệt lớn về thời gian tính toán và sự cải thiện đáng kể trong kết quả mô phỏng, đặc biệt đối với các nghiên cứu về hành vi nhiệt.

Thông qua việc kết hợp mô hình 3D chi tiết trong Simcenter STAR-CCM+ với tốc độ hiệu quả của Simcenter Amesim cùng các công cụ của bên thứ ba được nhóm Dịch vụ kỹ thuật Simcenter hỗ trợ, mang đến một số lợi thế quan trọng cho đội ngũ phát triển ý tưởng của Audi.

Nguồn: Siemens