Ansys en la construccion de trenes motrices electricos (Parte 3)

CELDAS DE BATERÍA
Configuración y rendimiento del diseño de la batería en etapa inicial

La tecnología de las baterías está en continuo desarrollo. Granta Selector ha desarrollado una herramienta de diseño de baterías específica para ayudar a los ingenieros con el diseño en etapa inicial y la comparación de rendimiento para módulos y paquetes de baterías multicelda. Esto te ayudará a:

Decida qué celda(s) elegir.
Determine qué configuración es la óptima.
Compare el rendimiento del módulo de batería resultante.

La herramienta de selección tiene datos de celdas de batería con ~120 tipos genéricos de celdas de batería y acceso a más de 105 000 polímeros en MaterialUniverse™ y Ansys Granta Advanced Materials: polímeros para compensar las propiedades térmicas y mecánicas de los materiales de revestimiento y aislamiento. La herramienta de diseño de batería también le permite explorar rápidamente diferentes diseños de módulos de batería multicelda de alto nivel y realizar comparaciones equivalentes de su rendimiento eléctrico y térmico. Las herramientas de trazado de Ashby dentro de Granta Selector permiten evaluar varias opciones de química de batería para densidad de potencia, potencia específica, energía específica y densidad de energía, entre otras.

La solución multifísica de Ansys

Ansys tiene una solución holística bien desarrollada para el modelado y la simulación de baterías que incluye la celda, el módulo, el paquete y el sistema. Las herramientas y los datos de Ansys Materials pueden aumentar la simulación resultante mediante la integración directa de estos paquetes de simulación y las propiedades precisas de los materiales.

Ansys proporciona la mejor solución de simulación de gestión térmica de baterías de su clase para la refrigeración rentable de dispositivos y baterías. Por lo general, un modelo numérico sólido es la clave para comprender la propagación de la fuga térmica en un módulo o paquete de batería. En Ansys Fluent, se puede usar un modelo de seguridad 3D integral para una celda de iones de litio para proponer configuraciones de batería para mitigar el desbordamiento térmico.

Ansys Twin Builder le permite realizar rápidamente el modelado del sistema de batería con una biblioteca Modelica de batería dedicada y potente. Con Twin Builder, puede crear un gemelo digital basado en simulación a lo largo del ciclo de vida del producto, desde el diseño hasta las operaciones y el mantenimiento de la batería, monitorear el estado y la vida útil restante de los componentes en su activo, y obtener una perspectiva precisa de cómo Batter El sistema de gestión (BMS) y la batería funcionarán durante todo su ciclo de vida.

Los ingenieros de Lucid Motors también crearon modelos eléctricos y térmicos del paquete de baterías de su vehículo eléctrico de lujo utilizando Mechanical, el solucionador de mecánica estructural, y Fluent para simular la degradación de los electrodos durante la carga/descarga. Al comprender las condiciones potenciales que podrían degradar los electrodos durante diferentes ciclos de manejo, los ingenieros aumentaron sustancialmente la vida útil de la batería.

EMPLAZAMIENTO
Propiedades materiales correctas. Menor Huella de Carbono

Las carcasas de las baterías tienen la función de proteger los componentes más sensibles y costosos de un BEV. Debe proporcionar protección contra choques o intrusiones, así como seguridad contra incendios, protección contra la corrosión y blindaje electromagnético (EM). También se requieren carcasas para otros componentes dentro del tren motriz electrificado, como el motor eléctrico. Ansys Granta Advanced Materials: Electromagnetic contiene una variedad de espumas y materiales absorbentes de EM para poder considerar las propiedades exactas del material dependiente de la frecuencia necesarias para el blindaje.

Muchos proveedores y fabricantes de equipos originales compiten más por las credenciales medioambientales de los materiales utilizados en los propios vehículos, logrando así un diseño de componentes más sostenible. Una solución para evaluar con precisión el impacto del ciclo de vida del diseño temprano es utilizar la herramienta Eco Audit en Granta Selector. Esto utiliza indicadores clave de impacto ambiental en el conjunto de datos MaterialUniverse ™ exclusivo de Ansys con informes procesables para identificar qué materiales están impulsando el impacto ambiental.

La solución multifísica de Ansys

Una vez que se selecciona el material apropiado en la herramienta Granta, la tarjeta de material* se puede exportar a Ansys LS-DYNA® a través de Workbench, o a través de un preprocesador, para realizar una simulación de protección contra colisión o intrusión. Esto se puede usar para determinar la cantidad de deformación necesaria en la carcasa para crear un corto y el resultado de ese corto desde el nivel de la celda hasta el del vehículo. Este diseño y refuerzo optimizados de la carcasa hacen que las baterías o los motores sean más seguros. Vea cómo se usa LS-DYNA aquí.

Granta MI se puede usar para almacenar datos de curvas LS-DYNA o modelos avanzados que se generan. Luego, se puede controlar el acceso para su uso en todo el equipo de diseño y simulación en una empresa. (*Nota: estos son los datos básicos de las propiedades del material (p. ej., el módulo de Young o la densidad), no necesariamente los datos de la curva o los modelos avanzados).