西门子：推动车辆电气化工程创新白皮书（19页）.pdf

1、DIGITAL INDUSTRIES SOFTWARE推动车辆电气化工程创新 Simcenter 化解电动汽车开发复杂难题内容摘要随着电气化日益成为主流，越来越多的客户开始选择更清洁、更智能、更安静的新型出 行解决方案，而各大城市也纷纷出台更严格的环境法规来鼓励可持续的出行解决方 案。本白皮书介绍如何快速推出一系列安全舒适的长续航电动汽车，同时满足消费者 和监管机构要求。目录摘要 3电气化的挑战4如何在短时间内开发极具竞争力的电动汽车架构 4如何从头开发强大的电动动力总成 4如何化解新型集成车辆的复杂性 4在整个开发周期始终掌控复杂性5全面设计和优化 5设定要求 5利用多属性优化平衡工作 6利

2、用创成式工程探索设计 7利用 3D 仿真和测试加深洞察 7设计测试和验证 8设计电气化动力总成9优化电池组 9设计电动机 11开发齿轮箱 11开发和集成电子组件 11优化电气系统 11将组件和子系统集成到整车中14以各种方式解决 NVH 问题 14在整个开发过程中预测车辆 NVH 15以耐久性换取减重：合理选择 15减少阻力，增加续航里程 15优化热设计，提高舒适性，尽可能减少对续航里程的影响 15平衡，平衡，再平衡 16依靠物理场仿真来支持控制验证和确认17结语18Siemens Digital Industries Software2白皮书-推动车辆电气化工程创新电气化在很大程度上重塑了车

3、辆工程设计和方法。制 造商在瞄准大众汽车市场的同时也感受到了全新的 创新压力。整个交通行业都亟待适应新常态，以新颖 解决方案打造理想行驶里程、性能、寿命和车内体验，同时尽可能降低成本。面对激烈的竞争，制造商应采 用实时全面数字孪生框架，在虚拟和物理工程之间架 起桥梁，以免出现后期技术缺陷或意外性能故障。从 原型开发的早期阶段开始使用仿真进行前置设计和 优化，不仅可以减少产品开发后期代价巨大的设计更 改，还能以虚拟方式对数百种可能的架构进行验证研 究。通过在各开发阶段将仿真与物理测试方法相结合，我们便可以在系统落地之前对其进行高级验证。本白皮书从多方面介绍电动汽车性能工程：混合动力汽车和电动汽车

4、的数字孪生如何以虚拟方 式对电动总成组件（电池、电动机和电力电子）的各种 设计方案进行评估和探索，以寻找符合全球系统性能 要求的组合 制造商如何实现理想性能，同时平衡各种属性，例如 噪声、振动与声振粗糙度(NVH)、驾驶性能、空气动力 学、耐久性、热能管理、续航能力、安全性和驾驶乐趣 集成式仿真和测试解决方案如何助力电动汽车制造 商和供应商缩短开发周期，同时加速拥抱车辆自主化 等汽车行业大势摘要 通过在各开发阶段将仿真与物理测试方法 相结合，我们便可以在系统落地之前对其进 行高级验证。Siemens Digital Industries Software3白皮书-推动车辆电气化工程创新电气化的

5、挑战车辆电气化（包括纯电动、插电式混合动力和轻度混合 动力等形式）是汽车行业几十年来最重大的变革。该行 业预计将在三至五年内推出数百种新型电动汽车。对 制造商而言，将大多数汽车产品电气化，并根据市场需 求不断调整产品组合，无疑会构成新的挑战。如何在短时间内开发极具竞争力的电动汽车架构制造商已将车辆开发时间从 36 个月缩短至 24 个月，并计划在不久的将来将该数字进一步降至 18 个月。要 实现这一目标，首先要构建一个数字主干，以支持所有 利益相关者和供应商之间的协同，并尽可能重复使用 成熟设计，以形成符合客户期望的品牌特征。在为每个 平台从头开发电动动力总成时，要缩短设计周期，就要 利用高性

6、能计算、图形处理器(GPU)和集成式工具进 行快速虚拟工程。如何从头开发强大的电动动力总成锂离子电池、电动机和软件驱动设计都是新鲜概念，即 使对精于机械系统的主要汽车制造商也是如此。要加 速开发高效、强大和安全的电动动力总成，制造商需要 尽可能将以前的设计元素重复用于新的车辆设计。此 外，使用虚拟工具（以捕捉子系统的多物理场特性）、协 同工程环境、数据分析、人工智能和可执行的数字孪生，也有助于缩短设计周期。如何化解新型集成车辆的复杂性如今，车辆都拥有高度互联、相互依赖的软件驱动系统，可同步优化性能、行驶里程和安全性。要开发高度集成、坚固耐用的车辆，就要使用集成式虚拟工具预测性能 和故障模式，并